【案例共创】基于华为开发者空间的 RestNet50 目标检测

最新案例动态,请查阅【案例共创】基于华为开发者空间的RestNet50目标检测。小伙伴们快来领取华为开发者空间进行实操吧!
本案例由:梅科尔工作室提供
1 概述
1.1 案例介绍
ResNet50 模型是一种深度卷积神经网络,它使用残差模块和跳跃连接来缓解梯度消失问题。反向传播算法在 ResNet 模型中同样起着到头重要的作用,它可以计算 ResNet 模型中各个权重的梯度,并更新权重,从而优化模型性能。本案例使用到开发者空间----工作台/AI Notebook。
本案例选择医院的病例数据作为示例,并借助开发者空间工作台提供的免费 AI Notebook 编辑器进行本地编辑函数、轻松部署上云,直观地展示 Notebook 支持 AI 训练模型的开发与调试能力和实际应用开发中为开发者带来的便利。
通过实际操作,让大家深入了解如何利用 Notebook 开发并部署一个梯度与反向传播算法。在这个过程中,大家将学习到从函数创建、模型训练到应用部署以及与 API 集成等一系列关键步骤,从而掌握 ResNet50 的基本使用方法,体验其在 Notebook 开发中的优势。
1.2 适用对象
企业
个人开发者
高校学生
1.3 案例时间
本案例总时长预计 120 分钟。
1.4 案例流程
说明:
开发者空间进入 Notebook;
在 Notebook 中用 NPU 训练模型,跑结果;
1.5 资源总览
| 资源名称 | 规格 | 单价(元) | 时长(分钟) |
| 开发者空间----工作台/AI Notebook | NPU basic · 1 * NPU 910B · 8v CPU · 24GB | 免费 | 120 |
2 梯度与反向传播算法
2.1 代码分析
环境配置
详细资源配置请参考案例华为开发者空间AI Notebook使用指导:步骤二。
进入华为开发者空间界面,进入 AI Notebook 页面。
说明 numpy 模块已经被安装了。
opencv 模块在 pip install 安装失败,用-i 指定其他下载源也安装失败,所以此处用 yum install 安装 opencv 模块。
MindSpore:深度学习框架,用于构建和训练模型。
NumPy:用于数值计算,处理数据。
Matplotlib:用于数据可视化,绘制图表。
OpenCV:用于图像处理,可能在数据预处理中使用。
Pillow:用于图像处理,加载和处理图像数据。
注:如果存在软件包下载失败,可以添加参数-i 指定华为云的安装源。例如:
数据获取和准备
注释:使用 git 命令克隆数据集仓库,并解压数据集到指定文件夹。
分析:数据集是项目的基础,克隆和解压操作确保了数据的可用性。
注释:定义疾病名称和编号的映射,并对训练和验证数据集的文件夹进行重命名,方便后续处理。
分析:数据组织结构的调整有助于模型训练时的数据加载和管理。
预训练模型准备
在工程文件下新建文件夹,命名为:pretrainmodel,然后在命令行中输入:
注意:如果系统中没有 wget 环境请先安装:
数据可视化
注意:下面 Python 代码中,data_path_train 和 data_path_val 需要根据实际位置进行修改。
注释:统计训练和验证数据集中各类别的样本数量,并生成条形图进行可视化。
分析:数据分布的可视化有助于了解数据的平衡性,为模型训练提供参考。
超参数定义
注释:定义模型训练的超参数,包括批量大小、图像大小、训练周期数、学习率、动量和并行线程个数。
分析:超参数的选择对模型的训练效果和效率有重要影响,需要根据具体任务进行调整。
数据加载和预处理
注释:定义数据加载和预处理函数,对训练和验证数据集进行不同的数据增强操作,并批量加载数据。
分析:数据增强可以提高模型的泛化能力,预处理操作确保输入数据的格式和分布符合模型的要求。
数据集可视化
注释:定义残差网络的基本模块、构建 ResNet 模型,并定义 ResNet50 的函数,支持加载预训练模型。
分析:ResNet 模型通过残差连接解决了深度网络中的梯度消失问题,预训练模型的加载可以加速训练并提高模型性能。
注意:该部分 Python 代码最好与第 5 部分代码合在一起运行,以免报 asnumpy()函数引用问题。
模型网络搭建
注释:定义残差网络的基本模块、构建 ResNet 模型,并定义 ResNet50 的函数,支持加载预训练模型。
分析:ResNet 模型通过残差连接解决了深度网络中的梯度消失问题,预训练模型的加载可以加速训练并提高模型性能。
模型训练(训练时长预计 40min)
先导入预训练模型文件:新建 pretrainmodel 文件夹,将以下文件导入:
resnet50_224_new.ckpt
命令如下
注释:定义模型训练的步骤,包括前向传播、反向传播、优化器和损失函数的设置,以及模型的训练和评估过程,保存最佳模型检查点。
分析:训练过程是模型学习数据特征的关键阶段,评估阶段用于监控模型的泛化能力,保存最佳模型可以用于后续的预测和部署。
模型评估
从验证数据集中提取了一批次的数据,使用模型进行预测,并根据预测结果将图像及其预测标签以蓝色(正确)或红色(错误)显示。
使用 matplotlib 库绘制了一个包含四个子图的图像,每个子图展示了一张图像及其预测结果。
推理使用
图像预处理与模型加载
定义了 preprocess_image 函数,用于将输入图像进行归一化处理并调整维度顺序,以适配模型的输入格式。
定义了 visualize_prediction 函数,加载预训练的 ResNet50 模型,并对模型的全连接层和平均池化层进行调整以适配皮肤肿瘤分类任务。
模型预测与结果可视化
使用预处理后的图像作为输入,通过模型进行预测,并获取预测结果。
将预测结果映射到对应的皮肤肿瘤类别名称,并通过 matplotlib 将图像及其预测类别进行可视化展示。
实际应用
通过调用 visualize_prediction 函数,对指定路径的图像进行预测和可视化,展示了如何将训练好的模型应用于实际的皮肤肿瘤分类任务中。
2.2 项目结果
模型构建与训练
成功构建了一个基于 ResNet50 的深度学习模型,用于皮肤肿瘤分类任务。
模型在训练集上进行了有效的学习,并在验证集上进行了性能评估。
分类准确率
模型在验证集上达到了一定的分类准确率,具体数值在训练过程中输出。
通过多个训练周期的迭代,准确率逐渐提升,最终在验证集上取得了最佳性能。
模型保存
训练过程中保存了最佳模型的检查点,便于后续的模型部署和预测。
可视化评估
通过可视化验证集中的图像,直观展示了模型对各类皮肤肿瘤的预测效果。
对比预测结果与真实标签,评估模型的分类准确性。
单张图像预测
实现了对单张皮肤肿瘤图像的预测功能,能够输出预测的肿瘤类型。
通过图像预处理和模型推理,展示了模型在实际应用中的效果。
2.3 项目意义
医学应用价值
皮肤肿瘤分类模型能够辅助医生进行皮肤肿瘤的早期筛查和诊断,提高诊断的准确性和效率。
对于医疗资源有限的地区,该模型可以作为一种初步的诊断工具,帮助患者及时发现潜在的皮肤肿瘤问题。
早期诊断与治疗
皮肤肿瘤的早期诊断对于治疗效果至关重要,尤其是对于恶性肿瘤如黑色素瘤。
该模型能够快速识别出疑似肿瘤区域,并提供分类建议,有助于患者尽早接受治疗。
医疗资源优化
减轻医生的工作负担,提高诊断效率,使医生能够将更多精力集中在复杂病例的处理上。
通过自动化诊断工具,可以在大规模人群中进行皮肤肿瘤的初步筛查,筛选出高风险患者进行进一步检查。
医学研究支持
为皮肤病学研究提供数据支持和分析手段,促进对皮肤肿瘤发病机制、特征和演变的研究。
帮助研究人员更系统地整理和分析大量皮肤肿瘤图像数据,推动相关领域的研究进展。
技术创新与推广
展示了深度学习技术在医学图像分类中的应用潜力,为其他医学领域的类似研究提供了参考和借鉴。
推动人工智能技术在医疗领域的应用和发展,提高医疗服务的质量和可及性。
2.4 运行结果







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