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對(duì)于PyTorch加載和處理不同類(lèi)型數(shù)據(jù)，官方提供了torchvision和torchtext。

之前使用 torchDataLoader類(lèi)直接加載圖像并將其轉(zhuǎn)換為張量。現(xiàn)在結(jié)合torchvision和torchtext介紹torch中的內(nèi)置數(shù)據(jù)集

Torchvision 中的數(shù)據(jù)集

MNIST

MNIST是一個(gè)由標(biāo)準(zhǔn)化和中心裁剪的手寫(xiě)圖像組成的數(shù)據(jù)集。它有超過(guò) 60,000 張訓(xùn)練圖像和 10,000 張測(cè)試圖像。這是用于學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖畛Ｓ玫臄?shù)據(jù)集之一。要加載和使用數(shù)據(jù)集，使用以下語(yǔ)法導(dǎo)入：torchvision.datasets.MNIST()。

Fashion MNIST

Fashion MNIST數(shù)據(jù)集類(lèi)似于MNIST，但該數(shù)據(jù)集包含T恤、褲子、包包等服裝項(xiàng)目，而不是手寫(xiě)數(shù)字，訓(xùn)練和測(cè)試樣本數(shù)分別為60,000和10,000。要加載和使用數(shù)據(jù)集，使用以下語(yǔ)法導(dǎo)入：torchvision.datasets.FashionMNIST()

CIFAR

CIFAR數(shù)據(jù)集有兩個(gè)版本，CIFAR10和CIFAR100。CIFAR10 由 10 個(gè)不同標(biāo)簽的圖像組成，而 CIFAR100 有 100 個(gè)不同的類(lèi)。這些包括常見(jiàn)的圖像，如卡車(chē)、青蛙、船、汽車(chē)、鹿等。

torchvision.datasets.CIFAR10() 
torchvision.datasets.CIFAR100() 

COCO

COCO數(shù)據(jù)集包含超過(guò) 100,000 個(gè)日常對(duì)象，如人、瓶子、文具、書(shū)籍等。這個(gè)圖像數(shù)據(jù)集廣泛用于對(duì)象檢測(cè)和圖像字幕應(yīng)用。下面是可以加載 COCO 的位置：torchvision.datasets.CocoCaptions()

EMNIST

EMNIST數(shù)據(jù)集是 MNIST 數(shù)據(jù)集的高級(jí)版本。它由包括數(shù)字和字母的圖像組成。如果您正在處理基于從圖像中識(shí)別文本的問(wèn)題，EMNIST是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。下面是可以加載 EMNIST的位置：：torchvision.datasets.EMNIST()

IMAGE-NET

ImageNet 是用于訓(xùn)練高端神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的旗艦數(shù)據(jù)集之一。它由分布在 10,000 個(gè)類(lèi)別中的超過(guò) 120 萬(wàn)張圖像組成。通常，這個(gè)數(shù)據(jù)集加載在高端硬件系統(tǒng)上，因?yàn)閱为?dú)的 CPU 無(wú)法處理這么大的數(shù)據(jù)集。下面是加載 ImageNet 數(shù)據(jù)集的類(lèi)：torchvision.datasets.ImageNet()

Torchtext 中的數(shù)據(jù)集

IMDB

IMDB是一個(gè)用于情感分類(lèi)的數(shù)據(jù)集，其中包含一組 25,000 條高度極端的電影評(píng)論用于訓(xùn)練，另外 25,000 條用于測(cè)試。使用以下類(lèi)加載這些數(shù)據(jù)torchtext：torchtext.datasets.IMDB()

WikiText2

WikiText2語(yǔ)言建模數(shù)據(jù)集是一個(gè)超過(guò) 1 億個(gè)標(biāo)記的集合。它是從維基百科中提取的，并保留了標(biāo)點(diǎn)符號(hào)和實(shí)際的字母大小寫(xiě)。它廣泛用于涉及長(zhǎng)期依賴(lài)的應(yīng)用程序。可以從torchtext以下位置加載此數(shù)據(jù)：torchtext.datasets.WikiText2()

除了上述兩個(gè)流行的數(shù)據(jù)集，torchtext庫(kù)中還有更多可用的數(shù)據(jù)集，例如 SST、TREC、SNLI、MultiNLI、WikiText-2、WikiText103、PennTreebank、Multi30k 等。

深入查看 MNIST 數(shù)據(jù)集

MNIST 是最受歡迎的數(shù)據(jù)集之一。現(xiàn)在我們將看到 PyTorch 如何從 pytorch/vision 存儲(chǔ)庫(kù)加載 MNIST 數(shù)據(jù)集。讓我們首先下載數(shù)據(jù)集并將其加載到名為 的變量中data_train

from torchvision.datasets import MNIST 
 
# Download MNIST  
data_train = MNIST('~/mnist_data', train=True, download=True) 
 
import matplotlib.pyplot as plt 
 
random_image = data_train[0][0] 
random_image_label = data_train[0][1] 
 
# Print the Image using Matplotlib 
plt.imshow(random_image) 
print("The label of the image is:", random_image_label) 

DataLoader加載MNIST

下面我們使用DataLoader該類(lèi)加載數(shù)據(jù)集，如下所示。

import torch 
from torchvision import transforms 
 
data_train = torch.utils.data.DataLoader( 
    MNIST( 
          '~/mnist_data', train=True, download=True,  
          transform = transforms.Compose([ 
              transforms.ToTensor() 
          ])), 
          batch_size=64, 
          shuffle=True 
          ) 
 
for batch_idx, samples in enumerate(data_train): 
      print(batch_idx, samples) 

CUDA加載

我們可以啟用 GPU 來(lái)更快地訓(xùn)練我們的模型。現(xiàn)在讓我們使用CUDA加載數(shù)據(jù)時(shí)可以使用的(GPU 支持 PyTorch)的配置。

device = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu" 
kwargs = {'num_workers': 1, 'pin_memory': True} if device=='cuda' else {} 
 
train_loader = torch.utils.data.DataLoader( 
  torchvision.datasets.MNIST('/files/', train=True, download=True), 
  batch_size=batch_size_train, **kwargs) 
 
test_loader = torch.utils.data.DataLoader( 
  torchvision.datasets.MNIST('files/', train=False, download=True), 
  batch_size=batch_size, **kwargs) 

ImageFolder

ImageFolder是一個(gè)通用數(shù)據(jù)加載器類(lèi)torchvision，可幫助加載自己的圖像數(shù)據(jù)集。處理一個(gè)分類(lèi)問(wèn)題并構(gòu)建一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)識(shí)別給定的圖像是apple還是orange。要在 PyTorch 中執(zhí)行此操作，第一步是在默認(rèn)文件夾結(jié)構(gòu)中排列圖像，如下所示：

root 
├── orange 
│   ├── orange_image1.png 
│   └── orange_image1.png 
├── apple 
│   └── apple_image1.png 
│   └── apple_image2.png 
│   └── apple_image3.png 

可以使用ImageLoader該類(lèi)加載所有這些圖像。

torchvision.datasets.ImageFolder(root, transform) 

transforms

PyTorch 轉(zhuǎn)換定義了簡(jiǎn)單的圖像轉(zhuǎn)換技術(shù)，可將整個(gè)數(shù)據(jù)集轉(zhuǎn)換為獨(dú)特的格式。

如果是一個(gè)包含不同分辨率的不同汽車(chē)圖片的數(shù)據(jù)集，在訓(xùn)練時(shí)，我們訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中的所有圖像都應(yīng)該具有相同的分辨率大小。如果我們手動(dòng)將所有圖像轉(zhuǎn)換為所需的輸入大小，則很耗時(shí)，因此我們可以使用transforms;使用幾行 PyTorch 代碼，我們數(shù)據(jù)集中的所有圖像都可以轉(zhuǎn)換為所需的輸入大小和分辨率。

現(xiàn)在讓我們加載 CIFAR10torchvision.datasets并應(yīng)用以下轉(zhuǎn)換：

• 將所有圖像調(diào)整為 32×32
• 對(duì)圖像應(yīng)用中心裁剪變換
• 將裁剪后的圖像轉(zhuǎn)換為張量
• 標(biāo)準(zhǔn)化圖像

import torch 
import torchvision 
import torchvision.transforms as transforms 
import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np 
 
transform = transforms.Compose([ 
    # resize 32×32 
    transforms.Resize(32), 
    # center-crop裁剪變換 
    transforms.CenterCrop(32), 
    # to-tensor 
    transforms.ToTensor(), 
    # normalize 標(biāo)準(zhǔn)化 
    transforms.Normalize([0.5, 0.5, 0.5], [0.5, 0.5, 0.5]) 
]) 
 
trainset = torchvision.datasets.CIFAR10(root='./data', train=True, 
                                        download=True, transform=transform) 
trainloader = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=4, 
                                          shuffle=False) 

在 PyTorch 中創(chuàng)建自定義數(shù)據(jù)集

下面將創(chuàng)建一個(gè)由數(shù)字和文本組成的簡(jiǎn)單自定義數(shù)據(jù)集。需要封裝Dataset 類(lèi)中的__getitem__()和__len__()方法。

• __getitem__()方法通過(guò)索引返回?cái)?shù)據(jù)集中的選定樣本。
• __len__()方法返回?cái)?shù)據(jù)集的總大小。

下面是曾經(jīng)封裝FruitImagesDataset數(shù)據(jù)集的代碼，基本是比較好的 PyTorch 中創(chuàng)建自定義數(shù)據(jù)集的模板。

import os 
import numpy as np 
import cv2 
import torch 
import matplotlib.patches as patches 
import albumentations as A 
from albumentations.pytorch.transforms import ToTensorV2 
from matplotlib import pyplot as plt 
from torch.utils.data import Dataset 
from xml.etree import ElementTree as et 
from torchvision import transforms as torchtrans 
 
class FruitImagesDataset(torch.utils.data.Dataset): 
    def __init__(self, files_dir, width, height, transforms=None): 
        self.transforms = transforms 
        self.files_dir = files_dir 
        self.height = height 
        self.width = width 
 
 
        self.imgs = [image for image in sorted(os.listdir(files_dir)) 
                     if image[-4:] == '.jpg'] 
 
        self.classes = ['_','apple', 'banana', 'orange'] 
 
    def __getitem__(self, idx): 
 
        img_name = self.imgs[idx] 
        image_path = os.path.join(self.files_dir, img_name) 
 
        # reading the images and converting them to correct size and color 
        img = cv2.imread(image_path) 
        img_rgb = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB).astype(np.float32) 
        img_res = cv2.resize(img_rgb, (self.width, self.height), cv2.INTER_AREA) 
        # diving by 255 
        img_res /= 255.0 
 
        # annotation file 
        annot_filename = img_name[:-4] + '.xml' 
        annot_file_path = os.path.join(self.files_dir, annot_filename) 
 
        boxes = [] 
        labels = [] 
        tree = et.parse(annot_file_path) 
        root = tree.getroot() 
 
        # cv2 image gives size as height x width 
        wt = img.shape[1] 
        ht = img.shape[0] 
 
        # box coordinates for xml files are extracted and corrected for image size given 
        for member in root.findall('object'): 
            labels.append(self.classes.index(member.find('name').text)) 
 
            # bounding box 
            xmin = int(member.find('bndbox').find('xmin').text) 
            xmax = int(member.find('bndbox').find('xmax').text) 
 
            ymin = int(member.find('bndbox').find('ymin').text) 
            ymax = int(member.find('bndbox').find('ymax').text) 
 
            xmin_corr = (xmin / wt) * self.width 
            xmax_corr = (xmax / wt) * self.width 
            ymin_corr = (ymin / ht) * self.height 
            ymax_corr = (ymax / ht) * self.height 
 
            boxes.append([xmin_corr, ymin_corr, xmax_corr, ymax_corr]) 
 
        # convert boxes into a torch.Tensor 
        boxes = torch.as_tensor(boxes, dtype=torch.float32) 
 
        # getting the areas of the boxes 
        area = (boxes[:, 3] - boxes[:, 1]) * (boxes[:, 2] - boxes[:, 0]) 
 
        # suppose all instances are not crowd 
        iscrowd = torch.zeros((boxes.shape[0],), dtype=torch.int64) 
 
        labels = torch.as_tensor(labels, dtype=torch.int64) 
 
        target = {} 
        target["boxes"] = boxes 
        target["labels"] = labels 
        target["area"] = area 
        target["iscrowd"] = iscrowd 
        # image_id 
        image_id = torch.tensor([idx]) 
        target["image_id"] = image_id 
 
        if self.transforms: 
            sample = self.transforms(image=img_res, 
                                     bboxes=target['boxes'], 
                                     labels=labels) 
 
            img_res = sample['image'] 
            target['boxes'] = torch.Tensor(sample['bboxes']) 
        return img_res, target 
    def __len__(self): 
        return len(self.imgs) 
 
def get_transform(train): 
    if train: 
        return A.Compose([ 
            A.HorizontalFlip(0.5), 
            ToTensorV2(p=1.0) 
        ], bbox_params={'format': 'pascal_voc', 'label_fields': ['labels']}) 
    else: 
        return A.Compose([ 
            ToTensorV2(p=1.0) 
        ], bbox_params={'format': 'pascal_voc', 'label_fields': ['labels']}) 
 
files_dir = '../input/fruit-images-for-object-detection/train_zip/train' 
test_dir = '../input/fruit-images-for-object-detection/test_zip/test' 
 
dataset = FruitImagesDataset(train_dir, 480, 480)