当前位置: 首页 > web >正文

MATLAB进行深度学习网络训练

文章目录

  • 前言
  • 环境配置
  • 一、环境部署
  • 二、数据准备
  • 三、训练配置与执行
  • 四、模型评估与优化
  • 五、高级技巧
  • 六、实战案例:COVID-19 肺部 CT 图像分类


前言

在 MATLAB 中进行深度学习网络训练主要分为数据准备、网络构建、训练配置和模型评估四个核心步骤。以下是详细教程:


环境配置

MATLAB下载安装教程:https://blog.csdn.net/tyatyatya/article/details/147879353

MATLAB下载地址链接:https://pan.quark.cn/s/364584a880f7

一、环境部署

MATLAB下载安装教程:https://blog.csdn.net/tyatyatya/article/details/147879353

MATLAB下载地址链接:https://pan.quark.cn/s/364584a880f7

二、数据准备

  1. 加载与组织数据
% 图像数据(以MNIST为例)
digitDatasetPath = fullfile(matlabroot, 'toolbox', 'nnet', ...'nndemos', 'nndatasets', 'DigitDataset');
imds = imageDatastore(digitDatasetPath, ...'IncludeSubfolders', true, ...'LabelSource', 'foldernames');% 文本数据(以IMDB影评为例)
tbl = readtable('imdb_reviews.csv');
documents = tokenizedDocument(tbl.Review);
  1. 数据增强与划分
% 图像数据增强
augmenter = imageDataAugmenter(...'RandRotation', [-15, 15], ...'RandXReflection', true);
augimds = augmentedImageDatastore([224 224 3], imds, ...'DataAugmentation', augmenter);% 划分训练/验证/测试集
[imdsTrain, imdsVal, imdsTest] = partitionCamVidData(imds, ...'TrainSet', 0.7, 'ValSet', 0.15);```
# 二、网络构建
1. 自定义网络(以 CNN 为例)
```c
layers = [imageInputLayer([224 224 3])convolution2dLayer(3, 16, 'Padding', 'same')batchNormalizationLayerreluLayermaxPooling2dLayer(2, 'Stride', 2)convolution2dLayer(3, 32, 'Padding', 'same')batchNormalizationLayerreluLayermaxPooling2dLayer(2, 'Stride', 2)fullyConnectedLayer(128)reluLayerdropoutLayer(0.5)fullyConnectedLayer(numClasses)softmaxLayerclassificationLayer
];
  1. 使用预训练模型(迁移学习)
% 加载预训练ResNet-50
net = resnet50;% 修改网络结构(替换最后几层)
lgraph = layerGraph(net);
lgraph = removeLayers(lgraph, {'fc1000', 'prob', 'ClassificationLayer_Predictions'});
lgraph = addLayers(lgraph, [fullyConnectedLayer(numClasses, 'Name', 'fc')softmaxLayer('Name', 'softmax')classificationLayer('Name', 'classoutput')
]);% 连接层
lgraph = connectLayers(lgraph, 'avg_pool', 'fc');

三、训练配置与执行

  1. 设置训练选项
options = trainingOptions('sgdm', ...'InitialLearnRate', 0.001, ...'MaxEpochs', 10, ...'MiniBatchSize', 64, ...'Shuffle', 'every-epoch', ...'ValidationData', imdsVal, ...'ValidationFrequency', 30, ...'Verbose', false, ...'Plots', 'training-progress', ...'LearnRateSchedule', 'piecewise', ...'LearnRateDropFactor', 0.1, ...'LearnRateDropPeriod', 5);```
2. 执行训练
```c
% 训练网络
net = trainNetwork(imdsTrain, layers, options);% 迁移学习训练(冻结部分层)
options = trainingOptions('sgdm', ...'InitialLearnRate', 0.0001, ...'LayersToFreeze', 'all-10');  % 冻结前10层
net = trainNetwork(imdsTrain, lgraph, options);

四、模型评估与优化

  1. 性能评估
% 在测试集上评估
YPred = classify(net, imdsTest);
YTest = imdsTest.Labels;
accuracy = mean(YPred == YTest);
fprintf('测试集准确率: %.2f%%\n', accuracy*100);% 混淆矩阵
cm = confusionmat(YTest, YPred);
figure
confusionchart(cm, categories(YTest));
  1. 模型优化
% 超参数优化
hyperparams = struct(...'LearnRate', optimizableVariable('log', [1e-4, 1e-2]), ...'BatchSize', optimizableVariable('discrete', [32, 64, 128]));results = hyperparameterOptimization(@myTrainingFcn, hyperparams, ...'MaxObjectiveEvaluations', 20);

五、高级技巧

  1. GPU 加速
options = trainingOptions('sgdm', ...'ExecutionEnvironment', 'gpu');
  1. 模型解释
% 类激活映射(CAM)
I = imread('test_image.jpg');
[YPred, scores] = classify(net, I, 'OutputAs', 'probabilities');
cam = activation(net, I, 'fc7', 'OutputAs', 'image');
imshow(cam, 'AlphaData', cam)
title(string(YPred));
  1. 模型部署
% 导出为ONNX格式
exportONNXNetwork(net, 'model.onnx');% 生成C/C++代码
codegen -config:deeplearning net -args {zeros([224 224 3 'single'])};

六、实战案例:COVID-19 肺部 CT 图像分类

% 加载数据
imds = imageDatastore('covid_ct_scans', ...'IncludeSubfolders', true, ...'LabelSource', 'foldernames');% 数据增强
augmenter = imageDataAugmenter(...'RandRotation', [-10, 10], ...'RandXScale', [0.9, 1.1], ...'RandYScale', [0.9, 1.1]);
augimds = augmentedImageDatastore([224 224 3], imds, ...'DataAugmentation', augmenter);% 加载预训练ResNet-18
net = resnet18;
lgraph = layerGraph(net);% 修改网络
lgraph = removeLayers(lgraph, {'fc1000', 'prob', 'ClassificationLayer_Predictions'});
lgraph = addLayers(lgraph, [globalAveragePooling2dLayer('Name', 'globalpool')fullyConnectedLayer(2, 'Name', 'fc')softmaxLayer('Name', 'softmax')classificationLayer('Name', 'classoutput')
]);
lgraph = connectLayers(lgraph, 'avg_pool', 'globalpool');% 训练选项
options = trainingOptions('sgdm', ...'InitialLearnRate', 0.0001, ...'MaxEpochs', 15, ...'MiniBatchSize', 16, ...'ValidationData', augimds, ...'ValidationFrequency', 30, ...'Verbose', false, ...'Plots', 'training-progress');% 训练网络
net = trainNetwork(augimds, lgraph, options);% 评估模型
YPred = classify(net, augimds);
YTest = augimds.Labels;
accuracy = mean(YPred == YTest);
fprintf('CT图像分类准确率: %.2f%%\n', accuracy*100);
http://www.xdnf.cn/news/6986.html

相关文章:

  • WSL 安装 Debian 12 后,如何安装图形界面 X11 ?
  • 【论文#目标检测】End-to-End Object Detection with Transformers
  • 在Maven中使用Ant插件
  • 【和春笋一起学C++】(十四)指针与const
  • 50个Python常用的模块,配对应的官网文档!!
  • 专业技术知识和技能,机械泵场效应管短路维修方法主要步骤方法
  • Linux_ELF文件
  • 【EDA软件】【联合Modelsim仿真使用方法】
  • 数据结构*优先级队列(堆)
  • 【笔记】正弦量的相量表示
  • 字体样式集合
  • (4)python爬虫--JsonPath
  • 框架之下再看HTTP请求对接后端method
  • 深度学习模型基本框架
  • Node.js 源码概览
  • 软件调试纵横谈-16-堆概要
  • 【Linux网络与网络编程】12.NAT技术内网穿透代理服务
  • 使用 Kaniko来构建镜像
  • C# 中的锁
  • 接口自动化测试总结
  • 高并发内存池------内存释放
  • C#与KepOPC通讯
  • 嵌入式学习笔记 - STM32定时器的输入通道与时钟源
  • Rust 学习笔记:关于 HashMap 的练习题
  • Flink 的任务槽和槽共享
  • c++从入门到精通(五)--异常处理,命名空间,多继承与虚继承
  • 第一次经历项目上线
  • HarmonyOS NEXT~鸿蒙应用上架指南:HarmonyOS应用发布全流程解析
  • 大型语言模型中的QKV与多头注意力机制解析
  • 前端面经12 函数柯里化