手把手实现MATLAB的CNN回归

基于MATLAB的深度学习工具箱(推荐2018b以上),实现CNN回归。

网上的例子比较少,这里简单的说一下传统的多输入单输出怎么做。手把手的教(PS:MATLAB自带一个回归教程,竟然还是有学生不知道对照着写)

1、首先加载数据与数据集划分

clc;clear;close all
load data

n=700;
train_x=input(:,1:n);
train_y=output(:,1:n);
test_x=input(:,n+1:end);
test_y=output(:,n+1:end);

我的输入数据是mn形式的,m代表有多少个输入特征(如下训练集集数据特征是209个),n是有多少个样本(如下训练集数据样本是700个),输出数据是1n,1代表输出是单输出。划分后如下

手把手实现MATLAB的CNN回归

2、数据归一化(或者标准化,看哪个效果好)

method=@mapminmax;
% method=@mapstd;
[train_x,train_ps]=method(train_x);
test_x=method('apply',test_x,train_ps);
[train_y,output_ps]=method(train_y);
test_y=method('apply',test_y,output_ps);

程序里用的是mapminmax,就是极大极小值归一化,

3、数据的一个转换,转换成MATLAB的CNN的输入数据形式,是4-D形式的,最后一维就是样本数

trainD=reshape(train_x,[209,1,1,700]);%训练集输入
testD=reshape(test_x,[209,1,1,311]);%测试集输入
targetD = train_y;%训练集输出
targetD_test  = test_y;%测试集输出

转换后训练集输入的size是20911700,输出的size是1700

4、CNN模型建立

layers = [
    imageInputLayer([209 1 1]) %输入层参数设置
    convolution2dLayer([3,1],16,'Padding','same')%卷积层的核大小[3 1],因为我们的输入是[209 1],是一维的数据,所以卷积核第二个参数为1就行了,这样就是1d卷积
%、数量,填充方式
    reluLayer%relu激活函数
    maxPooling2dLayer([2 1],'Stride',2)% 2x1 kernel stride=2
    fullyConnectedLayer(384) % 384 全连接层神经元
    reluLayer%relu激活函数
    fullyConnectedLayer(384) % 384 全连接层神经元
    fullyConnectedLayer(1) % 输出层神经元
    regressionLayer];%添加回归层,用于计算损失值

5、模型训练与测试

% 设置迭代次数 batchsize 学习率啥的
options = trainingOptions('adam', ...

    'MaxEpochs',20, ...

    'MiniBatchSize',16, ...

    'InitialLearnRate',0.005, ...

    'GradientThreshold',1, ...

    'Verbose',false,...

    'Plots','training-progress',...

    'ValidationData',{testD,targetD_test'});
%这里要吐槽一下,输入数据都是最后一维为样本数,偏偏输出要第一维为样本数,所以targetD和targetD_test都取了转置

% 训练
net = trainNetwork(trainD,targetD',layers,options);
% 预测
YPred = predict(net,testD);

% 结果
YPred=double(YPred');%输出是n*1的single型数据,要转换为1*n的double是数据形式
% 反归一化
predict_value=method('reverse',YPred,output_ps);predict_value=double(predict_value);
true_value=method('reverse',targetD_test,output_ps);true_value=double(true_value);

手把手实现MATLAB的CNN回归

6、最后是模型评价


figure
plot(true_value,'-*','linewidth',3)
hold on
plot(predict_value,'-s','linewidth',3)
legend('实际值','预测值')
grid on

rmse=sqrt(mean((true_value-predict_value).^2));
disp(['根均方差(RMSE):',num2str(rmse)])
mae=mean(abs(true_value-predict_value));
disp(['平均绝对误差(MAE):',num2str(mae)])
mape=mean(abs((true_value-predict_value)./true_value));
disp(['平均相对百分误差(MAPE):',num2str(mape*100),'%'])

手把手实现MATLAB的CNN回归
根均方差(RMSE):9.3368e-05
平均绝对误差(MAE):6.9173e-05
平均相对百分误差(MAPE):0.0069244%

Original: https://blog.csdn.net/qq_41043389/article/details/109554411
Author: 机器鱼
Title: 手把手实现MATLAB的CNN回归

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