IA/classificatore_immagini
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2025-02-20 15:23:21 +01:00
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14
.vscode/settings.json vendored Normal file
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@@ -0,0 +1,14 @@
{
"files.associations": {
"array": "cpp",
"bitset": "cpp",
"string_view": "cpp",
"format": "cpp",
"initializer_list": "cpp",
"ranges": "cpp",
"span": "cpp",
"stacktrace": "cpp",
"regex": "cpp"
},
"copilot.baseUrl": "http://10.8.0.6:11434"
}

18
cifar-10/cifar10_manager.h
View File

@@ -1,7 +1,7 @@
#include <stdlib.h> #include <stdlib.h>
#include <stdio.h> #include <stdio.h>
#define N_PIXEL 3072 // 1024 pixel * 3 (R, G, B) #define N_INPUTS 3072 // 1024 pixel * 3 (R, G, B)
// Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java // Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java
typedef unsigned char byte; typedef unsigned char byte;
@@ -9,8 +9,8 @@ typedef unsigned char byte;
// Singola istanza del dataset. // Singola istanza del dataset.
typedef struct typedef struct
{ {
byte categoria; byte classificazione;
byte immagine[N_PIXEL]; byte dati[N_INPUTS];
} Istanza; } Istanza;
// Questo tipo fornisce il vettore delle istanze e il size (dimensione) del vettore // Questo tipo fornisce il vettore delle istanze e il size (dimensione) del vettore
@@ -38,9 +38,9 @@ Dataset *get_dataset(char *path)
int numero_righe = 0; int numero_righe = 0;
// Fino a quando questo fread restituisce 1 significa che il file contiene ancora roba // Fino a quando questo fread restituisce 1 significa che il file contiene ancora roba
while (fread(&istanze[numero_righe].categoria, sizeof(byte), 1, file) == 1) while (fread(&istanze[numero_righe].classificazione, sizeof(byte), 1, file) == 1)
{ {
if (fread(istanze[numero_righe].immagine, sizeof(byte), N_PIXEL, file) == N_PIXEL) if (fread(istanze[numero_righe].dati, sizeof(byte), N_INPUTS, file) == N_INPUTS)
{ {
numero_righe++; numero_righe++;
istanze = (Istanza *)realloc(istanze, sizeof(Istanza) * (numero_righe + 1)); istanze = (Istanza *)realloc(istanze, sizeof(Istanza) * (numero_righe + 1));
@@ -57,7 +57,7 @@ Dataset *get_dataset(char *path)
return set; return set;
} }
void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set) /* void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set)
{ {
FILE *file = fopen(filename, "wb"); FILE *file = fopen(filename, "wb");
if (!file) if (!file)
@@ -68,9 +68,9 @@ void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set)
for (int indice_istanze = 0; indice_istanze < set->size; indice_istanze++) for (int indice_istanze = 0; indice_istanze < set->size; indice_istanze++)
{ {
fwrite(&set->istanze[indice_istanze].categoria, sizeof(byte), 1, file); fwrite(&set->istanze[indice_istanze].classificazione, sizeof(byte), 1, file);
fwrite(&set->istanze[indice_istanze].immagine, sizeof(byte), N_PIXEL, file); fwrite(&set->istanze[indice_istanze].dati, sizeof(byte), N_INPUTS, file);
} }
fclose(file); fclose(file);
} } */

BIN
classificatore_singolo
View File

Binary file not shown.

74
classificatore_singolo.c
View File

@@ -1,28 +1,14 @@
#include <time.h> #include <time.h>
#include "percettroni.h" #include "percettroni.h"
#include "mnist/mnist_manager.h" //#include "mnist/mnist_manager.h"
//#include "cifar_10/cifar10_manager.h"
#include "xor_manager.h"
//Scelgo quale categoria voglio identificare. nel caso dello xor -1
#define CATEGORIA -1
#define NUM_LAYERS 5 #define NUM_LAYERS 5
#define PERCETTRONI_LAYER_0 256
#define PERCETTRONI_LAYER_0 128 #define MAX_EPOCHE 10000
#define INPUT_LAYER_0 N_PIXEL
#define PERCETTRONI_LAYER_1 64
#define INPUT_LAYER_1 PERCETTRONI_LAYER_0
#define PERCETTRONI_LAYER_2 32
#define INPUT_LAYER_2 PERCETTRONI_LAYER_1
#define PERCETTRONI_LAYER_3 16
#define INPUT_LAYER_3 PERCETTRONI_LAYER_2
#define PERCETTRONI_LAYER_4 1
#define INPUT_LAYER_4 PERCETTRONI_LAYER_3
#define MAX_EPOCHE 10
//Scelgo quale categoria voglio identificare. La 7 sono i cavalli. La rete mi dirà per ogni immagine se è un cavallo o no
#define CATEGORIA 7
byte get_out_corretto(byte); byte get_out_corretto(byte);
void stampa_layer_indirizzo(Layer*); void stampa_layer_indirizzo(Layer*);
@@ -33,7 +19,7 @@ void main() {
srand(time(NULL)); srand(time(NULL));
Dataset *set_appoggio = get_dataset(file_immagini, file_label); Dataset *set_appoggio = crea_dataset_xor();//get_dataset(file_immagini, file_label);
if(set_appoggio == NULL) if(set_appoggio == NULL)
return; return;
@@ -43,24 +29,14 @@ void main() {
ReteNeurale rete_neurale; ReteNeurale rete_neurale;
ReteNeurale *puntatore_rete = caricaReteNeurale(file_pesi); ReteNeurale *puntatore_rete = caricaReteNeurale(file_pesi);
if(puntatore_rete == NULL) { if(puntatore_rete == NULL) {
rete_neurale = inizializza_rete_neurale(NUM_LAYERS); rete_neurale = init_rete_neurale(NUM_LAYERS, PERCETTRONI_LAYER_0, N_INPUTS);
//inizializzo layer 0
rete_neurale.layers[0] = inizializza_layer(PERCETTRONI_LAYER_0, INPUT_LAYER_0);
//inizializzo layer 1
rete_neurale.layers[1] = inizializza_layer(PERCETTRONI_LAYER_1, INPUT_LAYER_1);
//inizializzo layer 2
rete_neurale.layers[2] = inizializza_layer(PERCETTRONI_LAYER_2, INPUT_LAYER_2);
//inizializzo layer 3
rete_neurale.layers[3] = inizializza_layer(PERCETTRONI_LAYER_3, INPUT_LAYER_3);
//inizializzo layer ULTIMO
rete_neurale.layers[4] = inizializza_layer(PERCETTRONI_LAYER_4, INPUT_LAYER_4);
} else { } else {
rete_neurale = *puntatore_rete; rete_neurale = *puntatore_rete;
free(puntatore_rete); free(puntatore_rete);
printf("Caricate impostazioni rete neurale da file\n"); printf("Caricate impostazioni rete neurale da file\n");
} }
printf("Numero immagini: %d\n", set.size); printf("Numero elementi nel dataset: %d\n", set.size);
//ADDESTRAMENTO //ADDESTRAMENTO
for(int i = 0; i < MAX_EPOCHE; i++) { for(int i = 0; i < MAX_EPOCHE; i++) {
@@ -74,27 +50,32 @@ void main() {
double **sigmoidi = (double **)malloc(sizeof(double*) * NUM_LAYERS); double **sigmoidi = (double **)malloc(sizeof(double*) * NUM_LAYERS);
sigmoidi[0] = (double*)malloc(sizeof(double) * PERCETTRONI_LAYER_0); sigmoidi[0] = (double*)malloc(sizeof(double) * PERCETTRONI_LAYER_0);
sigmoidi[0] = funzioni_attivazione_layer_byte(rete_neurale.layers[0], set.istanze[indice_set].immagine); sigmoidi[0] = funzioni_attivazione_layer_byte(rete_neurale.layers[0], set.istanze[indice_set].dati);
for(int j = 1; j < NUM_LAYERS; j++) { for(int j = 1; j < NUM_LAYERS; j++) {
sigmoidi[j] = (double*)malloc(sizeof(double) * rete_neurale.layers[j].size); sigmoidi[j] = (double*)malloc(sizeof(double) * rete_neurale.layers[j].size);
sigmoidi[j] = funzioni_attivazione_layer_double(rete_neurale.layers[j], sigmoidi[j-1]); sigmoidi[j] = funzioni_attivazione_layer_double(rete_neurale.layers[j], sigmoidi[j-1]);
} }
byte output_corretto = get_out_corretto(set.istanze[indice_set].categoria); byte output_corretto = get_out_corretto(set.istanze[indice_set].classificazione);
printf("Inputs: %d %d\t", set.istanze[indice_set].dati[0], set.istanze[indice_set].dati[1]);
printf("Previsione: %d, out corretto: %d\n", previsione(sigmoidi[NUM_LAYERS-1][0]), output_corretto);
//Se prevede male //Se prevede male
if(previsione(sigmoidi[NUM_LAYERS-1][0]) != output_corretto) { if(previsione(sigmoidi[NUM_LAYERS-1][0]) != output_corretto) {
double **gradienti = (double**)malloc(sizeof(double*) * NUM_LAYERS); double **gradienti = (double**)malloc(sizeof(double*) * NUM_LAYERS);
for(int indice_layer = 0; indice_layer < NUM_LAYERS; indice_layer++) { for(int indice_layer = 0; indice_layer < NUM_LAYERS; indice_layer++) {
gradienti[indice_layer] = (double*)malloc(sizeof(double) * rete_neurale.layers[indice_layer].size); gradienti[indice_layer] = (double*)malloc(sizeof(double) * rete_neurale.layers[indice_layer].size);
} }
gradienti[NUM_LAYERS-1][0] = (output_corretto - sigmoidi[NUM_LAYERS-1][0]); //Errore
gradienti[NUM_LAYERS-1][0] = (output_corretto - sigmoidi[NUM_LAYERS-1][0]);
correggi_layer_interni(&rete_neurale, gradienti, sigmoidi); correggi_layer_interni(&rete_neurale, gradienti, sigmoidi);
correggi_layer_input(&rete_neurale.layers[0], gradienti, sigmoidi, set.istanze[indice_set].immagine, NUM_LAYERS); correggi_layer_input(&rete_neurale.layers[0], gradienti, sigmoidi, set.istanze[indice_set].dati, NUM_LAYERS);
} }
else else
{ {
@@ -103,17 +84,24 @@ void main() {
} }
printf("\tRisposte corrette: %d\n", corrette); printf("\tRisposte corrette: %d\n", corrette);
if(corrette == set.size) {
break;
}
} }
salvaReteNeurale(file_pesi, &rete_neurale); //salvaReteNeurale(file_pesi, &rete_neurale);
} }
//Questa funzione ritorna 1 se la categoria è quella che voglio individuare, altrimenti 0 //Questa funzione ritorna 1 se la categoria è quella che voglio individuare, altrimenti 0
byte get_out_corretto(byte categoria) { byte get_out_corretto(byte categoria) {
if(categoria == CATEGORIA) if(CATEGORIA != -1) {
return 1; if(categoria == CATEGORIA)
else return 1;
return 0; else
return 0;
}
else return categoria;
} }
void stampa_layer_indirizzo(Layer *layer) { void stampa_layer_indirizzo(Layer *layer) {

22
mnist/mnist_manager.h
View File

@@ -19,7 +19,7 @@ Byte 8 in poi: 60.000 byte, ognuno dei quali rappresenta l'etichetta di un'immag
#include <stdlib.h> #include <stdlib.h>
#include <stdio.h> #include <stdio.h>
#define N_PIXEL 784 // Immagine 28x28 #define N_INPUTS 784 // Immagine 28x28
// Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java // Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java
typedef unsigned char byte; typedef unsigned char byte;
@@ -27,8 +27,8 @@ typedef unsigned char byte;
// Singola istanza del dataset. // Singola istanza del dataset.
typedef struct typedef struct
{ {
byte categoria; byte classificazione;
byte immagine[N_PIXEL]; byte dati[N_INPUTS];
} Istanza; } Istanza;
// Questo tipo fornisce il vettore delle istanze e il size (dimensione) del vettore // Questo tipo fornisce il vettore delle istanze e il size (dimensione) del vettore
@@ -64,10 +64,10 @@ Dataset *get_dataset(char *path_mnist, char *path_categoria)
int numero_righe = 0; int numero_righe = 0;
//Leggo male il file, cambiare in base alle dichiarazioni sopra //Leggo male il file, cambiare in base alle dichiarazioni sopra
if(fread(istanze[numero_righe].immagine, sizeof(byte), 16, file) == 16 && fread(&istanze[numero_righe].categoria, sizeof(byte), 8, categorie) == 8) if(fread(istanze[numero_righe].dati, sizeof(byte), 16, file) == 16 && fread(&istanze[numero_righe].classificazione, sizeof(byte), 8, categorie) == 8)
while (fread(istanze[numero_righe].immagine, sizeof(byte), N_PIXEL, file) == N_PIXEL) while (fread(istanze[numero_righe].dati, sizeof(byte), N_INPUTS, file) == N_INPUTS)
{ {
if(fread(&istanze[numero_righe].categoria, sizeof(byte), 1, categorie) == 1) { if(fread(&istanze[numero_righe].classificazione, sizeof(byte), 1, categorie) == 1) {
numero_righe++; numero_righe++;
istanze = (Istanza *)realloc(istanze, sizeof(Istanza) * (numero_righe + 1)); istanze = (Istanza *)realloc(istanze, sizeof(Istanza) * (numero_righe + 1));
} }
@@ -81,7 +81,7 @@ Dataset *get_dataset(char *path_mnist, char *path_categoria)
return set; return set;
} }
void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set) /* void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set)
{ {
FILE *file = fopen(filename, "wb"); FILE *file = fopen(filename, "wb");
if (!file) if (!file)
@@ -92,12 +92,12 @@ void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set)
for (int indice_istanze = 0; indice_istanze < set->size; indice_istanze++) for (int indice_istanze = 0; indice_istanze < set->size; indice_istanze++)
{ {
fwrite(&set->istanze[indice_istanze].categoria, sizeof(byte), 1, file); fwrite(&set->istanze[indice_istanze].classificazione, sizeof(byte), 1, file);
fwrite(&set->istanze[indice_istanze].immagine, sizeof(byte), N_PIXEL, file); fwrite(&set->istanze[indice_istanze].dati, sizeof(byte), N_INPUTS, file);
} }
fclose(file); fclose(file);
} } */
/* void main() { /* void main() {
Dataset *set = get_dataset("t10k-images.idx3-ubyte", "t10k-labels.idx1-ubyte"); Dataset *set = get_dataset("t10k-images.idx3-ubyte", "t10k-labels.idx1-ubyte");
@@ -108,6 +108,6 @@ void salva_dataset(const char *filename, Dataset *set)
} }
for(int i = 0; i < set->size; i++) { for(int i = 0; i < set->size; i++) {
printf("immagine %d - valore rappresentato: %d\n", i, set->istanze[i].categoria); printf("immagine %d - valore rappresentato: %d\n", i, set->istanze[i].classificazione);
} }
} */ } */

32
percettroni.h
View File

@@ -32,7 +32,8 @@ typedef struct {
double randomico(); double randomico();
Percettrone inzializza_percettrone(int); Percettrone inzializza_percettrone(int);
ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int); //ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int);
ReteNeurale init_rete_neurale(int, int, int);
Layer inizializza_layer(int, int); Layer inizializza_layer(int, int);
double sigmoide_byte(Percettrone, byte*, int); double sigmoide_byte(Percettrone, byte*, int);
@@ -69,14 +70,41 @@ Percettrone inizializza_percettrone(int n_pesi) {
} }
//Questa funzione inizializza una rete neurale. Diamo il numero di layer desiderato e restituisce un ReteNeurale //Questa funzione inizializza una rete neurale. Diamo il numero di layer desiderato e restituisce un ReteNeurale
ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int n_layers) { /* ReteNeurale inizializza_rete_neurale(int n_layers) {
ReteNeurale r; ReteNeurale r;
r.layers = (Layer*)malloc(sizeof(Layer) * n_layers); r.layers = (Layer*)malloc(sizeof(Layer) * n_layers);
r.size = n_layers; r.size = n_layers;
return r;
} */
ReteNeurale init_rete_neurale(int numero_layers, int numero_percettroni_iniziali, int numero_input) {
ReteNeurale r;
r.layers = (Layer*)malloc(sizeof(Layer) * numero_layers);
r.size = numero_layers;
//Funzione esponenziale inversa layer 5
for (int livello = 0; livello < numero_layers; livello++) {
double esponente = (double)livello / (double)numero_layers;
double frazione = (double)1 / (double)numero_percettroni_iniziali;
int numero_percettroni_livello = (int)((double)numero_percettroni_iniziali * pow(frazione, esponente));
if(livello == numero_layers -1)
numero_percettroni_livello = 1;
//printf("esponente %f -> frazione: %f\n", esponente, frazione);
printf("Layer %d -> percettroni: %d\n", livello, numero_percettroni_livello);
if(livello == 0)
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, numero_input);
else
r.layers[livello] = inizializza_layer(numero_percettroni_livello, r.layers[livello-1].size);
}
return r; return r;
} }
//Questa funzione serve ad inizializzare il singolo layer con il numero di percettroni che vogliamo //Questa funzione serve ad inizializzare il singolo layer con il numero di percettroni che vogliamo
//Ogni percettrone a sua volta viene automaticamente inizializzato con il numero di pesi che vogliamo e coi valori di partenza //Ogni percettrone a sua volta viene automaticamente inizializzato con il numero di pesi che vogliamo e coi valori di partenza
Layer inizializza_layer(int n_percettroni, int n_pesi) { Layer inizializza_layer(int n_percettroni, int n_pesi) {

BIN
rete_pesi.bin
View File

Binary file not shown.

47
xor_manager.h Normal file
View File

@@ -0,0 +1,47 @@
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#define N_INPUTS 2
// Siccome il char è un byte che rappresenta il valore tra 0 e 255. Per evitare confusioni definisco il tipo "byte" come in Java
typedef unsigned char byte;
// Singola istanza del dataset.
typedef struct
{
byte classificazione;
byte dati[N_INPUTS];
} Istanza;
// Questo tipo fornisce il vettore delle istanze e il size (dimensione) del vettore
typedef struct
{
int size;
Istanza *istanze;
} Dataset;
Dataset *crea_dataset_xor();
Dataset *crea_dataset_xor() {
Dataset *set = (Dataset *)malloc(sizeof(Dataset));
set->istanze = (Istanza *)malloc(sizeof(Istanza) * 4);
set->size = 4;
set->istanze[0].dati[0] = 0;
set->istanze[0].dati[1] = 0;
set->istanze[0].classificazione = 1;
set->istanze[1].dati[0] = 0;
set->istanze[1].dati[1] = 1;
set->istanze[1].classificazione = 0;
set->istanze[2].dati[0] = 1;
set->istanze[2].dati[1] = 0;
set->istanze[2].classificazione = 0;
set->istanze[3].dati[0] = 1;
set->istanze[3].dati[1] = 1;
set->istanze[3].classificazione = 1;
return set;
}