Pytorch技法:继承Subset类完成自定义数据拆分

Pytorch技法:继承Subset类完成自定义数据拆分,第1张

我们在《torch.utils.data.DataLoader与迭代器转换》中介绍了如何使用Pytorch内置的数据集进行论文实现,如torchvision.datasets。下面是加载内置训练数据集的常见操作:

from torchvision.datasets import FashionMNIST
from torchvision.transforms import Compose, ToTensor, Normalize
RAW_DATA_PATH = './rawdata'
transform = Compose(
        [ToTensor(),
         Normalize((0.1307,), (0.3081,))
         ]
    )
train_data = FashionMNIST(
        root=RAW_DATA_PATH,
        download=True,
        train=True,
        transform=transform
    )

这里的train_data做为dataset对象,它拥有许多熟悉,我们可以通过以下方法获取样本数据的分类类别集合、样本的特征维度、样本的标签集合等信息。

classes = train_data.classes
num_features = train_data.data[0].shape[0]
train_labels = train_data.targets

print(classes)
print(num_features)
print(train_labels)

输出如下:

['T-shirt/top', 'Trouser', 'Pullover', 'Dress', 'Coat', 'Sandal', 'Shirt', 'Sneaker', 'Bag', 'Ankle boot']
28
tensor([9, 0, 0,  ..., 3, 0, 5])

但是,我们常常会在训练集的基础上拆分出验证集(或者只用部分数据来进行训练)。我们想到的第一个方法是使用torch.utils.data.random_splitdataset进行划分,下面我们假设划分10000个样本做为训练集,其余样本做为验证集:

from torch.utils.data import random_split
k = 10000
train_data, valid_data = random_split(train_data, [k, len(train_data)-k])

注意我们如果打印train_datavalid_data的类型,可以看到显示:


已经不再是torchvision.datasets.mnist.FashionMNIST对象,而是一个所谓的Subset对象!此时Subset对象虽然仍然还存有data属性,但是内置的targetclasses属性已经不复存在,比如如果我们强行访问valid_datatarget属性:

valid_target = valid_data.target

就会报如下错误:

'Subset' object has no attribute 'target'

但如果我们在后续的代码中常常会将拆分后的数据集也默认为dataset对象,那么该如何做到代码的一致性呢?

这里有一个trick,那就是以继承SubSet类的方式的方式定义一个新的CustomSubSet类,使新类在保持SubSet类的基本属性的基础上,拥有和原本数据集类相似的属性,如targetsclasses等:

from torch.utils.data import Subset
class CustomSubset(Subset):
    '''A custom subset class'''
    def __init__(self, dataset, indices):
        super().__init__(dataset, indices)
        self.targets = dataset.targets # 保留targets属性
        self.classes = dataset.classes # 保留classes属性

    def __getitem__(self, idx): #同时支持索引访问操作
        x, y = self.dataset[self.indices[idx]]      
        return x, y 

    def __len__(self): # 同时支持取长度操作
        return len(self.indices)

然后就引出了第二种划分方法,即通过初始化CustomSubset对象的方式直接对数据集进行划分(这里为了简化省略了shuffle的步骤):

import numpy as np
from copy import deepcopy
origin_data = deepcopy(train_data)
train_data = CustomSubset(origin_data, np.arange(k))
valid_data = CustomSubset(origin_data, np.arange(k, len(origin_data))-k)

注意,CustomSubset类的初始化方法的第二个参数indices为样本索引,我们可以通过np.arange()的方法来创建。

然后,我们再访问valid_data对应的classestarges属性:

print(valid_data.classes)
print(valid_data.targets)

此时,我们发现可以成功访问这些属性了:

['T-shirt/top', 'Trouser', 'Pullover', 'Dress', 'Coat', 'Sandal', 'Shirt', 'Sneaker', 'Bag', 'Ankle boot']
tensor([9, 0, 0,  ..., 3, 0, 5])

当然,CustomSubset的作用并不只是添加数据集的属性,我们还可以自定义一些数据预处理操作。我们将类的结构修改如下:

class CustomSubset(Subset):
    '''A custom subset class with customizable data transformation'''
    def __init__(self, dataset, indices, subset_transform=None):
        super().__init__(dataset, indices)
        self.targets = dataset.targets
        self.classes = dataset.classes
        self.subset_transform = subset_transform

    def __getitem__(self, idx):
        x, y = self.dataset[self.indices[idx]]
        
        if self.subset_transform:
            x = self.subset_transform(x)
      
        return x, y   
    
    def __len__(self): 
        return len(self.indices)

我们可以在使用样本前设置好数据预处理算子:

from torchvision import transforms
valid_data.subset_transform = transforms.Compose(\
    [transforms.RandomRotation((180,180))])

这样,我们再像下列这样用索引访问取出数据集样本时,就会自动调用算子完成预处理操作:

print(valid_data[0])

打印结果缩略如下:


(tensor([[[-0.4242, -0.4242, -0.4242, ......-0.4242, -0.4242, -0.4242, -0.4242, -0.4242]]]), 9)

引用

数学是符号的艺术,音乐是上界的语言。

文章来源:https://www.cnblogs.com/orion-orion/p/15906086.html

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