ResNet18蚂蚁蜜蜂分类：云端GPU新手指南，1小时搞定

引言

作为一名昆虫研究所的助理，你是否经常需要手动分类蚂蚁和蜜蜂的标本照片？这项工作不仅耗时耗力，还容易因视觉疲劳导致错误。现在，借助AI技术，我们可以用ResNet18模型在云端GPU上快速搭建一个自动分类系统，整个过程只需1小时，即使没有任何编程基础也能轻松上手。

ResNet18是一种经典的图像分类模型，它就像一位经验丰富的昆虫学家，能够准确识别蚂蚁和蜜蜂的特征差异。本教程将带你从零开始，使用预训练好的ResNet18模型，通过简单的代码调整，快速实现蚂蚁蜜蜂的二分类任务。我们会在CSDN星图镜像广场提供的PyTorch环境中操作，无需担心复杂的开发环境配置。

1. 环境准备：5分钟搞定云端GPU

首先我们需要一个配备了GPU的云端环境来运行模型。这里推荐使用CSDN星图镜像广场提供的PyTorch预置镜像，它已经包含了所有必要的软件和库。

登录CSDN星图镜像广场：访问平台并搜索"PyTorch"镜像
选择基础配置：建议选择至少8GB显存的GPU实例
一键部署：点击"立即部署"按钮，等待环境准备完成

部署完成后，你会获得一个可以直接使用的Jupyter Notebook环境，所有必要的工具都已预装。

💡 提示
如果没有找到合适镜像，可以直接搜索"PyTorch ResNet18分类"等关键词，部分镜像已经预置了分类示例代码。

2. 数据准备：整理你的昆虫照片

模型需要两类照片进行训练和测试：蚂蚁和蜜蜂。建议每类至少准备100张照片，可以从以下渠道获取：

研究所已有的标本照片库
公开数据集如ImageNet的子集
自行拍摄的标本照片

将照片按以下目录结构整理：

insect_data/ ├── train/ │ ├── ants/ │ └── bees/ └── val/ ├── ants/ └── bees/

train文件夹用于训练模型
val文件夹用于验证模型效果
每个子文件夹中放入对应类别的照片

3. 模型加载与微调：15分钟完成

在Jupyter Notebook中新建一个Python笔记本，我们开始编写代码。以下是完整的代码示例，你可以直接复制使用：

import torch import torchvision from torchvision import transforms, datasets import torch.nn as nn import torch.optim as optim # 1. 数据预处理 data_transforms = { 'train': transforms.Compose([ transforms.RandomResizedCrop(224), transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), 'val': transforms.Compose([ transforms.Resize(256), transforms.CenterCrop(224), transforms.ToTensor(), transforms.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]), } # 2. 加载数据集 data_dir = 'insect_data' image_datasets = {x: datasets.ImageFolder(os.path.join(data_dir, x), data_transforms[x]) for x in ['train', 'val']} dataloaders = {x: torch.utils.data.DataLoader(image_datasets[x], batch_size=4, shuffle=True, num_workers=4) for x in ['train', 'val']} # 3. 加载预训练模型 model = torchvision.models.resnet18(pretrained=True) num_ftrs = model.fc.in_features model.fc = nn.Linear(num_ftrs, 2) # 修改最后一层，输出2类 # 4. 设置训练参数 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.SGD(model.parameters(), lr=0.001, momentum=0.9) # 5. 训练模型（约20分钟） device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu") model = model.to(device) for epoch in range(10): # 训练10轮 for phase in ['train', 'val']: if phase == 'train': model.train() else: model.eval() running_loss = 0.0 running_corrects = 0 for inputs, labels in dataloaders[phase]: inputs = inputs.to(device) labels = labels.to(device) optimizer.zero_grad() with torch.set_grad_enabled(phase == 'train'): outputs = model(inputs) _, preds = torch.max(outputs, 1) loss = criterion(outputs, labels) if phase == 'train': loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) running_corrects += torch.sum(preds == labels.data) epoch_loss = running_loss / len(image_datasets[phase]) epoch_acc = running_corrects.double() / len(image_datasets[phase]) print(f'{phase} Loss: {epoch_loss:.4f} Acc: {epoch_acc:.4f}')

这段代码完成了以下工作：

设置数据预处理流程（调整大小、归一化等）
加载并组织训练集和验证集
加载预训练的ResNet18模型，并修改最后一层适应我们的二分类任务
定义损失函数和优化器
在GPU上训练模型10个epoch

4. 模型测试与使用：看看效果如何

训练完成后，我们可以用以下代码测试模型对单张图片的分类效果：

from PIL import Image def predict_image(image_path): img = Image.open(image_path) img = data_transforms['val'](img).unsqueeze(0) img = img.to(device) model.eval() with torch.no_grad(): output = model(img) _, predicted = torch.max(output, 1) return 'ant' if predicted.item() == 0 else 'bee' # 测试一张蚂蚁图片 print(predict_image('test_ant.jpg')) # 应该输出"ant" # 测试一张蜜蜂图片 print(predict_image('test_bee.jpg')) # 应该输出"bee"

如果准确率不理想，可以尝试以下方法改进：