利用Python和PyTorch处理面向对象的数据集

本篇是利用 Python 和 PyTorch 处理面向对象的数据集系列博客的第 2 篇。

如需阅读第 1 篇：原始数据和数据集，请参阅此处。

我们在第 1 部分中已定义 MyDataset 类，现在，让我们来例化 MyDataset 对象

此可迭代对象是与原始数据交互的接口，在整个训练过程中都有巨大作用。

第 2 部分：创建数据集对象

■输入 ［9］：

mydataset = MyDataset（isValSet_bool = None， raw_data_path = raw_data_path， norm = False， resize = True， newsize = （64， 64））

以下是该对象的一些使用示例：

■输入 ［10］：

# 对象操作示例。

# 此操作用于调用 method __getitem__ 并从第 6 个样本获取标签

mydataset［6］［1］

■输出 ［10］：

0

■输入 ［11］：

# 此操作用于在类声明后打印注释

MyDataset.__doc__

■输出 ［11］：

‘Interface class to raw data， providing the total number of samples in the dataset and a preprocessed item’

■输入 ［12］：

# 此操作用于调用 method __len__

len（mydataset）

■输出 ［12］：

49100

■输入 ［13］：

# 此操作用于触发 method __str__

print（mydataset）

原始数据路径为 。/raw_data/data_images/《raw samples》

可迭代对象的重要性

训练期间，将向模型提供多批次样本。可迭代的 mydataset 是获得高级轻量代码的关键。

以下提供了可迭代对象的 2 个使用示例。

示例 1：

我们可以直接获取第 3 个样本张量：

■输入 ［14］：

mydataset.__getitem__（3）［0］.shape

■输出 ［14］：

torch.Size（［3， 64， 64］）

与以下操作作用相同

■输入 ［15］：

mydataset［3］［0］.shape

■输出 ［15］：

torch.Size（［3， 64， 64］）

示例 2：

我们可以对文件夹中的图像进行解析，并移除黑白图像：

■输入 ［ ］：

# 数据集访问示例：创建 1 个包含标签的新文件，移除黑白图像

if os.path.exists（raw_data_path + ‘/’+ “labels_new.txt”）：

os.remove（raw_data_path + ‘/’+ “labels_new.txt”）

with open（raw_data_path + ‘/’+ “labels_new.txt”， “a”） as myfile：

for item， info in mydataset：

if item ！= None：

if item.shape［0］==1：

# os.remove（raw_data_path + ‘/’ + info.SampleName）

print（‘C = {}; H = {}; W = {}; info = {}’.format（item.shape［0］， item.shape［1］， item.shape［2］， info））

else：

#print（info.SampleName + ‘ ’ + str（info.SampleLabel））

myfile.write（info.SampleName + ‘ ’ + str（info.SampleLabel） + ‘ ’）

■输入 ［ ］：

# 查找具有非期望格式的样本

with open（raw_data_path + ‘/’+ “labels.txt”， “a”） as myfile：

for item， info in mydataset：

if item ！= None：

if item.shape［0］！=3：

# os.remove（raw_data_path + ‘/’ + info.SampleName）

print（‘C = {}; H = {}; W = {}; info = {}’.format（item.shape［0］， item.shape［1］， item.shape［2］， info））

修改标签文件后，请务必更新缓存：

■输入 ［ ］：

if os.path.exists（raw_data_path + ‘/’+ “labels_new.txt”）：

os.rename（raw_data_path + ‘/’+ “labels.txt”， raw_data_path + ‘/’+ “labels_orig.txt”）

os.rename（raw_data_path + ‘/’+ “labels_new.txt”， raw_data_path + ‘/’+ “labels.txt”）

@functools.lru_cache（1）

def getSampleInfoList（raw_data_path）：

sample_list = ［］

with open（str（raw_data_path） + ‘/labels.txt’， “r”） as f：

reader = csv.reader（f， delimiter = ‘ ’）

for i， row in enumerate（reader）：

imgname = row［0］

label = int（row［1］）

sample_list.append（DataInfoTuple（imgname， label））

sample_list.sort（reverse=False， key=myFunc）

return sample_list

del mydataset

mydataset = MyDataset（isValSet_bool = None， raw_data_path = ‘。./。./raw_data/data_images’， norm = False）

len（mydataset）

您可通过以下链接阅读了解有关 PyTorch 中的可迭代数据库的更多信息：

https://pytorch.org/docs/stable/data.html

归一化

应对所有样本张量计算平均值和标准差。

如果数据集较小，可以尝试在内存中对其进行直接操作：使用 torch.stack 即可创建 1 个包含所有样本张量的栈。

可迭代对象 mydataset 支持简洁精美的代码。

使用“view”即可保留 R、G 和 B 这 3 个通道，并将其余所有维度合并为 1 个维度。

使用“mean”即可计算维度 1 的每个通道的平均值。

请参阅附件中有关 dim 使用的说明。

■输入 ［16］：

imgs = torch.stack（［img_t for img_t， _ in mydataset］， dim = 3）

■输入 ［17］：

#im_mean = imgs.view（3， -1）.mean（dim=1）.tolist（）

im_mean = imgs.view（3， -1）.mean（dim=1）

im_mean

■输出 ［17］：

tensor（［0.4735， 0.4502， 0.4002］）

■输入 ［18］：

im_std = imgs.view（3， -1）.std（dim=1）.tolist（）

im_std

■输出 ［18］：

［0.28131285309791565， 0.27447444200515747， 0.2874436378479004］

■输入 ［19］：

normalize = transforms.Normalize（mean=［0.4735， 0.4502， 0.4002］， std=［0.28131， 0.27447， 0.28744］）

# free memory

del imgs

下面，我们将再次构建数据集对象，但这次将对此对象进行归一化：

■输入 ［21］：

mydataset = MyDataset（isValSet_bool = None， raw_data_path = raw_data_path， norm = True， resize = True， newsize = （64， 64））

由于采用了归一化，因此张量值被转换至范围 0..1 之内，并进行剪切操作。

■输入 ［22］：

original = Image.open（‘。./。./raw_data/data_images/img_00009111.JPEG’）

fig， axs = plt.subplots（1， 2， figsize=（10， 3））

axs［0］.set_title（‘clipped tensor’）

axs［0］.imshow（mydataset［5］［0］.permute（1，2，0））

axs［1］.set_title（‘original PIL image’）

axs［1］.imshow（original）

plt.show（）

将输入数据剪切到含 RGB 数据的 imshow 的有效范围内，以 ［0..1］ 表示浮点值，或者以 ［0..255］ 表示整数值。

使用 torchvision.transforms

进行预处理

现在，我们已经创建了自己的变换函数或对象（原本用作为加速学习曲线的练习），我建议使用 Torch 模块 torchvision.transforms：

“此模块定义了一组可组合式类函数对象，这些对象可作为实参传递到数据集（如 torchvision.CIFAR10），并在加载数据后 __getitem__ 返回数据之前，对数据执行变换”。

以下列出了可能的变换：

■输入 ［23］：

from torchvision import transforms

dir（transforms）

■输出 ［23］：

［‘CenterCrop’，

‘ColorJitter’，

‘Compose’，

‘FiveCrop’，

‘Grayscale’，

‘Lambda’，

‘LinearTransformation’，

‘Normalize’，

‘Pad’，

‘RandomAffine’，

‘RandomApply’，

‘RandomChoice’，

‘RandomCrop’，

‘RandomErasing’，

‘RandomGrayscale’，

‘RandomHorizontalFlip’，

‘RandomOrder’，

‘RandomPerspective’，

‘RandomResizedCrop’，

‘RandomRotation’，

‘RandomSizedCrop’，

‘RandomVerticalFlip’，

‘Resize’，

‘Scale’，

‘TenCrop’，

‘ToPILImage’，

‘ToTensor’，

‘__builtins__’，

‘__cached__’，

‘__doc__’，

‘__file__’，

‘__loader__’，

‘__name__’，

‘__package__’，

‘__path__’，

‘__spec__’，

‘functional’，

‘transforms’］

在此示例中，我们使用变换来执行了以下操作：

1） ToTensor - 从 PIL 图像转换为张量，并将输出格式定义为 CxHxW

2） Normalize - 将张量归一化

责任编辑：haq