在PyTorch中修改VGG模型的最后一层全连接层
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简介：
本教程详细介绍如何使用PyTorch框架对经典的VGG神经网络模型进行微调，重点讲解了更改和定制最后一层全连接层的方法。通过该教程，读者可以深入理解深度学习模型的内部结构及其适应特定任务的能力。
在PyTorch中，VGG（Visual Geometry Group）模型是一个基于卷积神经网络的深度学习模型，在ImageNet数据集上进行了训练。它以其深而窄的结构著称，通过使用小的3x3卷积核构建多层网络来实现高效的特征学习。然而，原始的VGG模型预训练权重通常包含全连接层（FC layers），这些层在分类任务中用于将高层特征映射到不同的类别。
描述中的问题是如何修改PyTorch VGG19模型的最后一层全连接层。实际上，VGG19并没有直接命名为fc的成员变量；相反，它的全连接层被封装在一个名为classifier的Sequential模块内。这个Sequential模块包含了多个层级，包括Dropout、Linear（全连接）和ReLU激活函数。
对于VGG19来说，其最后两层全连接层的具体结构如下：
- Dropout：概率为0.5的随机失活层，用于正则化以防止过拟合。
- Linear：输入特征数25088个，输出4096个；进行特征映射。
- ReLU激活函数：引入非线性来激活层级的输出。
- 另一个Dropout层同样概率为0.5
- 最后一层Linear（全连接）：这次的输出减少到100，这是针对ImageNet中的分类任务而设计的。
如果需要将最后一层全连接层修改以适应新的类别数量，则可以直接访问并替换VGG19模型中classifier模块里的最后一个元素。例如，为了从原来的100类调整为8类：
```python
import torch.nn as nn
# 假设vgg19是已经加载好的VGG19模型
vgg19.classifier[6] = nn.Linear(4096, 8)
```
这段代码将原有的Linear层（输出特征数为100）替换为了一个新的，具有8个输出的Linear层。在实际应用中，你可能还需要对整个模型进行微调或重新训练以达到最佳性能。
另外一种方法是通过继承VGG类并重写classifier模块来创建自定义的VGG变体：
```python
class CustomVGG19(nn.Module):
def __init__(self, num_classes):
super(CustomVGG19, self).__init__()
vgg19 = torchvision.models.vgg19(pretrained=True)
self.features = vgg19.features
self.classifier = nn.Sequential(
*list(vgg19.classifier.children())[:-1], # 移除原模型的最后一个全连接层
nn.Linear(4096, num_classes) # 添加新的全连接层
)
def forward(self, x):
x = self.features(x)
x = x.view(x.size(0), -1)
x = self.classifier(x)
return x
```
这个例子中，我们创建了一个名为`CustomVGG19`的新类，它保留了VGG19的特征提取部分，并用自定义的classifier序列替换了原有的全连接层以适应不同数量的分类任务。
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