Update.
authorFrancois Fleuret <francois.fleuret@idiap.ch>
Sun, 2 Dec 2018 23:16:41 +0000 (18:16 -0500)
committerFrancois Fleuret <francois.fleuret@idiap.ch>
Sun, 2 Dec 2018 23:16:41 +0000 (18:16 -0500)
mine_mnist.py

index 5ab427f..412c624 100755 (executable)
@@ -1,5 +1,7 @@
 #!/usr/bin/env python
 
+import argparse
+
 import math, sys, torch, torchvision
 
 from torch import nn
@@ -7,6 +9,34 @@ from torch.nn import functional as F
 
 ######################################################################
 
+parser = argparse.ArgumentParser(
+    description = 'An implementation of Mutual Information estimator with a deep model',
+    formatter_class = argparse.ArgumentDefaultsHelpFormatter
+)
+
+parser.add_argument('--data',
+                    type = str, default = 'image_pair',
+                    help = 'What data')
+
+parser.add_argument('--seed',
+                    type = int, default = 0,
+                    help = 'Random seed (default 0, < 0 is no seeding)')
+
+parser.add_argument('--mnist_classes',
+                    type = str, default = '0, 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9',
+                    help = 'What MNIST classes to use')
+
+######################################################################
+
+args = parser.parse_args()
+
+if args.seed >= 0:
+    torch.manual_seed(args.seed)
+
+used_MNIST_classes = torch.tensor(eval('[' + args.mnist_classes + ']'))
+
+######################################################################
+
 train_set = torchvision.datasets.MNIST('./data/mnist/', train = True, download = True)
 train_input  = train_set.train_data.view(-1, 1, 28, 28).float()
 train_target = train_set.train_labels
@@ -15,21 +45,22 @@ test_set = torchvision.datasets.MNIST('./data/mnist/', train = False, download =
 test_input = test_set.test_data.view(-1, 1, 28, 28).float()
 test_target = test_set.test_labels
 
+if torch.cuda.is_available():
+    used_MNIST_classes = used_MNIST_classes.cuda()
+    train_input, train_target = train_input.cuda(), train_target.cuda()
+    test_input, test_target = test_input.cuda(), test_target.cuda()
+
 mu, std = train_input.mean(), train_input.std()
 train_input.sub_(mu).div_(std)
 test_input.sub_(mu).div_(std)
 
-used_MNIST_classes = torch.tensor([ 0, 1, 3, 5, 6, 7, 8, 9])
-# used_MNIST_classes = torch.tensor([ 0, 9, 7 ])
-# used_MNIST_classes = torch.tensor([ 3, 4, 7, 0 ])
-
 ######################################################################
 
 # Returns a triplet of tensors (a, b, c), where a and b contain each
 # half of the samples, with a[i] and b[i] of same class for any i, and
 # c is a 1d long tensor with the count of pairs per class used.
 
-def create_MNIST_pair_set(train = False):
+def create_image_pairs(train = False):
     ua, ub = [], []
 
     if train:
@@ -57,29 +88,108 @@ def create_MNIST_pair_set(train = False):
 
 ######################################################################
 
-class Net(nn.Module):
+def create_image_values_pairs(train = False):
+    ua, ub = [], []
+
+    if train:
+        input, target = train_input, train_target
+    else:
+        input, target = test_input, test_target
+
+    m = torch.zeros(used_MNIST_classes.max() + 1, dtype = torch.uint8, device = target.device)
+    m[used_MNIST_classes] = 1
+    m = m[target]
+    used_indices = torch.arange(input.size(0), device = target.device).masked_select(m)
+
+    input = input[used_indices].contiguous()
+    target = target[used_indices].contiguous()
+
+    a = input
+
+    b = a.new(a.size(0), 2)
+    b[:, 0].uniform_(10)
+    b[:, 1].uniform_(0.5)
+    b[:, 1] += b[:, 0] + target.float()
+
+    c = torch.tensor([(target == k).sum().item() for k in used_MNIST_classes])
+
+    return a, b, c
+
+######################################################################
+
+class NetImagePair(nn.Module):
     def __init__(self):
-        super(Net, self).__init__()
-        self.conv1 = nn.Conv2d(2, 32, kernel_size = 5)
-        self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size = 5)
-        self.fc1 = nn.Linear(256, 200)
-        self.fc2 = nn.Linear(200, 1)
+        super(NetImagePair, self).__init__()
+        self.features_a = nn.Sequential(
+            nn.Conv2d(1, 16, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(3), nn.ReLU(),
+            nn.Conv2d(16, 32, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(2), nn.ReLU(),
+        )
+
+        self.features_b = nn.Sequential(
+            nn.Conv2d(1, 16, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(3), nn.ReLU(),
+            nn.Conv2d(16, 32, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(2), nn.ReLU(),
+        )
+
+        self.fully_connected = nn.Sequential(
+            nn.Linear(256, 200),
+            nn.ReLU(),
+            nn.Linear(200, 1)
+        )
 
     def forward(self, a, b):
-        # Make the two images a single two-channel image
+        a = self.features_a(a).view(a.size(0), -1)
+        b = self.features_b(b).view(b.size(0), -1)
         x = torch.cat((a, b), 1)
-        x = F.relu(F.max_pool2d(self.conv1(x), kernel_size = 3))
-        x = F.relu(F.max_pool2d(self.conv2(x), kernel_size = 2))
-        x = x.view(x.size(0), -1)
-        x = F.relu(self.fc1(x))
-        x = self.fc2(x)
-        return x
+        return self.fully_connected(x)
 
 ######################################################################
 
-nb_epochs, batch_size = 50, 100
+class NetImageValuesPair(nn.Module):
+    def __init__(self):
+        super(NetImageValuesPair, self).__init__()
+        self.features_a = nn.Sequential(
+            nn.Conv2d(1, 16, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(3), nn.ReLU(),
+            nn.Conv2d(16, 32, kernel_size = 5),
+            nn.MaxPool2d(2), nn.ReLU(),
+        )
+
+        self.features_b = nn.Sequential(
+            nn.Linear(2, 32), nn.ReLU(),
+            nn.Linear(32, 32), nn.ReLU(),
+            nn.Linear(32, 128), nn.ReLU(),
+        )
+
+        self.fully_connected = nn.Sequential(
+            nn.Linear(256, 200),
+            nn.ReLU(),
+            nn.Linear(200, 1)
+        )
 
-model = Net()
+    def forward(self, a, b):
+        a = self.features_a(a).view(a.size(0), -1)
+        b = self.features_b(b).view(b.size(0), -1)
+        x = torch.cat((a, b), 1)
+        return self.fully_connected(x)
+
+######################################################################
+
+if args.data == 'image_pair':
+    create_pairs = create_image_pairs
+    model = NetImagePair()
+elif args.data == 'image_values_pair':
+    create_pairs = create_image_values_pairs
+    model = NetImageValuesPair()
+else:
+    raise Exception('Unknown data ' + args.data)
+
+######################################################################
+
+nb_epochs, batch_size = 50, 100
 
 print('nb_parameters %d' % sum(x.numel() for x in model.parameters()))
 
@@ -87,12 +197,10 @@ optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr = 1e-3)
 
 if torch.cuda.is_available():
     model.cuda()
-    train_input, train_target = train_input.cuda(), train_target.cuda()
-    test_input, test_target = test_input.cuda(), test_target.cuda()
 
 for e in range(nb_epochs):
 
-    input_a, input_b, count = create_MNIST_pair_set(train = True)
+    input_a, input_b, count = create_pairs(train = True)
 
     # The information bound is the entropy of the class distribution
     class_proba = count.float()
@@ -121,7 +229,7 @@ for e in range(nb_epochs):
 
 ######################################################################
 
-input_a, input_b, count = create_MNIST_pair_set(train = False)
+input_a, input_b, count = create_pairs(train = False)
 
 for e in range(nb_epochs):
     class_proba = count.float()