pytorch之DataLoader

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pytorch之DataLoader

在训练神经网络时，最好是对一个batch的数据进行操作，同时还需要对数据进行shuffle和并行加速等。对此，PyTorch提供了DataLoader帮助实现这些功能。Dataset只负责数据的抽象，一次调用__getitem__只返回一个样本。

DataLoader的函数定义如下： DataLoader(dataset, batch_size=1, shuffle=False, sampler=None, num_workers=0, collate_fn=default_collate, pin_memory=False, drop_last=False)

dataset：加载的数据集(Dataset对象)
batch_size：batch size
shuffle:：是否将数据打乱
sampler： 样本抽样，后续会详细介绍
num_workers：使用多进程加载的进程数，0代表不使用多进程
collate_fn： 如何将多个样本数据拼接成一个batch，一般使用默认的拼接方式即可
pin_memory：是否将数据保存在pin memory区，pin memory中的数据转到GPU会快一些
drop_last：dataset中的数据个数可能不是batch_size的整数倍，drop_last为True会将多出来不足一个batch的数据丢弃

from torch.utils import data
import os
from PIL import  Image
import torch as t
from torchvision import transforms as T
from torchvision.datasets import ImageFolder
from torch.utils.data import DataLoader

#定义transform1
normalize = T.Normalize(mean=[0.4, 0.4, 0.4], std=[0.2, 0.2, 0.2])
transform1  = T.Compose([
         T.RandomResizedCrop(224),
         T.RandomHorizontalFlip(),
         T.ToTensor(),
         normalize,
])

#实例化数据集dataset
dataset = ImageFolder('data1/dogcat_2/', transform=transform1)
#利用Dataloader函数加载
dataloader = DataLoader(dataset, batch_size=3, shuffle=True, num_workers=0, drop_last=False)

#取一个batch
dataiter = iter(dataloader)
imgs, labels = next(dataiter)
print(imgs.size()) # batch_size, channel, height, weighttorch.Size([3, 3, 224, 224])
print('*****')
for batch_datas, batch_labels in dataloader:
    print(batch_datas.size(),batch_labels.size())

transform = T.Compose([
    T.Resize(224), # 缩放图片(Image)，保持长宽比不变，最短边为224像素
    T.CenterCrop(224), # 从图片中间切出224*224的图片
    T.ToTensor(), # 将图片(Image)转成Tensor，归一化至[0, 1]
    T.Normalize(mean=[.5, .5, .5], std=[.5, .5, .5]) # 标准化至[-1, 1]，规定均值和标准差
])

在数据处理中，有时会出现某个样本无法读取等问题，比如某张图片损坏。这时在__getitem__函数中将出现异常，此时最好的解决方案即是将出错的样本剔除。如果实在是遇到这种情况无法处理，则可以返回None对象，然后在Dataloader中实现自定义的collate_fn，将空对象过滤掉。但要注意，在这种情况下dataloader返回的batch数目会少于batch_size。

class DogCat(data.Dataset):
    def __init__(self, root, transforms=None):
        imgs = os.listdir(root)
        self.imgs = [os.path.join(root, img) for img in imgs]
        self.transforms=transforms
        
    def __getitem__(self, index):
        img_path = self.imgs[index]
        label = 0 if 'dog' in img_path.split('/')[-1] else 1
        data = Image.open(img_path)
        if self.transforms:
            data = self.transforms(data)
        return data, label
    
    def __len__(self):
        return len(self.imgs)

   
class NewDogCat(DogCat): # 继承前面实现的DogCat数据集
    def __getitem__(self, index):
        try:
            # 调用父类的获取函数，即 DogCat.__getitem__(self, index)
            return super(NewDogCat,self).__getitem__(index)
        except:
            return None, None

from torch.utils.data.dataloader import default_collate # 导入默认的拼接方式
def my_collate_fn(batch):
    '''
    batch中每个元素形如(data, label)
    '''
    # 过滤为None的数据
    batch = list(filter(lambda x:x[0] is not None, batch))
    if len(batch) == 0: return t.Tensor()
    return default_collate(batch) # 用默认方式拼接过滤后的batch数据

dataset = NewDogCat('data1/dogcat_wrong/', transforms=transform)
#print(dataset[5])
print('*************')
dataloader = DataLoader(dataset, 2, collate_fn=my_collate_fn,shuffle=True)
for batch_datas, batch_labels in dataloader:
    print(batch_datas.size(),batch_labels.size())

来看一下上述batch_size的大小。其中第1个的batch_size为1，这是因为有一张图片损坏，导致其无法正常返回。而最后1个的batch_size也为1，这是因为共有9张（包括损坏的文件）图片，无法整除2（batch_size），因此最后一个batch的数据会少于batch_szie，可通过指定drop_last=True来丢弃最后一个不足batch_size的batch。