深度学习手写字符识别：推理过程

news2025/7/18 2:31:25

说明

本篇博客主要是跟着B站中国计量大学杨老师的视频实战深度学习手写字符识别。
第一个深度学习实例手写字符识别

深度学习环境配置

可以参考下篇博客，网上也有很多教程，很容易搭建好深度学习的环境。
Windows11搭建GPU版本PyTorch环境详细过程

数据集

手写字符识别用到的数据集是MNIST数据集（Mixed National Institute of Standards and Technology database）；MNIST是一个用来训练各种图像处理系统二进制图像数据集，广泛应用到机器学习中的训练和测试。
作为一个入门级的计算机视觉数据集，发布20多年来，它已经被无数机器学习入门者应用无数遍，是最受欢迎的深度学习数据集之一。

序号	说明
发布方	National Institute of Standards and Technology(美国国家标准技术研究所，简称NIST)
发布时间	1998
背景	该数据集的论文想要证明在模式识别问题上，基于CNN的方法可以取代之前的基于手工特征的方法，所以作者创建了一个手写数字的数据集，以手写数字识别作为例子证明CNN在模式识别问题上的优越性。
简介	MNIST数据集是从NIST的两个手写数字数据集：Special Database 3 和Special Database 1中分别取出部分图像，并经过一些图像处理后得到的。MNIST数据集共有70000张图像，其中训练集60000张，测试集10000张。所有图像都是28×28的灰度图像，每张图像包含一个手写数字。

手写字符识别模型训练

可以参考下篇博客：
深度学习手写字符识别：训练模型

手写字符识别推理过程

选用训练好的模型output/params_yl.pth
Pycharm运行AI_course/classify_pytorch/test_mnist.py文件，输入的手写字符图片里的数字是“4”。
推理源码如下：

import torch
import cv2
from torch.autograd import Variable
from torchvision import transforms
from models.cnn import Net
from toonnx import to_onnx

use_cuda = False
model = Net(10)
# 注意：此处应把pth文件改为你训练出来的params_x.pth，x为epoch编号，
# 一般来讲，编号越大，且训练集（train）和验证集（val）上准确率差别越小的（避免过拟合），效果越好。
model.load_state_dict(torch.load('output/params_yl.pth'))
# model = torch.load('output/model.pth')
model.eval()
if use_cuda and torch.cuda.is_available():
    model.cuda()

#to_onnx(model, 3, 28, 28, 'output/params.onnx')

img = cv2.imread('4_00440.jpg')
img = cv2.resize(img, (28, 28))
img_tensor = transforms.ToTensor()(img)
img_tensor = img_tensor.unsqueeze(0)
if use_cuda and torch.cuda.is_available():
    prediction = model(Variable(img_tensor.cuda()))
else:
    prediction = model(Variable(img_tensor))
pred = torch.max(prediction, 1)[1]
print(prediction)
print(pred)
cv2.imshow("image", img)
cv2.waitKey(0)

运行结果：打印其张量，可以看到用训练模型output/params_yl.pth的推理后结果，输入一张手下字4，最终推理结果是4；打印出0-9数字的概率，可以看到“4”的概率最高。
验证推理有效性：为了验证其推理的真实性，重新手写一个手写字符。注意，得和训练集里的字符一样，黑底白字形式。