【遥感影像分类】使用PaddleAPI搭建ResNet50实现遥感影像分类任务

本文围绕遥感分类任务展开,使用西北工业大学2016年发布的含45类土地利用类型的遥感影像数据集,构建RESISC45Dataset自定义数据集,搭建ResNet50模型,经训练、验证,模型精度达0.83左右,最后进行了模型预测与效果展示。

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【遥感影像分类】使用paddleapi搭建resnet50实现遥感影像分类任务 - 创想鸟

前言

①. 关于任务

遥感分类,是指根据不同的分类标志以及遥感探测及应用侧重的方面不同,将遥感分成不同的类型。遥感图像计算机分类的依据是遥感图像像素的相似度。常使用距离和相关系数来衡量相似度。常见的分类方法有:监督分类、非监督分类法。

按遥感平台的不同,可把遥感分为航天遥感、航空遥感和地面(近地)遥感。按探测的电磁波段不同,可分为可见光遥感,红外遥感,微波遥感等。

②. 关于数据集

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该数据集是由西北工业大学于2016年发布,包含提取自Google Earth的45种土地利用类型的遥感影像

数据集包含45个类别文件夹,每个文件夹下对应各自700幅遥感影像,一共有31500幅。

影像文件为三通道、大小为256*256的jpg格式文件

数据准备

解压已预先划分好的数据集

In [2]

# 解压数据集!unzip -oq /home/aistudio/data/data131697/NWPU-RESISC45.zip

   In [3]

# 查看数据集文件结构!tree NWPU-RESISC45 -L 1

   

自定义数据集

In [1]

# 导入包import paddlefrom PIL import Imageimport osimport numpy as npimport random# 打印paddle版本print(paddle.__version__)

       

2.2.2

       In [3]

class RESISC45Dataset(paddle.io.Dataset):    def __init__(self, mode='train', label_path='NWPU-RESISC45/train_list.txt'):        """        初始化函数        """        assert mode in ['train', 'eval', 'test'], 'mode is one of train, eval, test.'        self.mode = mode.lower()        self.label_path = label_path        self.data = []        with open(label_path) as f:            for line in f.readlines():                info = line.strip().split(' ')                if len(info) > 0:                    image_root = label_path.split('/')[0]                    info[0]=os.path.join(image_root,info[0])                     self.data.append([info[0].strip(), info[1].strip()])    def preprocess(self,image):        """        数据增强函数        """        # 训练模式下的数据增强        if self.mode == 'train':            # 裁剪大小            image = image.resize((224, 224), Image.BICUBIC)             # 随机水平翻转                if random.randint(0, 1) == 1:                image = image.transpose(Image.FLIP_LEFT_RIGHT)            else:                pass            # 随机垂直翻转            if random.randint(0, 1) == 1:                image = image.transpose(Image.FLIP_TOP_BOTTOM)            else:                pass            # 图像归一化            image = np.asarray(image)            image = image.astype('float32')            mean = [0.485, 0.456, 0.406]            std = [0.229, 0.224, 0.225]            max_value = [255, 255, 255]            min_value = [0, 0, 0]            mean = np.asarray(mean, dtype=np.float32)[np.newaxis, np.newaxis, :]            std = np.asarray(std, dtype=np.float32)[np.newaxis, np.newaxis, :]            range_value = np.asarray([1. / (max_value[i] - min_value[i]) for i in range(len(max_value))],dtype=np.float32)            image = (image - np.asarray(min_value, dtype=np.float32)) * range_value            image -= mean            image /= std            # 数据格式转换            return paddle.to_tensor(image.transpose((2,0,1)))        # 验证和测试模型下的数据增强        else:            # 裁剪大小            image = image.resize((224, 224), Image.BICUBIC)              # 图像归一化            image = np.asarray(image)            image = image.astype('float32')            mean = [0.485, 0.456, 0.406]            std = [0.229, 0.224, 0.225]            max_value = [255, 255, 255]            min_value = [0, 0, 0]            mean = np.asarray(mean, dtype=np.float32)[np.newaxis, np.newaxis, :]            std = np.asarray(std, dtype=np.float32)[np.newaxis, np.newaxis, :]            range_value = np.asarray([1. / (max_value[i] - min_value[i]) for i in range(len(max_value))],dtype=np.float32)            image = (image - np.asarray(min_value, dtype=np.float32)) * range_value            image -= mean            image /= std            # 数据格式转换            return paddle.to_tensor(image.transpose((2,0,1)))    def __getitem__(self, index):        """        根据索引获取单个样本        """        image_file, label = self.data[index]        image = Image.open(image_file)        # 图片通道对齐        if image.mode != 'RGB':            image = image.convert('RGB')        # 进行数据增强        image = self.preprocess(image)        return image, np.array(label, dtype='int64')    def __len__(self):        """        获取样本总数        """        return len(self.data)

   

实例化数据集

In [4]

train_dataset=RESISC45Dataset(mode='train', label_path='NWPU-RESISC45/train_list.txt')val_dataset=RESISC45Dataset(mode='eval',label_path='NWPU-RESISC45/val_list.txt')test_dataset=RESISC45Dataset(mode='test',label_path='NWPU-RESISC45/test_list.txt')

   

模型搭建

这里搭建的模型是ResNet50,论文地址:Deep_Residual_Learning_for_Image_Recognition

ResNet介绍

ResNet(Residual Neural Network)由微软研究院的Kaiming He等四名华人提出,通过使用ResNet Unit成功训练出了152层的神经网络,并在ILSVRC2015比赛中取得冠军,在top5上的错误率为3.57%,同时参数量比VGGNet低,效果非常突出。ResNet的结构可以极快的加速神经网络的训练,模型的准确率也有比较大的提升。同时ResNet的推广性非常好,甚至可以直接用到InceptionNet网络中。

代码实现

In [13]

import paddleimport paddle.nn as nnfrom paddle.nn import Conv2D, MaxPool2D, AdaptiveAvgPool2D, Linear, ReLU, BatchNorm2Dimport paddle.nn.functional as F# 定义卷积批归一化块class ConvBNLayer(paddle.nn.Layer):    def __init__(self,                 in_channels,                 out_channels,                 kernel_size,                 stride=1,                 act=None):        super(ConvBNLayer, self).__init__()        # 创建卷积层        self._conv = Conv2D(            in_channels=in_channels,            out_channels=out_channels,            kernel_size=kernel_size,            stride=stride,            padding=(kernel_size - 1) // 2,            bias_attr=False)        # 创建BatchNorm层        self._batch_norm = BatchNorm2D(out_channels)        # 创建activate层        self.act = act    def forward(self, inputs):        y = self._conv(inputs)        y = self._batch_norm(y)        if self.act == 'relu':            y = F.relu(x=y)        return y        # 定义残差块class Bottleneckblock(paddle.nn.Layer):    def __init__(self, inplane, in_channel, out_channel, stride = 1, start = False):        super(Bottleneckblock, self).__init__()        self.stride = stride        self.start = start        self.conv0 = ConvBNLayer(in_channel, inplane, 1, stride = stride, act='relu')        self.conv1 = ConvBNLayer(inplane, inplane, 3, stride=1, act='relu')        self.conv2 = ConvBNLayer(inplane, out_channel, 1, stride=1, act=None)        self.conv3 = ConvBNLayer(in_channel, out_channel, 1, stride = stride, act=None)        self.relu = nn.ReLU()    def forward(self, inputs):        y = inputs        x = self.conv0(inputs)        x = self.conv1(x)        x = self.conv2(x)        if self.start:            y = self.conv3(y)        z = self.relu(x+y)        return zclass Resnet50(paddle.nn.Layer):    def __init__(self, num_classes=45):        super().__init__()        # stem layers        self.stem = nn.Sequential(                    nn.Conv2D(3, out_channels=64, kernel_size=7, stride=2, padding=3),                    nn.BatchNorm2D(64),                    nn.ReLU(),                    nn.MaxPool2D(kernel_size=3, stride=2, padding=1))        # blocks        self.layer1 = self.add_bottleneck_layer(3, 64, start = True)        self.layer2 = self.add_bottleneck_layer(4, 128)        self.layer3 = self.add_bottleneck_layer(6, 256)        self.layer4 = self.add_bottleneck_layer(3, 512)        # head layer        self.avgpool = nn.AdaptiveAvgPool2D(1)        self.classifier = nn.Linear(2048, num_classes)    def add_bottleneck_layer(self, num, inplane, start = False):        layer = []        if start:            layer.append(Bottleneckblock(inplane, inplane, inplane*4, start = True))        else:            layer.append(Bottleneckblock(inplane, inplane*2, inplane*4, stride = 2, start = True))        for i in range(num-1):            layer.append(Bottleneckblock(inplane, inplane*4, inplane*4))        return nn.Sequential(*layer)    def forward(self, inputs):        x = self.stem(inputs)        x = self.layer1(x)        x = self.layer2(x)        x = self.layer3(x)        x = self.layer4(x)                x = self.avgpool(x)        x = x.flatten(1)        x = self.classifier(x)        return x

   

实例化Resnet50并打印模型结构

In [14]

resnet50 = Resnet50(num_classes=45)

       

W0310 10:31:31.892053   141 device_context.cc:447] Please NOTE: device: 0, GPU Compute Capability: 7.0, Driver API Version: 11.0, Runtime API Version: 10.1W0310 10:31:31.896260   141 device_context.cc:465] device: 0, cuDNN Version: 7.6.

       In [15]

paddle.summary(resnet50, (1, 3, 224, 224))

       

-------------------------------------------------------------------------------   Layer (type)         Input Shape          Output Shape         Param #    ===============================================================================     Conv2D-1        [[1, 3, 224, 224]]   [1, 64, 112, 112]        9,472        BatchNorm2D-1    [[1, 64, 112, 112]]   [1, 64, 112, 112]         256            ReLU-1        [[1, 64, 112, 112]]   [1, 64, 112, 112]          0           MaxPool2D-1     [[1, 64, 112, 112]]    [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-2        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]         4,096        BatchNorm2D-2     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256         ConvBNLayer-1     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-3        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]        36,864        BatchNorm2D-3     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256         ConvBNLayer-2     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-4        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]       16,384        BatchNorm2D-4     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]        1,024        ConvBNLayer-3     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]          0            Conv2D-5        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]       16,384        BatchNorm2D-5     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]        1,024        ConvBNLayer-4     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]          0             ReLU-2         [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]          0        Bottleneckblock-1   [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]          0            Conv2D-6        [[1, 256, 56, 56]]    [1, 64, 56, 56]        16,384        BatchNorm2D-6     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256         ConvBNLayer-5     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-7        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]        36,864        BatchNorm2D-7     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256         ConvBNLayer-6     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-8        [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]       16,384        BatchNorm2D-8     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]        1,024        ConvBNLayer-7     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]          0             ReLU-3         [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]          0        Bottleneckblock-2   [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]          0            Conv2D-10       [[1, 256, 56, 56]]    [1, 64, 56, 56]        16,384       BatchNorm2D-10     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256         ConvBNLayer-9     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-11       [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]        36,864       BatchNorm2D-11     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]          256        ConvBNLayer-10     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 64, 56, 56]           0            Conv2D-12       [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]       16,384       BatchNorm2D-12     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]        1,024       ConvBNLayer-11     [[1, 64, 56, 56]]     [1, 256, 56, 56]          0             ReLU-4         [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]          0        Bottleneckblock-3   [[1, 256, 56, 56]]    [1, 256, 56, 56]          0            Conv2D-14       [[1, 256, 56, 56]]    [1, 128, 28, 28]       32,768       BatchNorm2D-14     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-13     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-15       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       147,456      BatchNorm2D-15     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-14     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-16       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-16     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]        2,048       ConvBNLayer-15     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0            Conv2D-17       [[1, 256, 56, 56]]    [1, 512, 28, 28]       131,072      BatchNorm2D-17     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]        2,048       ConvBNLayer-16     [[1, 256, 56, 56]]    [1, 512, 28, 28]          0             ReLU-5         [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0        Bottleneckblock-4   [[1, 256, 56, 56]]    [1, 512, 28, 28]          0            Conv2D-18       [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-18     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-17     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-19       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       147,456      BatchNorm2D-19     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-18     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-20       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-20     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]        2,048       ConvBNLayer-19     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0             ReLU-6         [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0        Bottleneckblock-5   [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0            Conv2D-22       [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-22     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-21     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-23       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       147,456      BatchNorm2D-23     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-22     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-24       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-24     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]        2,048       ConvBNLayer-23     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0             ReLU-7         [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0        Bottleneckblock-6   [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0            Conv2D-26       [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-26     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-25     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-27       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]       147,456      BatchNorm2D-27     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]         512        ConvBNLayer-26     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 128, 28, 28]          0            Conv2D-28       [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]       65,536       BatchNorm2D-28     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]        2,048       ConvBNLayer-27     [[1, 128, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0             ReLU-8         [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0        Bottleneckblock-7   [[1, 512, 28, 28]]    [1, 512, 28, 28]          0            Conv2D-30       [[1, 512, 28, 28]]    [1, 256, 14, 14]       131,072      BatchNorm2D-30     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-29     [[1, 512, 28, 28]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-31       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-31     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-30     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-32       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-32    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-31     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-33       [[1, 512, 28, 28]]   [1, 1024, 14, 14]       524,288      BatchNorm2D-33    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-32     [[1, 512, 28, 28]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-9        [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0        Bottleneckblock-8   [[1, 512, 28, 28]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-34      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-34     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-33    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-35       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-35     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-34     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-36       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-36    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-35     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-10       [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0        Bottleneckblock-9  [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-38      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-38     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-37    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-39       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-39     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-38     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-40       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-40    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-39     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-11       [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0       Bottleneckblock-10  [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-42      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-42     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-41    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-43       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-43     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-42     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-44       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-44    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-43     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-12       [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0       Bottleneckblock-11  [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-46      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-46     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-45    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-47       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-47     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-46     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-48       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-48    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-47     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-13       [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0       Bottleneckblock-12  [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-50      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-50     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-49    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-51       [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]       589,824      BatchNorm2D-51     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]        1,024       ConvBNLayer-50     [[1, 256, 14, 14]]    [1, 256, 14, 14]          0            Conv2D-52       [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]       262,144      BatchNorm2D-52    [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]        4,096       ConvBNLayer-51     [[1, 256, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0             ReLU-14       [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0       Bottleneckblock-13  [[1, 1024, 14, 14]]   [1, 1024, 14, 14]          0            Conv2D-54      [[1, 1024, 14, 14]]     [1, 512, 7, 7]        524,288      BatchNorm2D-54      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-53    [[1, 1024, 14, 14]]     [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-55        [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]       2,359,296     BatchNorm2D-55      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-54      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-56        [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]       1,048,576     BatchNorm2D-56     [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]         8,192       ConvBNLayer-55      [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0            Conv2D-57      [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 2048, 7, 7]       2,097,152     BatchNorm2D-57     [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]         8,192       ConvBNLayer-56    [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 2048, 7, 7]           0             ReLU-15        [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0       Bottleneckblock-14  [[1, 1024, 14, 14]]    [1, 2048, 7, 7]           0            Conv2D-58       [[1, 2048, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]       1,048,576     BatchNorm2D-58      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-57     [[1, 2048, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-59        [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]       2,359,296     BatchNorm2D-59      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-58      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-60        [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]       1,048,576     BatchNorm2D-60     [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]         8,192       ConvBNLayer-59      [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0             ReLU-16        [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0       Bottleneckblock-15   [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0            Conv2D-62       [[1, 2048, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]       1,048,576     BatchNorm2D-62      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-61     [[1, 2048, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-63        [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]       2,359,296     BatchNorm2D-63      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]         2,048       ConvBNLayer-62      [[1, 512, 7, 7]]      [1, 512, 7, 7]           0            Conv2D-64        [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]       1,048,576     BatchNorm2D-64     [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]         8,192       ConvBNLayer-63      [[1, 512, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0             ReLU-17        [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0       Bottleneckblock-16   [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 7, 7]           0       AdaptiveAvgPool2D-1  [[1, 2048, 7, 7]]     [1, 2048, 1, 1]           0            Linear-1           [[1, 2048]]            [1, 45]            92,205     ===============================================================================Total params: 23,653,421Trainable params: 23,547,181Non-trainable params: 106,240-------------------------------------------------------------------------------Input size (MB): 0.57Forward/backward pass size (MB): 328.09Params size (MB): 90.23Estimated Total Size (MB): 418.89-------------------------------------------------------------------------------

       

{'total_params': 23653421, 'trainable_params': 23547181}

               

模型训练

训练准备

In [22]

from paddle.optimizer import Momentumfrom paddle.optimizer.lr import CosineAnnealingDecayfrom paddle.regularizer import L2Decayfrom paddle.nn import CrossEntropyLossfrom paddle.metric import Accuracyimport math# 总训练轮数Epochs = 30# 数据集读取的批次大小Batch_size = 64# 每轮的训练步数Step_each_epoch = math.ceil(len(train_dataset.data)/Batch_size)# 配置学习率Lr=CosineAnnealingDecay(learning_rate=0.06, T_max=Step_each_epoch * Epochs)# 配置优化器Optimizer = Momentum(learning_rate=Lr,                     momentum=0.9,                     weight_decay=L2Decay(1e-4),                     parameters=resnet50.parameters())# 设置损失函数Loss_fn = CrossEntropyLoss()# 构建数据读取器                     Train_loader = paddle.io.DataLoader(train_dataset, batch_size=Batch_size, shuffle=True)Val_loader = paddle.io.DataLoader(val_dataset, batch_size=Batch_size)

   

正式训练

In [11]

def train(model, epochs, train_loader, val_loader, optimizer, loss_fn):    '''    训练函数    '''    acc_history = [0]    for epoch in range(epochs):        model.train() # 训练模式        for batch_id, data in enumerate(train_loader()): # 读取批次数据            x_data = data[0]            # 训练数据            y_data = data[1]            # 训练数据标签            y_data = paddle.reshape(y_data, (-1, 1))                        predicts = model(x_data)    # 预测结果            loss = loss_fn(predicts, y_data) # 计算损失            loss.backward() # 反向传播            optimizer.step() # 更新参数            optimizer.clear_grad() # 梯度清零        print("[TRAIN] epoch: {}/{}, loss is: {}".format(epoch+1, epochs, loss.numpy()))        model.eval() # 验证模式        loss_list = []        acc_list = []        for batch_id, data in enumerate(val_loader()): # 读取批次数据            x_data = data[0]            # 验证数据            y_data = data[1]            # 验证数据标签            y_data = paddle.reshape(y_data, (-1, 1))            predicts = model(x_data)    # 预测结果            loss = loss_fn(predicts, y_data) # 计算损失            acc = paddle.metric.accuracy(predicts, y_data) # 计算精度            loss_list.append(np.mean(loss.numpy()))            acc_list.append(np.mean(acc.numpy()))        print("[EVAL] Finished, Epoch={}, loss={}, acc={}".format(epoch+1, np.mean(loss_list), np.mean(acc_list)))        if acc_history[-1] < np.mean(acc_list):            paddle.save(resnet50.state_dict(),'output/resnet50.pdparams'.format(epoch))        acc_history.append(np.mean(acc_list))

   In [16]

# 进行训练train(resnet50, Epochs, Train_loader, Val_loader, Optimizer, Loss_fn)

   

模型验证

通过下面的代码可以看出我们的模型达到了0.83左右的精度

In [12]

def val(model, val_loader):    '''    验证函数    '''    model.eval() #验证模式    acc_list = []    for batch_id, data in enumerate(val_loader()):        x_data = data[0]            # 验证数据        y_data = data[1]            # 验证数据标签        y_data = paddle.reshape(y_data, (-1, 1))        predicts = model(x_data)    # 预测结果        acc = paddle.metric.accuracy(predicts, y_data) # 计算精度        acc_list.append(np.mean(acc.numpy()))    print("Eval finished, acc={}".format(np.mean(acc_list)))

   In [13]

# 加载保存的模型resnet50.set_state_dict(paddle.load('output/resnet50.pdparams'))# 进行验证val(resnet50,Val_loader)

       

Eval finished, acc=0.8262536525726318

       

模型预测

我们将模型预测的标签结果存入列表results下。

In [14]

def test(model, test_loader):    model.eval()    result_list = []    for batch_id, data in enumerate(test_loader()):        x_data = data[0] # 测试数据        predicts = model(x_data) # 测试数据标签        result_list.append(np.argmax(predicts.numpy(),axis=1)) # 存入列表    print("predict finished")    return result_list

   In [15]

# 加载测试数据集Test_loader = paddle.io.DataLoader(test_dataset, batch_size=64)# 加载保存的模型resnet50.set_state_dict(paddle.load('output/resnet50.pdparams'))# 进行预测results = test(resnet50,Test_loader)

       

predict finished

       

效果展示

In [18]

# 导入包%matplotlib inlineimport numpy as npimport cv2import matplotlib.pyplot as plt# 搭建label.txt的映射列表test_list = []with open('NWPU-RESISC45/labels.txt', 'r') as labels:    for line in labels:        test_list.append(line.strip())# 画图fig, axs = plt.subplots(nrows=5, ncols=1,figsize=(20,20))for i in range(5):    img = cv2.imread(test_dataset.data[i+10][0],1) # 读取图片    img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB) # 通道转换    ax = axs[i]    ax.get_yaxis().set_visible(False)    ax.get_xaxis().set_visible(False)    ax.imshow(img) #展示图片    ax.set_title('Real: %s n Predict: %s'%(test_list[i+10],test_list[results[0][i+10]])) #展示原先标签和预测结果

       

               

以上就是【遥感影像分类】使用PaddleAPI搭建ResNet50实现遥感影像分类任务的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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    2025年12月11日
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  • 如何用PHP和CURL高效采集新闻列表及详情?

    本文将阐述如何利用PHP和cURL高效抓取目标网站的新闻列表和新闻详情,并展示最终结果。 关键在于高效运用cURL获取数据,处理相对路径并提取所需信息。 首先,解决第一个挑战:从列表页(例如,页面1)提取新闻标题和完整URL。 代码示例如下: <?php$url = 'http://…

    2025年12月11日
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  • HTML表单onsubmit事件失效,如何排查表单验证问题?

    HTML表单提交验证失效:排查与解决 在使用HTML表单进行数据提交时,onsubmit事件常用于客户端验证,确保数据符合要求后再提交至服务器。然而,onsubmit事件有时失效,导致表单直接提交,本文将分析一个案例,解决onsubmit=”return check()”失效的问题。 问题描述: 用…

    2025年12月11日
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  • 苹果M1芯片Mac上编译安装Redis失败怎么办?

    苹果m1芯片mac编译安装redis失败的排查与解决 在苹果M1芯片的Mac电脑上编译安装Redis,常常会遇到各种问题,例如编译失败等。本文将指导您如何有效地排查和解决这些问题。 很多用户反馈编译错误,但仅提供截图不足以诊断问题。 为了高效解决,务必提供完整的错误日志文本。 以下几个关键点需要关注…

    2025年12月11日
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  • PHP字符串高效分割与对比:如何快速高亮显示长字符串中重复的部分?

    PHP文本处理中,字符串分割和对比是常见操作。本文详解如何高效分割长字符串,并与目标字符串对比,高亮显示重复部分。 示例任务:将长字符串$str分割成15字符长度的子串,并与字符串$aa对比,高亮显示$aa中与$str子串重复的部分。 传统方法使用循环和mb_substr逐个分割对比,效率低下。改进…

    2025年12月11日
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  • Beego项目中如何访问main函数定义的全局变量?

    在Beego项目中,如何正确访问main函数中定义的全局变量?本文将详细讲解如何在Go语言的Beego框架中,从非main.go文件(例如controllers目录下的文件)访问在main.go文件中定义的全局变量。对于Go语言新手来说,这个问题常常令人困惑。 问题背景:假设您需要在一个Beego项…

    2025年12月11日
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  • PHP二维数组如何排序并添加排名?

    PHP二维数组排序及排名:高效解决方案 本文将详细阐述如何对PHP二维数组进行排序,并为每个子数组添加排名信息。假设我们的二维数组包含多个子数组,每个子数组包含“xuhao”(序号)和“piaoshu”(票数)两个字段。目标是根据“piaoshu”字段降序排序,票数相同时则按“xuhao”字段升序排…

    2025年12月11日
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  • HTML表单onsubmit事件无效,表单仍提交:问题出在哪里?

    HTML表单onsubmit事件失效:排查与解决 在使用HTML表单时,onsubmit事件通常用于表单提交前的验证。然而,有时即使添加了onsubmit=”return check();”,表单仍会直接提交。本文分析此问题,并提供解决方案。 问题描述: 用户在HTML表单中添加onsubmit=”…

    2025年12月11日
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  • ThinkPHP5框架下如何不修改模型实现Archives表与B表的多表关联查询?

    ThinkPHP5框架多表关联查询:无需修改模型 本文介绍如何在ThinkPHP5框架中,不修改现有模型的情况下,实现Archives表与自定义表B的多表关联查询,并以Archives表数据为主返回结果。 此方法适用于已有的TP5 CMS系统,需要在原有Archives模型查询基础上关联其他表的情况…

    2025年12月11日
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  • 高效的异步操作:Guzzle Promises 的实践与应用

    最近在开发一个需要同时访问多个外部 API 的应用时,遇到了严重的性能问题。 传统的同步请求方式导致应用响应时间过长,用户体验极差。 每个 API 请求都需要等待完成才能发出下一个请求,这在处理大量请求时效率极低,严重影响了系统的吞吐量。 为了解决这个问题,我开始寻找异步处理的方案,最终选择了 Gu…

    2025年12月11日
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  • PHP记录:PHP日志分析的最佳实践

    php日志记录对于监视和调试web应用程序以及捕获关键事件,错误和运行时行为至关重要。它为系统性能提供了宝贵的见解,有助于识别问题,并支持更快的故障排除和决策 – 但仅当它有效地实施时。 在此博客中,我概述了PHP记录以及它在Web应用程序中的使用方式。然后,我概述了一些关键的最佳实践,…

    2025年12月11日
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  • 告别依赖注入的困扰:使用 PSR-11 容器接口简化代码

    我最近参与了一个大型PHP项目的重构工作。项目中充斥着大量的new操作,各个类之间紧密耦合,代码难以测试和维护。修改一个类往往需要修改多个地方,这使得开发效率极低,而且容易引入新的bug。 我意识到,我们需要引入依赖注入来改善这种情况。然而,仅仅引入依赖注入的概念还不够,我们需要一个高效的机制来管理…

    2025年12月11日
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  • 告别繁琐的Google API认证:使用google/auth库简化你的开发流程

    我最近在开发一个需要访问Google Drive API的应用。一开始,我尝试自己动手实现OAuth 2.0的认证流程,这包括处理授权码、获取访问令牌等步骤。整个过程非常复杂,代码冗长且难以维护,而且容易出错。 更糟糕的是,不同的Google API服务需要不同的授权范围,这使得代码变得更加难以管理…

    2025年12月11日
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  • 高效处理 JSON 数据:scienta/doctrine-json-functions 库的使用指南

    我最近参与的项目使用了 Doctrine ORM 管理数据库,其中一个实体包含一个 JSON 类型的字段,用于存储用户的配置信息。最初,我尝试使用原生 SQL 查询来处理 JSON 数据,例如使用 MySQL 的 JSON_EXTRACT 函数。这种方法虽然可以实现功能,但代码变得冗长且难以阅读,而…

    2025年12月11日
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  • 告别崩溃:使用Sentry提升Symfony应用的稳定性

    在开发过程中,我们都经历过应用崩溃的痛苦。 用户报告问题,但我们却苦于无法快速定位错误,只能在茫茫代码海洋中大海捞针。 更糟糕的是,一些错误可能只在特定环境或用户操作下才会出现,难以在本地复现。 我之前的项目使用的是简单的日志记录,虽然能记录一些错误信息,但缺乏上下文信息,例如请求参数、用户身份、堆…

    2025年12月11日
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  • 告别数据库操作难题:CakePHP Datasource 库的实践指南

    在之前的项目中,我使用的是传统的数据库连接和操作方式,例如直接使用PDO或数据库驱动程序。随着项目规模的扩大和数据源类型的增加,这种方法的缺点逐渐显现出来: 代码冗余: 对于不同的数据库操作(查询、保存、删除等),以及不同的数据源,都需要编写大量的重复代码。难以维护: 代码难以理解和维护,修改一个地…

    2025年12月11日
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  • 如何高效查询MySQL中指定部门及其所有子部门下的所有员工?

    高效查询mysql中指定部门及其所有子部门下的所有员工 本文介绍如何高效查询MySQL数据库中指定部门(包含所有子部门)下的所有员工信息,并处理员工可能隶属于多个部门的情况。 数据库包含三个表:department(部门表)、user(员工表)和department_user_relate(部门员工…

    2025年12月11日
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