一、PyTroch简介
PyTorch 是由 Meta（原 Facebook）开发的开源深度学习框架，以动态计算图和易用性著称，广泛应用于计算机视觉、自然语言处理等领域。其核心特性包括：
动态计算图：支持运行时灵活调整计算流程，便于调试和实验；
张量操作：通过 torch.Tensor 实现高效的多维数组运算，支持 GPU 加速；
自动微分：autograd 模块可自动计算梯度，简化反向传播实现；
模块化设计：nn.Module 提供神经网络层、损失函数等预置组件，加速模型开发。
PyTorch的前身是Torch，其底层和Torch框架一样，使用Python重新写后提供Python接口。
二、安装
登录到PyTroch官网，根据自己的实际环境配置PyTroch，获取安装命令。
pip3 install torch torchvision torchaudio
三、案例
以下是一个经典学习 Demo——手写数字识别（MNIST 数据集）的代码框架：
import torch
import torchvision
from torch import nn
from torch.utils.data import DataLoader
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib# 设置matplotlib支持中文显示
matplotlib.rcParams['font.family'] = ['Arial Unicode MS', 'sans-serif']
# 确保显示负号
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False# 数据加载
train_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())
test_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())# 创建数据加载器
batch_size = 64
train_loader = DataLoader(train_data, batch_size=batch_size, shuffle=True)
test_loader = DataLoader(test_data, batch_size=batch_size)# 定义简单神经网络
class Net(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.fc = nn.Linear(28 * 28, 10)def forward(self, x):return self.fc(x.view(x.size(0), -1))# 训练模型
model = Net()
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)# 用于记录训练过程的列表
train_losses = []
test_accuracies = []# 训练循环
num_epochs = 10
for epoch in range(num_epochs):model.train() # 设置为训练模式running_loss = 0.0for inputs, labels in train_loader:# 清零梯度optimizer.zero_grad()# 前向传播outputs = model(inputs)loss = criterion(outputs, labels)# 反向传播和优化loss.backward()optimizer.step()running_loss += loss.item()# 计算平均损失并记录epoch_loss = running_loss / len(train_loader)train_losses.append(epoch_loss)# 在测试集上评估模型model.eval()correct = 0total = 0with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()# 计算准确率并记录accuracy = 100 * correct / totaltest_accuracies.append(accuracy)# 打印每轮的平均损失和准确率print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs}, Loss: {epoch_loss:.4f}, Accuracy: {accuracy:.2f}%')# 在测试集上评估最终模型
model.eval()
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()print(f'最终测试集准确率: {100 * correct / total:.2f}%')# 保存模型
torch.save(model.state_dict(), 'mnist_model.pth')
print("模型已保存为 mnist_model.pth")# 可视化训练过程
plt.figure(figsize=(12, 5))# 绘制训练损失曲线
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), train_losses, 'b-', label='训练损失')
plt.title('训练损失随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('损失')
plt.legend()
plt.grid(True)# 绘制测试准确率曲线
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), test_accuracies, 'r-', label='测试准确率')
plt.title('测试准确率随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('准确率 (%)')
plt.legend()
plt.grid(True)plt.tight_layout()
plt.savefig('training_visualization.png')
plt.show()# 可视化一些测试样本预测结果
plt.figure(figsize=(10, 10))
model.eval()# 获取一批测试数据
dataiter = iter(test_loader)
images, labels = next(dataiter)# 预测这批数据
outputs = model(images)
_, predicted = torch.max(outputs, 1)# 展示前25个样本
for i in range(25):plt.subplot(5, 5, i + 1)plt.imshow(images[i].squeeze().numpy(), cmap='gray')plt.title(f'预测: {predicted[i]}\n实际: {labels[i]}',color=("green" if predicted[i] == labels[i] else "red"))plt.axis('off')plt.tight_layout()
plt.savefig('prediction_samples.png')
plt.show()四、案例详解
手写数字识别模型训练流程
1. 整体流程图
2. 详细步骤解析
步骤一：数据准备
加载MNIST数据集并准备数据加载器，用于批量处理数据。
# 数据加载
train_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())
test_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())# 创建数据加载器
batch_size = 64
train_loader = DataLoader(train_data, batch_size=batch_size, shuffle=True)
test_loader = DataLoader(test_data, batch_size=batch_size)
关键点：
torchvision.datasets.MNIST：加载MNIST手写数字数据集DataLoader：创建数据加载器，支持批量处理batch_size=64：每批处理64个样本shuffle=True：打乱训练数据顺序，提高模型泛化能力
步骤二：构建神经网络模型
定义一个简单的全连接神经网络。
class Net(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.fc = nn.Linear(28 * 28, 10)def forward(self, x):return self.fc(x.view(x.size(0), -1))# 实例化模型
model = Net()
关键点：
- 模型结构简单：将28×28的图像展平后，通过一个全连接层映射到10个输出（0-9的数字）
x.view(x.size(0), -1)：将每个批次的图像(batch_size, 1, 28, 28)展平为(batch_size, 784)
步骤三：定义损失函数和优化器
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.SGD(model.parameters(), lr=0.01)
关键点：
CrossEntropyLoss：分类问题的标准损失函数SGD：随机梯度下降优化器lr=0.01：学习率，控制每次参数更新的步长
步骤四：训练循环
这是核心部分，包含完整的训练过程。
# 训练循环
num_epochs = 10
for epoch in range(num_epochs):model.train() # 设置为训练模式running_loss = 0.0for inputs, labels in train_loader:# 清零梯度optimizer.zero_grad()# 前向传播outputs = model(inputs)loss = criterion(outputs, labels)# 反向传播和优化loss.backward()optimizer.step()running_loss += loss.item()# 计算平均损失并记录epoch_loss = running_loss / len(train_loader)train_losses.append(epoch_loss)# 在测试集上评估模型model.eval()correct = 0total = 0with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()# 计算准确率并记录accuracy = 100 * correct / totaltest_accuracies.append(accuracy)# 打印每轮的平均损失和准确率print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs}, Loss: {epoch_loss:.4f}, Accuracy: {accuracy:.2f}%')
关键点：
-
每个训练轮次(epoch)中的步骤：
model.train()：设置模型为训练模式optimizer.zero_grad()：清除上一批次的梯度outputs = model(inputs)：前向传播，获取预测结果loss = criterion(outputs, labels)：计算损失loss.backward()：反向传播，计算梯度optimizer.step()：更新模型参数
-
每轮训练后的评估：
model.eval()：设置模型为评估模式with torch.no_grad()：不计算梯度，提高效率_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)：获取预测类别- 计算并记录准确率
步骤五：模型评估
在所有训练完成后，对模型进行最终评估。
model.eval()
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()print(f'最终测试集准确率: {100 * correct / total:.2f}%')
步骤六：可视化训练过程
使用matplotlib绘制训练过程中的损失和准确率变化。
# 可视化训练过程
plt.figure(figsize=(12, 5))# 绘制训练损失曲线
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), train_losses, 'b-', label='训练损失')
plt.title('训练损失随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('损失')
plt.legend()
plt.grid(True)# 绘制测试准确率曲线
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), test_accuracies, 'r-', label='测试准确率')
plt.title('测试准确率随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('准确率 (%)')
plt.legend()
plt.grid(True)plt.tight_layout()
plt.savefig('training_visualization.png')
plt.show()
可视化样本预测结果：
# 可视化一些测试样本预测结果
plt.figure(figsize=(10, 10))
model.eval()# 获取一批测试数据
dataiter = iter(test_loader)
images, labels = next(dataiter)# 预测这批数据
outputs = model(images)
_, predicted = torch.max(outputs, 1)# 展示前25个样本
for i in range(25):plt.subplot(5, 5, i + 1)plt.imshow(images[i].squeeze().numpy(), cmap='gray')plt.title(f'预测: {predicted[i]}\n实际: {labels[i]}', color=("green" if predicted[i] == labels[i] else "red"))plt.axis('off')plt.tight_layout()
plt.savefig('prediction_samples.png')
plt.show()
步骤七：保存模型
torch.save(model.state_dict(), 'mnist_model.pth')
print("模型已保存为 mnist_model.pth")
3. 核心概念总结
- 数据批处理：通过DataLoader实现批量加载和处理数据，提高训练效率
- 梯度下降：模型通过不断计算损失并调整参数，使损失值最小化
- 前向传播：将输入数据送入模型，得到预测结果
- 反向传播：根据损失值计算梯度，并将梯度从输出层反向传递到输入层
- 参数更新：根据计算出的梯度，通过优化器更新模型参数
- 训练-评估循环：交替进行训练和评估，监控模型性能变化
4. 训练技巧
- 学习率选择：学习率过大会导致不收敛，过小会导致训练速度慢
- 批大小选择：较大的批大小可提高训练速度，但可能需要更多内存
- 训练轮次：根据模型性能变化确定合适的训练轮次，避免过拟合
- 模型评估：定期在测试集上评估模型，及时发现问题
5. 改进方向
- 模型结构：可以使用更复杂的网络结构，如卷积神经网络(CNN)
- 数据增强：通过旋转、缩放等方式增加训练样本的多样性
- 学习率调度：在训练过程中动态调整学习率
- 正则化：添加dropout或L2正则化，减少过拟合风险
6. 最终成果
- 训练损失曲线：
- 左侧图表：显示训练损失随训练轮次变化的曲线
- 右侧图表：显示测试准确率随训练轮次变化的曲线
训练过程数据记录：
- 每个训练轮次都记录训练损失和测试准确率
- 每轮结束时显示当前轮次的损失和准确率
2.预测样本结果：
- 展示25个测试样本及其预测结果
- 正确预测的标签显示为绿色，错误预测的标签显示为红色
可视化的优点： - 直观地了解模型的学习过程
- 观察模型在哪些数字上容易出错
- 判断模型是否过拟合或欠拟合
- 为模型调优提供依据
- 模型文件：
mnist_model.pth
通过上述步骤，我们完成了一个简单的手写数字识别模型的训练和评估，该模型在MNIST测试集上能达到约90%的准确率。
对于这个简单的单层线性网络来说，接近90%的准确率已经很不错了。如果你想进一步提高准确率，可以考虑使用卷积神经网络(CNN)结构，它更适合处理图像数据。
扩展
扩展一：使用己训练好的模型文件，识别真实手写数字图片
import torch
import torchvision.transforms as transforms
from PIL import Image, ImageOps
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib
import cv2
import os
import sys# 设置matplotlib支持中文显示
matplotlib.rcParams['font.family'] = ['Arial Unicode MS', 'sans-serif']
# 确保显示负号
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False# 定义与训练模型相同的网络结构
class Net(torch.nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.fc = torch.nn.Linear(28 * 28, 10)def forward(self, x):return self.fc(x.view(x.size(0), -1))def preprocess_image(image_path):"""预处理图像以适应MNIST模型输入"""# 读取图像img = cv2.imread(image_path, cv2.IMREAD_GRAYSCALE)if img is None:print(f"无法读取图像: {image_path}")return None# 显示原始图像plt.figure(figsize=(10, 5))plt.subplot(1, 3, 1)plt.title("原始图像")plt.imshow(img, cmap='gray')# 二值化处理_, binary_img = cv2.threshold(img, 128, 255, cv2.THRESH_BINARY_INV)plt.subplot(1, 3, 2)plt.title("二值化图像")plt.imshow(binary_img, cmap='gray')# 保存二值化图像用于调试cv2.imwrite('binary_image.png', binary_img)# 查找轮廓contours, _ = cv2.findContours(binary_img, cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)# 创建一个彩色图像用于绘制边界框color_img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_GRAY2BGR)# 存储提取的数字图像digit_images = []bounding_boxes = []# 处理每个轮廓for contour in contours:# 过滤掉太小的轮廓if cv2.contourArea(contour) < 100:continue# 获取边界框x, y, w, h = cv2.boundingRect(contour)# 保存边界框信息（用于后续绘制结果）bounding_boxes.append((x, y, w, h))# 绘制边界框cv2.rectangle(color_img, (x, y), (x + w, y + h), (0, 255, 0), 2)# 提取数字区域digit = binary_img[y:y+h, x:x+w]# 添加边框，确保数字居中padding = int(max(w, h) * 0.3)digit_padded = np.pad(digit, ((padding, padding), (padding, padding)), 'constant', constant_values=0)# 调整为28x28大小，符合MNIST模型输入要求digit_resized = cv2.resize(digit_padded, (28, 28), interpolation=cv2.INTER_AREA)# 保存处理后的数字图像digit_images.append(digit_resized)# 显示带有边界框的图像plt.subplot(1, 3, 3)plt.title("检测到的数字")plt.imshow(cv2.cvtColor(color_img, cv2.COLOR_BGR2RGB))# 保存带有边界框的图像cv2.imwrite('output_image_with_boxes.png', color_img)plt.tight_layout()plt.savefig('preprocessed_image.png')plt.show()return digit_images, bounding_boxes, color_imgdef load_model(model_path):"""加载训练好的模型"""# 检查模型文件是否存在if not os.path.exists(model_path):print(f"模型文件不存在: {model_path}")return None# 创建模型实例model = Net()try:# 加载模型参数model.load_state_dict(torch.load(model_path))model.eval() # 设置为评估模式print(f"成功加载模型: {model_path}")return modelexcept Exception as e:print(f"加载模型失败: {e}")return Nonedef predict_digits(model, digit_images):"""使用模型预测图像中的数字"""if not digit_images:print("没有检测到任何数字")return []predictions = []confidence_scores = []transform = transforms.Compose([transforms.ToTensor(),])# 预测每个数字for digit_img in digit_images:# 转换为PIL图像pil_img = Image.fromarray(digit_img)# 应用变换tensor = transform(pil_img)tensor = tensor.unsqueeze(0) # 添加批次维度# 进行预测with torch.no_grad():outputs = model(tensor)probabilities = torch.nn.functional.softmax(outputs, dim=1)confidence, predicted = torch.max(probabilities, 1)predictions.append(predicted.item())confidence_scores.append(confidence.item())return predictions, confidence_scoresdef draw_results(image, predictions, bounding_boxes, confidence_scores):"""在图像上绘制预测结果"""result_img = image.copy()for i, ((x, y, w, h), pred, conf) in enumerate(zip(bounding_boxes, predictions, confidence_scores)):# 绘制预测结果和置信度text = f"{pred} ({conf:.2f})"cv2.putText(result_img, text, (x, y-10), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.9, (0, 0, 255), 2)# 显示结果图像plt.figure(figsize=(10, 8))plt.imshow(cv2.cvtColor(result_img, cv2.COLOR_BGR2RGB))plt.title("预测结果")plt.axis('off')plt.savefig('prediction_result.png')plt.show()return result_imgdef main():# 检查命令行参数if len(sys.argv) > 1:image_path = sys.argv[1]else:# 提示用户输入图像路径image_path = input("请输入手写数字图像的路径: ")# 模型路径model_path = '/Users/luoshixiang/Documents/project/AI/mnist_model.pth'# 加载模型model = load_model(model_path)if model is None:return# 预处理图像processed_result = preprocess_image(image_path)if processed_result is None:returndigit_images, bounding_boxes, color_img = processed_result# 预测数字predictions, confidence_scores = predict_digits(model, digit_images)if not predictions:print("未能成功预测任何数字")return# 输出预测结果print("预测结果:")for i, (pred, conf) in enumerate(zip(predictions, confidence_scores)):print(f"数字 {i+1}: {pred}, 置信度: {conf:.4f}")# 在图像上绘制结果result_img = draw_results(color_img, predictions, bounding_boxes, confidence_scores)# 保存结果图像cv2.imwrite('final_prediction.png', result_img)print("结果已保存为 'final_prediction.png'")if __name__ == "__main__":main()扩展二：使用卷积神经网络(CNN)来提升手写数字识别模型的能力
为什么CNN更适合图像识别？
- 局部感知: 卷积层能够捕获图像的局部特征，如边缘、纹理等
- 参数共享: 同一个卷积核在整个图像上滑动，大大减少了参数数量
- 空间层次结构: 通过多层卷积和池化，模型能够学习从低级到高级的特征表示
import torch
import torchvision
from torch import nn
from torch.utils.data import DataLoader
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np
import matplotlib# 设置matplotlib支持中文显示
matplotlib.rcParams['font.family'] = ['Arial Unicode MS', 'sans-serif']
# 确保显示负号
matplotlib.rcParams['axes.unicode_minus'] = False# 数据加载
train_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=True, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())
test_data = torchvision.datasets.MNIST(root='./data', train=False, download=True,transform=torchvision.transforms.ToTensor())# 创建数据加载器
batch_size = 64
train_loader = DataLoader(train_data, batch_size=batch_size, shuffle=True)
test_loader = DataLoader(test_data, batch_size=batch_size)# 定义CNN网络结构
class CNN(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()# 第一个卷积层: 输入1通道，输出32通道，卷积核大小3x3self.conv1 = nn.Conv2d(1, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1)self.relu1 = nn.ReLU()self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2)# 第二个卷积层: 输入32通道，输出64通道，卷积核大小3x3self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1)self.relu2 = nn.ReLU()self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2)# 全连接层# 经过两次池化，图像尺寸从28x28变为7x7，通道数为64self.fc1 = nn.Linear(64 * 7 * 7, 128)self.relu3 = nn.ReLU()self.dropout = nn.Dropout(0.5) # 添加dropout防止过拟合self.fc2 = nn.Linear(128, 10) # 输出10个类别def forward(self, x):# 第一个卷积块x = self.conv1(x) # 输出: batch_size x 32 x 28 x 28x = self.relu1(x)x = self.pool1(x) # 输出: batch_size x 32 x 14 x 14# 第二个卷积块x = self.conv2(x) # 输出: batch_size x 64 x 14 x 14x = self.relu2(x)x = self.pool2(x) # 输出: batch_size x 64 x 7 x 7# 展平操作x = x.view(x.size(0), -1) # 输出: batch_size x (64*7*7)# 全连接层x = self.fc1(x)x = self.relu3(x)x = self.dropout(x)x = self.fc2(x)return x# 训练模型
model = CNN()
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 使用Adam优化器# 用于记录训练过程的列表
train_losses = []
test_accuracies = []# 训练循环
num_epochs = 10
for epoch in range(num_epochs):model.train() # 设置为训练模式running_loss = 0.0for inputs, labels in train_loader:# 清零梯度optimizer.zero_grad()# 前向传播outputs = model(inputs)loss = criterion(outputs, labels)# 反向传播和优化loss.backward()optimizer.step()running_loss += loss.item()# 计算平均损失并记录epoch_loss = running_loss / len(train_loader)train_losses.append(epoch_loss)# 在测试集上评估模型model.eval()correct = 0total = 0with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()# 计算准确率并记录accuracy = 100 * correct / totaltest_accuracies.append(accuracy)# 打印每轮的平均损失和准确率print(f'Epoch {epoch+1}/{num_epochs}, Loss: {epoch_loss:.4f}, Accuracy: {accuracy:.2f}%')# 在测试集上评估最终模型
model.eval()
correct = 0
total = 0
with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()print(f'最终测试集准确率: {100 * correct / total:.2f}%')# 保存模型
torch.save(model.state_dict(), 'mnist_model_cnn.pth')
print("CNN模型已保存为 mnist_model_cnn.pth")# 可视化训练过程
plt.figure(figsize=(12, 5))# 绘制训练损失曲线
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), train_losses, 'b-', label='训练损失')
plt.title('训练损失随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('损失')
plt.legend()
plt.grid(True)# 绘制测试准确率曲线
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(range(1, num_epochs + 1), test_accuracies, 'r-', label='测试准确率')
plt.title('测试准确率随轮次变化')
plt.xlabel('轮次')
plt.ylabel('准确率 (%)')
plt.legend()
plt.grid(True)plt.tight_layout()
plt.savefig('training_visualization_cnn.png')
plt.show()# 可视化一些测试样本预测结果
plt.figure(figsize=(10, 10))
model.eval()# 获取一批测试数据
dataiter = iter(test_loader)
images, labels = next(dataiter)# 预测这批数据
outputs = model(images)
_, predicted = torch.max(outputs, 1)# 展示前25个样本
for i in range(25):plt.subplot(5, 5, i + 1)plt.imshow(images[i].squeeze().numpy(), cmap='gray')plt.title(f'预测: {predicted[i]}\n实际: {labels[i]}',color=("green" if predicted[i] == labels[i] else "red"))plt.axis('off')plt.tight_layout()
plt.savefig('prediction_samples_cnn.png')
plt.show()# 比较CNN模型与简单线性模型的性能
try:# 加载之前的简单线性模型class Net(nn.Module):def __init__(self):super().__init__()self.fc = nn.Linear(28 * 28, 10)def forward(self, x):return self.fc(x.view(x.size(0), -1))linear_model = Net()linear_model.load_state_dict(torch.load('mnist_model.pth'))linear_model.eval()# 评估线性模型correct = 0total = 0with torch.no_grad():for inputs, labels in test_loader:outputs = linear_model(inputs)_, predicted = torch.max(outputs.data, 1)total += labels.size(0)correct += (predicted == labels).sum().item()linear_accuracy = 100 * correct / total# 显示比较结果print(f'\n模型性能比较:')print(f'简单线性模型准确率: {linear_accuracy:.2f}%')print(f'CNN模型准确率: {accuracy:.2f}%')print(f'性能提升: {accuracy - linear_accuracy:.2f}%')# 绘制比较图表plt.figure(figsize=(8, 5))models = ['线性模型', 'CNN模型']accuracies = [linear_accuracy, accuracy]plt.bar(models, accuracies, color=['blue', 'orange'])plt.title('模型准确率比较')plt.ylabel('准确率 (%)')plt.ylim(80, 100) # 设置y轴范围以便更好地显示差异# 在柱状图上显示准确率值for i, v in enumerate(accuracies):plt.text(i, v + 0.5, f'{v:.2f}%', ha='center')plt.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.7)plt.savefig('model_comparison.png')plt.show()except Exception as e:print(f"无法加载之前的模型进行比较: {e}")这个CNN模型包含：
- 两个卷积层，用于提取图像特征
- 两个池化层，用于降低特征维度并保留主要特征
- Dropout层，用于防止过拟合
- 全连接层，用于最终分类
其他
如果想进一步改进可视化效果，你还可以考虑：
添加交互式图表（使用Plotly库）
记录并可视化更多指标（如混淆矩阵）
添加实时可视化，在训练过程中动态更新图表
