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    <title>computer-vision on Marcin Zabłocki blog</title>
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    <description>Recent content in computer-vision on Marcin Zabłocki blog</description>
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    <managingEditor>Marcin Zabłocki</managingEditor>
    <webMaster>Marcin Zabłocki</webMaster>
    <copyright>2026 Marcin Zabłocki</copyright>
    <lastBuildDate>Sat, 30 Jan 2021 16:00:00 +0000</lastBuildDate>
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      <title>Using ResNet for MNIST in PyTorch 1.7</title>
      <link>https://zablo.net/blog/post/pytorch-resnet-mnist-jupyter-notebook-2021/</link>
      <pubDate>Sat, 30 Jan 2021 16:00:00 +0000</pubDate>
      <author>Marcin Zabłocki</author>
      <guid>https://zablo.net/blog/post/pytorch-resnet-mnist-jupyter-notebook-2021/</guid>
      <category>pytorch</category>
      <category>python</category>
      <category>neural-networks</category>
      <category>computer-vision</category>
      <category>deep-learning</category>
      <description>&lt;p&gt;This short post is a refreshed version of my &lt;a title=&#34;ResNet for Pytorch 1.0&#34; href=&#34;https://zablo.net/blog/post/using-resnet-for-mnist-in-pytorch-tutorial/&#34;&gt;early-2019 post&lt;/a&gt; about adjusting ResNet architecture for use with well known MNIST dataset. The goal of this post is to provide refreshed overview on this process for the beginners. Treat is a tutorial how to train a MNIST digits classifier using PyTorch 1.7 and Torchvision.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;tldr&#34;&gt;TL;DR&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Tutorial on how to train &lt;strong&gt;ResNet for MNIST&lt;/strong&gt; using &lt;strong&gt;PyTorch&lt;/strong&gt;, updated for 2021. Link to google colab at the bottom.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;script async src=&#34;https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js&#34;&gt;&lt;/script&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;ins class=&#34;adsbygoogle&#34;&#xA;style=&#34;display:block; text-align:center;&#34;&#xA;data-ad-layout=&#34;in-article&#34;&#xA;data-ad-format=&#34;fluid&#34;&#xA;data-ad-client=&#34;ca-pub-0239619327367052&#34;&#xA;data-ad-slot=&#34;3983067723&#34;&gt;&lt;/ins&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;script&gt;&#xA;     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});&#xA;&lt;/script&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;use-resnet-from-torchvision&#34;&gt;Use ResNet from torchvision&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;If you&amp;rsquo;re new to PyTorch, then you should know that there is an official PyTorch library dedicated for computer vision problems - Torchvision. It provides stable and well tested implementation of various network architectures, including: ResNets in many variants (ResNet-18, ResNet-34, ResNet-51 and so on), ShuffleNets, MobileNets as well as many other ResNet-related ones, that improve the original architecture e.g. ResNeXt.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Torchvision also weights for those networks that are trained on ImageNet dataset and are ready to use for transfer learning. In this tutorial, we will be training ResNet-18 from scratch, as digit images from MNIST dataset are really different from the images included in the ImageNet.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.models&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;resnet18&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;resnet18&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;num_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# MNIST has 10 classes&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;The overall model architecture looks like this:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Conv2d&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kernel_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stride&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;padding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; 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   &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Conv2d&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kernel_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stride&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;padding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bias&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;And it&amp;rsquo;s done! No more modifications are required.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;load-the-dataset&#34;&gt;Load the dataset&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Besides the models, Torchvision also gives you access to a lot of well known computer vision datasets, including MNIST - it will automatically download the dataset for you and provide you with PyTorch&amp;rsquo;s &lt;code&gt;Dataset&lt;/code&gt; abstraction that it&amp;rsquo;s ready to use.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_ds&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;mnist&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;test_ds&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;mnist&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_dl&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shuffle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;test_dl&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;test_ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;do-not-write-training-loops-in-pytorch&#34;&gt;Do not write training loops in PyTorch&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;In the previous post, I&amp;rsquo;ve showed the training loop boiler plate for PyTorch. Back in early 2019 there were no well established libraries for trianing PyTorch models. Fortunately, in the early 2021 there are plenty. One of them is &lt;code&gt;PyTorch Lightning&lt;/code&gt;. The minimal code is as follows:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pytorch_lightning&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pytorch_lightning.core.decorators&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;auto_move_data&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;ResNetMNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;LightningModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# define model and loss&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;resnet18&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;num_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Conv2d&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kernel_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stride&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;padding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bias&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CrossEntropyLoss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;nd&#34;&gt;@auto_move_data&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# this decorator automatically handles moving your tensors to GPU if required&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;training_step&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_no&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# implement single training step&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;logits&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;logits&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;configure_optimizers&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# choose your optimizer&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RMSprop&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.005&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNetMNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;gpus&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# use one GPU&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;max_epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# set number of epochs&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;progress_bar_refresh_rate&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;20&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# set to &amp;gt;= 20 if running in Google Colab&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fit&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_dl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; Name  &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; Type             &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; Params&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;-------------------------------------------&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; model &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; ResNet           &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; 11.2 M&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; loss  &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; CrossEntropyLoss &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;     &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;-------------------------------------------&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Epoch 0: 100% 938/938 &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;00:21&amp;lt;00:00, 43.77it/s, &lt;span class=&#34;nv&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;0.116&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;And it&amp;rsquo;s done! Now, save the model so that it can be used later for inference.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;save_checkpoint&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;resnet18_mnist.pt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;inference-with-pytorch-lightning&#34;&gt;Inference with PyTorch Lightning&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;The infernce code is pretty straightforward. I&amp;rsquo;ve only added &lt;code&gt;tqdm&lt;/code&gt; so that it reports the progress.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;tqdm.autonotebook&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tqdm&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;get_prediction&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;LightningModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;freeze&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# prepares model for predicting&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;probabilities&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;softmax&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;predicted_class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;argmax&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;probabilities&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;  &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;predicted_class&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;probabilities&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;inference_model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNetMNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;load_from_checkpoint&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;resnet18_mnist.pt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;map_location&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;cuda&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Loop through any data&amp;hellip;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;true_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pred_y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tqdm&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;iter&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;test_dl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;total&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;test_dl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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Do not hesitate to comment and / or ask any questions.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;additional-links--resources&#34;&gt;Additional links &amp;amp; resources&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Jupyter notebook for this post in &lt;a href=&#39;https://zablo.net/links/pytorch-resnet-mnist-notebook-link?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=google-colab-link&#39; target=&#39;_blank&#39;&gt;Google Colab&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;GitHub repo with this notebook: &lt;a href=&#39;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&#39; target=&#39;_blank&#39;&gt;&lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;</description>
    </item>
    <item>
      <title>Stroke Width Transform (SWT) for Python 3 &amp; docker</title>
      <link>https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python-3.9/</link>
      <pubDate>Mon, 11 Jan 2021 22:00:00 +0000</pubDate>
      <author>Marcin Zabłocki</author>
      <guid>https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python-3.9/</guid>
      <category>python</category>
      <category>computer-vision</category>
      <category>swt</category>
      <category>c</category>
      <description>&lt;p&gt;Back in august of 2017 I needed to use SWT algorithm to detect images that contain text in any form. At that time, there was no efficient enough implementation for my case, so I&amp;rsquo;ve decided to create Python bindings for &lt;code&gt;libccv&lt;/code&gt;&amp;rsquo;s implementation of SWT. &lt;a title=&#34;Python 2.7 bindings for SWT&#34; href=&#34;https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python/&#34;&gt;That was over 3 years ago&lt;/a&gt; - the solution got deprecated over time, now it&amp;rsquo;s officialy Python 3 era, with Docker all over the place. As the previous post still recieves some traffic and my GitHub repo is active, I have decided to update my solution to support newest stable &lt;strong&gt;libccv, Python 3.9 and Docker&lt;/strong&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;tldr&#34;&gt;TL;DR&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;Stroke Width Transform for Python 3&lt;/strong&gt; - how to use a fast SWT implementation from libccv in Python 3.9 and/or Docker.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;prerequisites&#34;&gt;Prerequisites&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Option A - local build:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;g++ compiler&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Python 3.9 (it will probably work with 3.6+ too)&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;cmake &amp;gt;= 3.17&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;libjpeg-dev, libpng-dev, libatlas-base-dev, libblas-dev installed&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;basic knowledge of C++&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;pybind11&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;p&gt;Option B - docker image:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;docker&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;swt-bindings-for-python-39&#34;&gt;SWT bindings for Python 3.9&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Here is the how:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ol&gt;&#xA;&lt;li&gt;Download and compile libccv in the form of shared library&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Implement bindings for the libccv using &lt;strong&gt;pybind11&lt;/strong&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Compile the library and use it&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ol&gt;&#xA;&lt;p&gt;I just want to note, that I&amp;rsquo;m no C++ developer and I haven&amp;rsquo;t used pybind11 before, so in my opinion there is no experience with this toolset required.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;compling-libccv-for-use-in-c&#34;&gt;Compling libccv for use in C++&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;There is actually not much to be done. I&amp;rsquo;ve cloned the original libccv repository and changed one flag in the &lt;code&gt;makefile&lt;/code&gt; to make it work.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;CFLAGS :&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; -O3 -fPIC -ffast-math -Wall &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;$(&lt;/span&gt;CFLAGS&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;See &lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/ccv/commit/5d945a6a02283880b4be4370d4dd6dd229402820&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/ccv/commit/5d945a6a02283880b4be4370d4dd6dd229402820&lt;/a&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;I recommend to just clone my fork from &lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/ccv/tree/stable&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/ccv/tree/stable&lt;/a&gt; :&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;git clone --single-branch --branch stable --depth &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt; https://github.com/marrrcin/ccv.git /ccv&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Before the compilation starts, the following packages need to be installed in the system (it should work both on macOS and Linux):&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;libjpeg-dev&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;libpng-dev&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;libatlas-base-dev&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;libblas-dev&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;After the required libraries are installed, I&amp;rsquo;ve just run the following command from the &lt;code&gt;./lib&lt;/code&gt; directory:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;./configure &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; make libccv.a&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;The compliation is rather a lengthy process if all of the optimization flags are enabled (which they are, by default). Also, when I run this compliation on macOS I experienced peak memory usage of 7GB, so keep this in mind. If you want to trade off library speed for the decreased compilation time/resources usage, replace the &lt;code&gt;-O3&lt;/code&gt; to either &lt;code&gt;-O2&lt;/code&gt;, &lt;code&gt;-O1&lt;/code&gt; or &lt;code&gt;-O0&lt;/code&gt; do decrease / disable the compiler&amp;rsquo;s optimizations.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;hr&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;implementing-pybind11-bindings-for-swt-in-libccv&#34;&gt;Implementing pybind11 bindings for SWT in libccv&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;I&amp;rsquo;ve created new cmake-based C++ project for a shared library and I&amp;rsquo;ve copied &lt;code&gt;libccv.a&lt;/code&gt; and &lt;code&gt;ccv.h&lt;/code&gt; files from the &lt;code&gt;./lib&lt;/code&gt; directory (of cloned libccv repo) into new folder within my project - also called &lt;code&gt;lib&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;The whole bindings for SWT consists of barely 41 lines of C++ code which I explain below.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Include libccv headers to use stroke width transform&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kd&#34;&gt;extern&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;C&amp;#34;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;lib/ccv.h&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Include pybind11 headers to create Python bindings&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;namespace&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;py&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Run SWT on the in-memory image (e.g. PNG or JPEG) and return the detected rectangles&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;py&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;::&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;list&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bytes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array_length&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;){&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;py&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;::&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;list&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Initialize plain-Python List&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_enable_default_cache&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;();&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_dense_matrix_t&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_enable_default_cache&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;();&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Read in-memory image&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_read&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;void&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bytes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_GRAY&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_ANY_STREAM&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array_length&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_array_t&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt_detect_words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt_default_params&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rnum&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;++)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_rect_t&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rect&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_rect_t&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_array_get&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;py&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;::&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dict&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Initialize plain-Python dictionary and fill it with values&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;x&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;y&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;width&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;height&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;append&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_array_free&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_matrix_free&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;// Define pybind11 module&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PYBIND11_MODULE&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;doc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;Python 3 compatible SWT (Stroke-Width-Transform) binding to libccv by Marcin Zabłocki&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;m&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;def&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;swt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;Apply Stroke-Width-Transform on input byte stream&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;One key difference when compared to my old implementation is that with pybind11 I could use well-known Python structures such as lists and dictionaries directly from C++ code, making the whole &amp;ldquo;from C++ to Python&amp;rdquo; data passing a piece of cake 🎉.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;In order to compile the bindings into a Python-usable package there are a few additional steps required.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ol&gt;&#xA;&lt;li&gt;&#xA;&lt;p&gt;Project needs to have &lt;code&gt;CMakeLists.txt&lt;/code&gt; file in order for &lt;code&gt;cmake&lt;/code&gt; to know how to compile it. In this file all of the necessary linker and pybind11 configurations are set:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cmake_minimum_required&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;VERSION&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.17&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;project&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;set&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CMAKE_CXX_STANDARD&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;set&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CMAKE_CXX_FLAGS&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;-O3&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;set&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CMAKE_CXX_FLAGS_DEBUG&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;-g -O3&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;find_library&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lib&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;find_package&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;JPEG&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;REQUIRED&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;find_package&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PNG&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;REQUIRED&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;#find_package(PythonLibs) # Either uncomment this or specify `PYTHON_INCLUDE_DIRS` variable during build time&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include_directories&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PYTHON_INCLUDE_DIRS&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;})&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;add_subdirectory&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11_add_module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_sources&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PRIVATE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cpp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_link_libraries&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PRIVATE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;JPEG_LIBRARIES&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PNG_LIBRARIES&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;})&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;&#xA;&lt;p&gt;Project needs to know where to find &lt;strong&gt;pybind11&lt;/strong&gt;. It can be specified as another &lt;code&gt;CMakeLists.txt&lt;/code&gt; file in the &lt;code&gt;pybind11&lt;/code&gt; folder within the project:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FetchContent&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FetchContent_Declare&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;URL&lt;/span&gt;   &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;https://github.com/pybind/pybind11/archive/v2.6.1.tar.gz&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FetchContent_MakeAvailable&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pybind11&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ol&gt;&#xA;&lt;p&gt;That&amp;rsquo;s it. I compile the wrapper using the following command:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;cmake -DCMAKE_BUILD_TYPE&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;Release -DPYTHON_INCLUDE_DIRS&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;/usr/local/include/python3.9 . &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;amp;&amp;amp;&lt;/span&gt; make&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;It creates a file called &lt;code&gt;swt_python3.cpython-39m-darwin.so&lt;/code&gt; (on macOS) or &lt;code&gt;swt_python3.cpython-39-x86_64-linux-gnu.so&lt;/code&gt; (on Linux) which is Python-ready module to import!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;strong&gt;TIP:&lt;/strong&gt; in order to find &lt;code&gt;PYTHON_INCLUDE_DIRS&lt;/code&gt; just run:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;python -c &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;from sysconfig import get_paths as gp; print(gp()[&amp;#39;include&amp;#39;])&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;using-stroke-width-transform-in-python-3&#34;&gt;Using stroke width transform in Python 3&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Compiled binding is ready to be imported directly from Python code, so if you want to use it anywhere, just copy &lt;code&gt;.so&lt;/code&gt; file into your project&amp;rsquo;s directory and call:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;swt_python3&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Invoking SWT on any image is as simple as:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;buffer&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;open&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;input.jpg&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;rb&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;read&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;List&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;buffer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;buffer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt_result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;key&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;key&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;x&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;y&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;width&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;height&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Thanks to the &lt;strong&gt;pybind11&lt;/strong&gt; magic, the interface is much more plesant than last time.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;row&#34;&gt;&#xA;   &lt;div class=&#34;column six&#34;&gt;&#xA;        Input&lt;br/&gt;&#xA;        &lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/28b50a03-d72c-450c-a5e8-3deb1859fa49.jpg&#34; alt=&#34;Python 3 SWT input image (compressed)&#34;&#xA;        title=&#34;Python 3 SWT input image (compressed)&#34;/&gt; &#xA;   &lt;/div&gt;&#xA;    &lt;div class=&#34;column six&#34;&gt;&#xA;        Output&lt;br/&gt;&#xA;        &lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/69699e7e-dbaa-4693-8efb-1e0da74031ba.jpg&#34; alt=&#34;Python 3 SWT output image (compressed)&#34;&#xA;        title=&#34;Python 3 SWT output image (compressed)&#34;/&gt; &#xA;   &lt;/div&gt;&#xA;&lt;/div&gt; &#xA;&lt;h2 id=&#34;swt-for-python-3-in-docker&#34;&gt;SWT for Python 3 in Docker&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;As many modern deployments are Docker-based, I&amp;rsquo;ve decided to also include pre-built docker image which includes compiled and ready to use SWT wrapper with Python 3.9. The image includes an &lt;code&gt;example.py&lt;/code&gt; script with the code that runs SWT on an image and saves the result into another one.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;docker pull marrrcin/swt-python3-ccv:20210111&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;docker run --rm -it --entrypoint bash marrrcin/swt-python3-ccv:20210111&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Dockerfile: &lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/swt-python/blob/86a7553d1861f4dd7114c01b6ae512090d7ee14f/Dockerfile&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/swt-python/blob/86a7553d1861f4dd7114c01b6ae512090d7ee14f/Dockerfile&lt;/a&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;summary&#34;&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;I hope you liked it, please do not hesitate to create an issue or PR on GitHub if you find any issues.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;additional-links--resources&#34;&gt;Additional links &amp;amp; resources&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;full project on my github: &lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/swt-python&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/swt-python&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/swt-python&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Docker Hub with the image: &lt;a href=&#34;https://hub.docker.com/r/marrrcin/swt-python3-ccv&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://hub.docker.com/r/marrrcin/swt-python3-ccv&#34;&gt;https://hub.docker.com/r/marrrcin/swt-python3-ccv&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;original paper about SWT: &lt;a href=&#34;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&#34;&gt;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;</description>
    </item>
    <item>
      <title>Understanding &amp; implementing SimCLR in PyTorch - an ELI5 guide</title>
      <link>https://zablo.net/blog/post/understanding-implementing-simclr-guide-eli5-pytorch/</link>
      <pubDate>Mon, 27 Jul 2020 14:57:48 +0200</pubDate>
      <author>Marcin Zabłocki</author>
      <guid>https://zablo.net/blog/post/understanding-implementing-simclr-guide-eli5-pytorch/</guid>
      <category>pytorch</category>
      <category>simclr</category>
      <category>deep-learning</category>
      <category>computer-vision</category>
      <category>machine-learning</category>
      <category>neural-networks</category>
      <category>embeddings</category>
      <description>&lt;p&gt;Transfer learning and pre-training schemas for both NLP and Computer Vision have gained a lot of attention in the last months. Research showed that carefully designed unsupervised/self-supervised training can produce high quality base models and embeddings that greatly decrease the amount of data needed to obtain good classification models downstream. This approach becomes more and more important as the companies collect a lot of data from which only a fraction can be labelled by humans - either due to large cost of labelling process or due to some time constraints.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Here I explore SimCLR pre-training framework proposed by Google in &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/simclr-arxiv-2002.05709/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=SimCLR-arxiv&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;this arxiv paper&lt;/a&gt;. I will explain the SimCLR and its contrastive loss function step by step, starting from naive implementation in PyTorch, followed by faster, vectorized one. Then I will show how to use SimCLR&amp;rsquo;s pre-training routine to first build image embeddings using EfficientNet network architecture and finally I will show how to build a classifier on top of it.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;tldr&#34;&gt;TL;DR&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;This post covers:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;understanding the SimCLR framework with code samples in PyTorch&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;from scratch explanation &amp;amp; implementation of SimCLR&amp;rsquo;s loss function (NT-Xent) in PyTorch&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;pre-training image embeddings using EfficientNet architecture&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;training classifier by using transfer learning from the pre-trained embeddings&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;understanding-simclr-framework&#34;&gt;Understanding SimCLR framework&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;In general, SimCLR is &lt;i&gt;a simple framework for contrastive learning of visual representations&lt;/i&gt;. It&amp;rsquo;s not any new framework for deep learning, it&amp;rsquo;s a set of fixed steps that one should follow in order to train image embeddings of good quality.&#xA;I drew a schema which explains the flow and the whole representation learning process (click to zoom).&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;mfp-play-wrapper&#34;&gt;&#xA;&lt;a class=&#34;video-hover mfp-gif&#34; href=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/simclr-schema.gif&#34; title=&#34;SimCLR Framework Schema - Marcin Zabłocki blog&#34;&gt;&#xA;&lt;div&gt;&#xA;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/simclr-schema-background.jpg&#34; alt=&#34;SimCLR (PyTorch) Framework Schema - Marcin Zabłocki blog&#34; title=&#34;SimCLR Framework Schema - Marcin Zabłocki blog&#34;&gt;&#xA;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/a&gt;&#xA;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;p&gt;The flow is as follows (from left to right):&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ol&gt;&#xA;&lt;li&gt;Take an input image&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Prepare 2 random augmentations on the image, including: rotations, hue/saturation/brightness changes, zooming, cropping, etc. The range of augmentations as well as analysis which ones work best are discussed in detail in the paper.&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Run a deep neural network (preferably convolutional one, like ResNet50) to obtain image representations (embeddings) for those augmented images.&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Run a small fully connected linear neural network to project embeddings into another vector space.&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Calculate contrastive loss and run backpropagation through both networks. Contrastive loss decreases when projections coming from the same image are similar. The similarity between projections can be arbitrary, here I will use cosine similarity, same as in the paper.&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ol&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;contrastive-loss-function&#34;&gt;Contrastive loss function&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;theory-behind-contrastive-loss-function&#34;&gt;Theory behind contrastive loss function&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;One can reason about contrastive loss function form two angles:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ol&gt;&#xA;&lt;li&gt;Contrastive loss decreases when projections of augmented images coming from the same input image are similar.&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;For two augmented images: (i), (j) (coming from the same input image - I will call them &amp;ldquo;positive&amp;rdquo; pair later on), the contrastive loss for (i) tries to identify (j) among other images (&amp;ldquo;negative&amp;rdquo; examples) that are in the same batch .&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ol&gt;&#xA;&lt;p&gt;Formal definition of the loss for pair of positive examples (i) and (j) defined as:&#xA;&lt;img class=&#34;fig-66&#34; src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/contrastive-loss-lij-opt.gif&#34;/&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;The final loss is an arithmetic mean of the losses for all positive pairs in the batch:&#xA;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/contrastive-loss-sum.png&#34;/&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;(keep in mind that the indexing in &lt;i&gt;l(2k-1, 2k) + l(2k, 2k-1)&lt;/i&gt; is purely dependent on how you implement the loss - I find it easier to understand when I reason about them as &lt;i&gt;l(i,j) + l(j,i)&lt;/i&gt;).&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;contrastive-loss-function---implementation-in-pytorch-eli5-version&#34;&gt;Contrastive loss function - implementation in PyTorch, ELI5 version&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;It&amp;rsquo;s much easier to implement the loss function without vectorization first and then follow up with the vectorization phase.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.nn.functional&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;ContrastiveLossELI5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;temperature&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;register_buffer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;temperature&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;temperature&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&amp;#34;&amp;#34;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;        emb_i and emb_j are batches of embeddings, where corresponding indices are pairs&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;        z_i, z_j as per SimCLR paper&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;        &amp;#34;&amp;#34;&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_j&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cat&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; 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&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;temperature&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Denominator&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;denominator&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_ij&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;log&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;numerator&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;denominator&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;sa&#34;&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;loss(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_ij&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;se&#34;&gt;\n&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_ij&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;squeeze&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;N&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;k&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;range&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;N&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;l_ij&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;k&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;N&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;l_ij&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;k&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;N&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;k&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;N&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;hr&gt;&#xA;&lt;h4 id=&#34;explanation&#34;&gt;Explanation&lt;/h4&gt;&#xA;&lt;p&gt;Contrastive loss needs to know the batch size and &lt;code&gt;temperature&lt;/code&gt; (scaling) parameter. You can find details about setting the optimal &lt;code&gt;temperature&lt;/code&gt; parameter in the paper.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;My implementation of the &lt;code&gt;forward&lt;/code&gt; of the contrastive loss takes two parameters. First one will be a batch projection of images after first augmentation, the second will be a batch projection of images after second augmentation.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Projections needs to be normalized first, hence:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_j&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;All representations are concatenated together in order to efficiently calculate cosine similarities between each image pair.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cat&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;similarity_matrix&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;F&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cosine_similarity&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;unsqueeze&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;unsqueeze&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Next is the naive implementation of &lt;i&gt;l(i,j)&lt;/i&gt; for clarity and easiness of understanding. The code bellow almost directly implements the equation:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;img class=&#34;fig-66&#34; src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/contrastive-loss-lij.png&#34;/&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;l_ij&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_i_&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;z_j_&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;representations&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sim_i_j&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;similarity_matrix&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;j&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;numerator&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;exp&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sim_i_j&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;temperature&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;one_for_not_i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ones&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb_i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;device&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scatter_&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]),&lt;/span&gt; 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 &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_eli5&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ContrastiveLossELI5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;temperature&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_eli5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Similarity matrix&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([[&lt;/span&gt; 1.0000, -0.1240,  0.9648,  0.8944, -0.0948,  0.9679&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;,&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;-0.1240,  1.0000, -0.3807,  0.3328,  0.9996, -0.3694&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;,&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt; 0.9648, -0.3807,  1.0000,  0.7452, -0.3534,  0.9999&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;,&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt; 0.8944,  0.3328,  0.7452,  1.0000,  0.3604,  0.7533&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;,&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt;-0.0948,  0.9996, -0.3534,  0.3604,  1.0000, -0.3419&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]&lt;/span&gt;,&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;[&lt;/span&gt; 0.9679, -0.3694,  0.9999,  0.7533, -0.3419,  1.0000&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;]])&lt;/span&gt; &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;0, 3&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.8944272398948669&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;0&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;0., 1., 1., 1., 1., 1.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;9.4954&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;0,3&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;1.3563847541809082&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;3, 0&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.8944272398948669&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;3&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;1., 1., 1., 0., 1., 1.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;9.5058&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;3,0&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;1.357473373413086&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;1, 4&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.9995677471160889&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;1., 0., 1., 1., 1., 1.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;6.3699&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;1,4&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.8520082831382751&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;4, 1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.9995677471160889&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;4&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;1., 1., 1., 1., 0., 1.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;6.4733&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;4,1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.8681114912033081&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;2, 5&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.9999250769615173&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;2&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;1., 1., 0., 1., 1., 1.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;8.8348&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;2,5&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;1.1787779331207275&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;sim&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;5, 2&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;0.9999250769615173&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;1&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;{&lt;/span&gt;k!&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;5&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;}&lt;/span&gt; tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;([&lt;/span&gt;1., 1., 1., 1., 1., 0.&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;Denominator tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;8.8762&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;loss&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;5,2&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)=&lt;/span&gt;1.1834462881088257&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;1.1327&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;A few things happened there, but by going back and forward between the verbose logs and the equation, everything should become clear.&#xA;The indexing jumps by batch size (first &lt;code&gt;l(0,3), l(3,0)&lt;/code&gt; then &lt;code&gt;l(1,4), l(4,1)&lt;/code&gt; because of the way the similarity matrix was constructed. First row of the &lt;code&gt;similarity_matrix&lt;/code&gt; is:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0000&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.1240&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.9648&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.8944&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0948&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.9679&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Remember the input:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Now:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;code&gt;1.0000&lt;/code&gt; is the cosine similarity between &lt;code&gt;I[0] and I[0]&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;[1.0, 2.0] and [1.0, 2.0]&lt;/code&gt;)&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;code&gt;-0.1240&lt;/code&gt; is the cosine similarity between &lt;code&gt;I[0] and I[1]&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;[1.0, 2.0] and [3.0, -2.0]&lt;/code&gt;)&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;code&gt;-0.0948&lt;/code&gt; is the cosine similarity between &lt;code&gt;I[0] and J[2]&lt;/code&gt; (&lt;code&gt;[1.0, 2.0] and [2.8, -1.75]&lt;/code&gt;)&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;&amp;hellip; and so on.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Let&amp;rsquo;s see if the loss decreases if the similarity between first image projection increases:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]])&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# note the change&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ContrastiveLossELI5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;bash&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-bash&#34; data-lang=&#34;bash&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;tensor&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;(&lt;/span&gt;1.0996&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Indeed the loss decreases! Now I will follow up with the vectorized implementation.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;contrastive-loss-function---implementation-in-pytorch-vectorized-version&#34;&gt;Contrastive loss function - implementation in PyTorch, vectorized version&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Performance of naive implementation is really poor (mostly due to manual loop), see the results:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss_eli5&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ContrastiveLossELI5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;verbose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;requires_grad&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;requires_grad&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;%%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;timeit&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss_eli5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;838&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;23.8&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;per&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loop&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dev&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;of&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;runs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1000&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loops&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;each&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Once I understood the internals of the loss, it&amp;rsquo;s easy to vectorize it and remove the manual loop:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;ContrastiveLoss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sum&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_partial&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ContrastiveLoss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss_eli5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;item&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;The difference should be zero or close to zero (&amp;lt; 1e-6 due to fp arithmetics). Performance comparison:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;3.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;5.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;requires_grad&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.75&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;4.7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;requires_grad&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;%%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;timeit&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss_eli5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;918&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;60.2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;per&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loop&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dev&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;of&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;runs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1000&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loops&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;each&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;%%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;timeit&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;contrastive_loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;J&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;272&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;9.18&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;µs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;per&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loop&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;±&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;dev&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;of&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;runs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1000&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loops&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;each&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Almost 4x improvement, it works.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;pre-training-image-embeddings-using-simclr-with-efficientnet&#34;&gt;Pre-training image embeddings using SimCLR with EfficientNet&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Once the loss function is established and understood it&amp;rsquo;s time to make a good use of it. I will pre-train image embeddings using EfficientNet architecture, following the SimCLR framework. For convenience, I&amp;rsquo;ve implemented a few utility functions and classes that I will explain briefly below. The training code is structured using PyTorch-Lightning.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;I will use a great EfficientNet [&lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/efficientnet-arxiv-1905.11946/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=EfficientNet-arxiv&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;https://arxiv.org/abs/1905.11946&lt;/a&gt;] implementation by &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/github-lukemelas-efficientnet-pytorch/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=EfficientNet-GitHub&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;Luke Melas-Kyriazi from GitHub&lt;/a&gt;, already pre-trained on ImageNet (transfer learning inception!). The dataset I choose is &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/stl10-dataset/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=STL10&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;STL10&lt;/a&gt; (from &lt;code&gt;torchvision&lt;/code&gt;) as it contains both training and unlabeled splits for unsupervised / self-supervised learning tasks.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;My goal here is to demonstrate the whole SimCLR flow from start to the end. I had no intent to reach new SOTA with the presented configuration.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;utility-functions-for-image-augmentations&#34;&gt;Utility functions for image augmentations&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Training with SimCLR produces good image embeddings that are not affected by image transformations - this is because during training, various data augmentations are done to force the network to understand the contents of the images regardless of i.e color of the image or the position where the object in the image is placed.&#xA;SimCLR&amp;rsquo;s authors say that &lt;em&gt;composition of data augmentations plays a critical role in defining effective predictive tasks&lt;/em&gt; and also &lt;em&gt;contrastive learning needs stronger data augmentation than supervised learning&lt;/em&gt;. To sum this up: when pre-training the image embeddings it&amp;rsquo;s good to make this task difficult for the network to learn by strongly augmenting the images in order to generalize better afterwards.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;I strongly advise to read the SimCLR&amp;rsquo;s paper and it&amp;rsquo;s appendix as they did ablation studies on which data augmentations bring the best effects on the embeddings.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;To keep this blog-post simple to go through, I will mostly use built-in Torchvision&amp;rsquo;s data augmentations , with one additional one - random resized rotation.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;random_rotate&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;high&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;))&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;_&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;low&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;high&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;zip&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;range&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ranges&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ranges&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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   &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.datasets&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;STL10&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.transforms.functional&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;tvf&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;numpy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;A brief look on the transformation results:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stl10_unlabeled&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;STL10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;split&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;unlabeled&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;idx&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;123&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random_resized_rotation&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;WrapWithRandomParams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;lambda&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;angle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResizedRotation&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;angle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;360.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random_resized_rotation&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tvf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;resize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stl10_unlabeled&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;idx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;][&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;96&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;96&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)))&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_35_0.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;automatic-data-augmentation-wrapper&#34;&gt;Automatic data augmentation wrapper&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Here I&amp;rsquo;ve also implemented a utility dataset wrapper that automatically applies random data augmentations every time when the image is retrieved. It can be easily used with any image dataset as long as it follows the simple interface of returning &lt;code&gt;tuple&lt;/code&gt; with &lt;code&gt;(PIL Image, anything)&lt;/code&gt;. This wrapper can be set to return a deterministic transformation with the &lt;code&gt;debug&lt;/code&gt; flag set to &lt;code&gt;True&lt;/code&gt;. Note that there is a &lt;code&gt;preprocess&lt;/code&gt; step that applies &lt;code&gt;ImageNet&lt;/code&gt;-originated data standardization as I&amp;rsquo;m using already pre-trained EfficientNet.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.utils.data&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Dataset&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SubsetRandomSampler&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SequentialSampler&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;random&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;PretrainingDatasetWrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Dataset&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Dataset&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;96&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;96&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;debug&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;debug&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;debug&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_size&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_size&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;debug&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;DATASET IN DEBUG MODE&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# I will be using network pre-trained on ImageNet first, which uses this normalization.&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# Remove this, if you&amp;#39;re training from scratch or apply different transformations accordingly&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;preprocess&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Compose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ToTensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.485&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.456&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.406&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.229&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.224&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.225&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random_resized_rotation&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;WrapWithRandomParams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;lambda&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;angle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResizedRotation&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;angle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;360.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;randomize&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Compose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RandomResizedCrop&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;target_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scale&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ratio&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;2.0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RandomChoice&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RandomHorizontalFlip&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Lambda&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random_rotate&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RandomApply&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;random_resized_rotation&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.33&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RandomApply&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transforms&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ColorJitter&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;brightness&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; 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alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tvf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to_pil_image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;idx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;][&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;][&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_41_0.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tvf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to_pil_image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;raw&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;idx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;][&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_42_0.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tvf&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to_pil_image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ds&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;raw&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;idx&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;][&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_43_0.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;simclr-neural-network-for-embeddings&#34;&gt;SimCLR neural network for embeddings&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Here I define the &lt;code&gt;ImageEmbedding&lt;/code&gt; neural network which is based on &lt;code&gt;EfficientNet-b0&lt;/code&gt; architecture. I swap out the last layer of pre-trained &lt;code&gt;EfficientNet&lt;/code&gt; with identity function and add projection for image embeddings on top of it (following the SimCLR paper) with &lt;code&gt;Linear-ReLU-Linear&lt;/code&gt; layers. It was shown in the paper that the non-linear projection head (i.e &lt;code&gt;Linear-ReLU-Linear&lt;/code&gt;) improves the quality of the embeddings.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;efficientnet_pytorch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;EfficientNet&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;ImageEmbedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;       &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;Identity&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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       &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;calculate_embedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embedding&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;calculate_embedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projection&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projection&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embedding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projection&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Next is the implementation of PyTorch-Lightning-based training module that orchestrates everything together:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;hyper-parameters handling&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;SimCLR ImageEmbedding network&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;STL10 dataset&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;optimizer&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;forward step&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;p&gt;As the &lt;code&gt;PretrainingDatasetWrapper&lt;/code&gt; I&amp;rsquo;ve implemented returns tuple of: &lt;code&gt;(Image1, Image2), dummy class&lt;/code&gt;, the forward step for this module is straightforward - it needs to produce two batches of embeddings and calculate contrastive loss function:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embX&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projectionX&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embY&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projectionY&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projectionX&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projectionY&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.multiprocessing&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cpu_count&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.optim&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RMSprop&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pytorch_lightning&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;ImageEmbeddingModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pl&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;LightningModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;isinstance&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;dict&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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       &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stack&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;val_loss&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;outputs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;])&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;val_loss&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;log&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;val_loss&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;configure_optimizers&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optimizer&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RMSprop&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optimizer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[]&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Initial hyper-parameters. Batch size of 128 works fine with EfficientNet-B0 on GTX1070. Note that I&amp;rsquo;ve limited training dataset to first 10k images from STL10 for convenience of running this blogpost in the form of Jupyter Notebook / Google Colab.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;Important! SimCLR greatly benefits from large batch sizes - it should be set to as high value as possible given the GPU / cluster limits.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;argparse&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1e-3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;50&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;160&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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 &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ImageEmbeddingModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;t&lt;/span&gt; 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     &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr_finder&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;show&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;suggest&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr_finder&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;suggestion&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.000630957344480193&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_55_1.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;I also use W&amp;amp;B Logging to keep track of my experiments:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;pytorch_lightning.loggers&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;WandbLogger&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.000630957344480193&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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 &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fit&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Name&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Type&lt;/span&gt;            &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Params&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;------------------------------------------&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ImageEmbedding&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;6&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;M&lt;/span&gt;   &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ContrastiveLoss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt; &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;After the training completes, embeddings are ready for usage for the downstream tasks.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;image-classifier-on-top-of-simclr-embeddings&#34;&gt;Image classifier on top of SimCLR embeddings&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Once the embeddings are trained, they can be used to train the classifier on top of them - either by fine tuning the whole network or by freezing the base network with embeddings and learning linear classifiers on top of it - I show the latter below.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;save-the-weights-of-neural-network-with-embeddings&#34;&gt;Save the weights of neural network with embeddings&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;I save the whole network in a form on a checkpoint. Only the internal part of the network will be used later with the classifier (projection layers will be discarded).&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;checkpoint_file&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;efficientnet-b0-stl10-embeddings.ckpt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;save_checkpoint&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;checkpoint_file&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;logger&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;experiment&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;log_artifact&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;checkpoint_file&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;type&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;model&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;hr&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;classifier-module&#34;&gt;Classifier module&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Again, I define a custom module - this time it uses already existing embeddings and freezes the base model weights on demand. Note the &lt;code&gt;SimCLRClassifier.embeddings&lt;/code&gt; are only the &lt;code&gt;EfficientNet&lt;/code&gt; part of the whole network used before - the projection head is discarded.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;SimCLRClassifier&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;n_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;freeze_base&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings_model_path&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hidden_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;512&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;base_model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ImageEmbeddingModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;load_from_checkpoint&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings_model_path&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;base_model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embedding&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;freeze_base&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Freezing embeddings&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;param&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;():&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;param&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;requires_grad&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# Only linear projection on top of the embeddings should be enough&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;classifier&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Linear&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;in_features&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;base_model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;projection&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;in_features&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                      &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;out_features&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;n_classes&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;n_classes&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;classifier&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;emb&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;hr&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;classifier-training-code&#34;&gt;Classifier training code&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Classifier training code again uses PyTorch lightning, so I&amp;rsquo;m skipping in-depth explanation.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.optim.lr_scheduler&lt;/span&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;configure_optimizers&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optimizer&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;RMSprop&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;schedulers&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CosineAnnealingLR&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optimizer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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Additionally, by utilizing good embeddings, only a few epochs are required to reach a good quality classifier with single linear projection.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams_cls&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;1e-3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;160&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;n_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;freeze_base&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings_path&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;./efficientnet-b0-stl10-embeddings.ckpt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hidden_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;512&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SimCLRClassifierModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams_cls&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;logger&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;WandbLogger&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;project&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;simclr-blogpost-classifier&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;logger&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;watch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;due&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;diverging&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;   &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr_find_cls&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plot&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;show&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;suggest&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr_find_cls&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;suggestion&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.003981071705534969&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;img src=&#34;https://zablo.net/resources/simclr/output_72_1.png&#34; alt=&#34;png&#34;&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams_cls&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Namespace&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;lr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mf&#34;&gt;0.003981071705534969&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;160&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;n_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;freeze_base&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;embeddings_path&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;./efficientnet-b0-stl10-embeddings.ckpt&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hidden_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;512&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SimCLRClassifierModule&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;hparams_cls&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;trainer&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fit&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Name&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Type&lt;/span&gt;             &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Params&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-------------------------------------------&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SimCLRClassifier&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;4&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;M&lt;/span&gt;   &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss&lt;/span&gt;  &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CrossEntropyLoss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;     &lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;hr&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;evaluation&#34;&gt;Evaluation&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;Here I define a utility function for evaluating the model using the provided data loader. Note the transfer between GPU and CPU and storing all results in-memory might be not effective for large datasets!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;sklearn.metrics&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;classification_report&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;evaluate&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;with&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;no_grad&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;():&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;progress&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;/&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;-&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;se&#34;&gt;\\&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;|&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;/&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;-&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;se&#34;&gt;\\&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;|&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;eval&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cuda&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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   weighted avg      0.759     0.759     0.758      &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;8000&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;summary&#34;&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;I hope you find my explanation of the SimCLR framework useful. Feel free to ask anything, comment, play with the notebook and share this post with the ML community!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;additional-links-and-resources&#34;&gt;Additional links and resources&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;SimCLR paper - &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/simclr-arxiv-2002.05709/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=SimCLR-arxiv-footer&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;arxiv.org/pdf/2002.05709.pdf&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;EfficientNet paper - &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/efficientnet-arxiv-1905.11946/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=EfficientNet-arxiv-footer&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;arxiv.org/abs/1905.11946&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;this notebook on GitHub - &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/simclr-github-notebook/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=GitHub&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;link&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;this notebook on Google Colab - &lt;a href=&#34;https://zablo.net/links/simclr-colab-notebook/?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=external_links&amp;utm_content=Colab-footer&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;link&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;</description>
    </item>
    <item>
      <title>Using ResNet for MNIST in PyTorch</title>
      <link>https://zablo.net/blog/post/using-resnet-for-mnist-in-pytorch-tutorial/</link>
      <pubDate>Sun, 06 Jan 2019 23:00:00 +0000</pubDate>
      <author>Marcin Zabłocki</author>
      <guid>https://zablo.net/blog/post/using-resnet-for-mnist-in-pytorch-tutorial/</guid>
      <category>deep-learning</category>
      <category>pytorch</category>
      <category>python</category>
      <category>neural-networks</category>
      <category>computer-vision</category>
      <description>&lt;p&gt;During last year (2018) a lot of great stuff happened in the field of Deep Learning. One of those things was the release of &lt;strong&gt;PyTorch&lt;/strong&gt; library in version &lt;code&gt;1.0&lt;/code&gt;. PyTorch is my personal favourite neural network/deep learning library, because it gives the programmer both high level of abstraction for quick prototyping as well as a lot of control when you want to dig deeper. Alongside that, PyTorch does not force you into learning any new API conventions, because everything that you define in PyTorch - from the network architecture, throught data loading to custom loss functions is defined in &lt;strong&gt;plain Python&lt;/strong&gt;, using either ordinary functions or object oriented style.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;In this post I will show you how to get started with PyTorch by explaining how to use pre-defined ResNet architecture to create image classifier for the MNIST dataset. I assume that you have some minimal prior knowledge of Neural Networks and Deep Learning.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;h2&gt;This post is deprecated, see it&#39;s updated version: &lt;br/&gt;&lt;a href=&#39;https://zablo.net/links/pytorch-resnet-mnist-notebook-updated-post-2021?utm_source=blog&amp;utm_medium=link&amp;utm_campaign=resnet_mnist&amp;utm_content=old_post_link&#39;&gt;https://zablo.net/blog/post/pytorch-resnet-mnist-jupyter-notebook-2021/&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;script async src=&#34;https://pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js&#34;&gt;&lt;/script&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;ins class=&#34;adsbygoogle&#34;&#xA;style=&#34;display:block; text-align:center;&#34;&#xA;data-ad-layout=&#34;in-article&#34;&#xA;data-ad-format=&#34;fluid&#34;&#xA;data-ad-client=&#34;ca-pub-0239619327367052&#34;&#xA;data-ad-slot=&#34;3983067723&#34;&gt;&lt;/ins&gt;&lt;/p&gt;&#xA;&lt;script&gt;&#xA;     (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});&#xA;&lt;/script&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;tldr&#34;&gt;TL;DR&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Quick start for &lt;strong&gt;PyTorch&lt;/strong&gt; by showing how to adjust &lt;strong&gt;ResNet&lt;/strong&gt; architecture to create deep learning image classifier for MNIST dataset with 99% accuracy/precision/recall after only 5 epochs.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;do-not-reinvent-the-wheel&#34;&gt;Do not reinvent the wheel&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;When it comes to image classification using deep learning, there was already a lot of research done in the terms of finding the best network architecture. In the famous &lt;em&gt;ImageNet&lt;/em&gt; competition, there were year-to-year improvements and competitors came up with new ideas every time. One of the architectures that became very succesfull in &lt;em&gt;ImageNet&lt;/em&gt; competition was &lt;em&gt;ResNet&lt;/em&gt; (2015). I will show you how to take existing network definition from &lt;em&gt;torchvision&lt;/em&gt; library and tweak for use with MNIST dataset.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;digging-into-the-resnet&#34;&gt;Digging into the ResNet&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;&lt;em&gt;ResNet&lt;/em&gt; were originally designed for &lt;em&gt;ImageNet&lt;/em&gt; competition, which was a color (3-channel) image classification task with 1000 classes. MNIST dataset howerver only contains 10 classes and it&amp;rsquo;s images are in the grayscale (1-channel). So there are two things to change in the original network.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;I will take &lt;strong&gt;ResNet18&lt;/strong&gt; from &lt;code&gt;torchvision&lt;/code&gt; library (official PyTorch module with network architectures, image transformations and others). Let&amp;rsquo;s see how it&amp;rsquo;s implemented there:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# from: https://github.com/pytorch/vision/blob/21153802a3086558e9385788956b0f2808b50e51/torchvision/models/resnet.py#L167&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;resnet18&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pretrained&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&amp;#34;&amp;#34;Constructs a ResNet-18 model.&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;    Args:&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;        pretrained (bool): If True, returns a model pre-trained on ImageNet&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;    &amp;#34;&amp;#34;&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;BasicBlock&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;**&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kwargs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pretrained&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;load_state_dict&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model_zoo&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;load_url&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model_urls&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39;resnet18&amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]))&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;So they just create object of class &lt;code&gt;torchvision.models.resnet.ResNet&lt;/code&gt; with appropriate parameters.&#xA;Now, what happens when we train the network? In &lt;strong&gt;PyTorch&lt;/strong&gt;, the &lt;code&gt;forward&lt;/code&gt; function of network class is called - it represent forward pass of data through the network. &lt;code&gt;ResNet&lt;/code&gt;s forward looks like this:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# from: https://github.com/pytorch/vision/blob/21153802a3086558e9385788956b0f2808b50e51/torchvision/models/resnet.py#L149&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;forward&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bn1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;## ... skipped a few lines ...&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;x&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;So the first layer (input) is &lt;code&gt;conv1&lt;/code&gt;. It&amp;rsquo;s defined in the &lt;code&gt;ResNet&lt;/code&gt; constructor like this:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# from: https://github.com/pytorch/vision/blob/21153802a3086558e9385788956b0f2808b50e51/torchvision/models/resnet.py#L104&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Conv2d&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kernel_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stride&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;padding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bias&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;As you can see, &lt;code&gt;ResNet&lt;/code&gt; takes 3-channel (RGB) image. Standard input image size for this network is &lt;code&gt;224x224px&lt;/code&gt;.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;adjusting-resnet-for-mnist&#34;&gt;Adjusting ResNet for MNIST&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Now that we know what&amp;rsquo;s inside the &lt;code&gt;ResNet&lt;/code&gt;, let&amp;rsquo;s adjust it for our needs.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;class&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nc&#34;&gt;MnistResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;super&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MnistResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;fm&#34;&gt;__init__&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;BasicBlock&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;],&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;num_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;bp&#34;&gt;self&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;conv1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Conv2d&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;kernel_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stride&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;padding&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bias&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;I&amp;rsquo;ve changed input layer, to take single-channel image and set the number of classes to 10.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;And it&amp;rsquo;s done. We have MNIST-ready ResNet network architecture.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;pytorch-training-loop-boilerplate&#34;&gt;PyTorch training loop boilerplate&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Unfortunately, there is no built-in training class in the plain PyTorch library, so here is a boilerplate code for training any network (you can copy and paste it). It&amp;rsquo;s more or less based on the training loop code from official PyTorch documentation enriched with precision/recall/F1/accuracy metrics calculation, progress bar and pretty-printing.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;imports&#34;&gt;Imports:&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.models.resnet&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ResNet&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;BasicBlock&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.datasets&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;tqdm.autonotebook&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tqdm&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;sklearn.metrics&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;precision_score&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;recall_score&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;f1_score&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;accuracy_score&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;inspect&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optim&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torchvision.transforms&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Compose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ToTensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Resize&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;torch.utils.data&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;training-loop-for-any-pytorch-model-with-evaluation&#34;&gt;Training loop for any PyTorch model (with evaluation)&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;I&amp;rsquo;ve added as many neccessary comments as possible, to ease the reading and explain confusing bits.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# model:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;YourModelHere&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# params you need to specify:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;5&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_loader&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# put your data loader here&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;loss_function&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;nn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CrossEntropyLoss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# your loss function, cross entropy works well for multi-class problems&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# optimizer, I&amp;#39;ve used Adadelta, as it wokrs well without any magic numbers&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optimizer&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;optim&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Adadelta&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;parameters&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;())&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;start_ts&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;device&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;device&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;cuda:0&amp;#34;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;torch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cuda&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;is_available&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;cpu&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;losses&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[]&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batches&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_batches&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;len&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# loop for every epoch (training + evaluation)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epoch&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;range&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;total_loss&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# progress bar (works in Jupyter notebook too!)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;progress&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;tqdm&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;enumerate&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;desc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Loss: &amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;total&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batches&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# ----------------- TRAINING  -------------------- &lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# set model to training&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;progress&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;X&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;device&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;to&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;device&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;f1_score&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;accuracy_score&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;acc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;append&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;calculate_metric&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;metric&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cpu&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;predicted_classes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cpu&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;())&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;          &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;sa&#34;&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Epoch &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epoch&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;, training loss: &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;total_loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batches&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;, validation loss: &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_losses&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_batches&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;print_scores&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;precision&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;recall&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;f1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;accuracy&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_batches&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;losses&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;append&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;total_loss&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batches&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# for plotting learning curve&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;sa&#34;&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;Training time: &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;-&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;start_ts&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;s&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;+ helper functions:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;calculate_metric&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;metric_fn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;true_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pred_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# multi class problems need to have averaging method&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;average&amp;#34;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;inspect&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;getfullargspec&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;metric_fn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;args&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;metric_fn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;true_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pred_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;average&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;macro&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;else&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;metric_fn&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;true_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pred_y&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;print_scores&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;f1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;c1&#34;&gt;# just an utility printing function&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scores&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;ow&#34;&gt;in&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;zip&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;precision&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;recall&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;F1&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;accuracy&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;p&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;r&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;f1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;a&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;print&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;sa&#34;&gt;f&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;se&#34;&gt;\t&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;name&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rjust&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;14&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s1&#34;&gt;&amp;#39; &amp;#39;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;: &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;sum&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;scores&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;:&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;.4f&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;si&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;loading-mnist-dataset-and-training-the-resnet&#34;&gt;Loading MNIST dataset and training the ResNet&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;One last bit is to load the data. As &lt;code&gt;ResNet&lt;/code&gt;s in PyTorch take input of size &lt;code&gt;224x224px&lt;/code&gt;, I will rescale the images and also normalize the numbers. Normalization helps the network to converge (find the optimum) a lot faster.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;p&gt;Remember to normalize the data using parameters from training dataset only, as doing otherwise (i.e calculating mean and standard deviation on the whole dataset) will cause data leak between the datasets causing the results to be incorrect!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;dataset&#34;&gt;Dataset&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;get_data_loaders&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mnist&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;root&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_data&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;float&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data_transform&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Compose&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;([&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Resize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;224&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;224&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)),&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ToTensor&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;Normalize&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mnist&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mean&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;255&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,),&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;mnist&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;std&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;()&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;mi&#34;&gt;255&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,))])&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_loader&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;root&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data_transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                              &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shuffle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;True&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_loader&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;DataLoader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;MNIST&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;download&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;root&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;s2&#34;&gt;&amp;#34;.&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;data_transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;),&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shuffle&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;return&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;train_loader&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;val_loader&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;training--evaluation&#34;&gt;Training &amp;amp; evaluation&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;p&gt;I&amp;rsquo;ve run 5 epochs on Nvidia Tesla K80 GPU. Training took ~35 minutes. Final scores are around &lt;code&gt;0.99&lt;/code&gt; for precision, recall and accuracy.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;div class=&#34;scroll-x&#34;&gt;&#xA;&lt;img src=&#39;https://zablo.net/resources/1bd7359a-7dc4-4296-b22f-279c4e505c8f.gif&#39; title=&#39;ResNet for MNIST in PyTorch training loop results.&#39; alt=&#39;ResNet for MNIST in PyTorch training loop results.&#39;/&gt;&#xA;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;summary&#34;&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Whenever you encounter image classification task, it&amp;rsquo;s better to find existing, battle tested deep neural network architecture instead of spending the time trying to build your own. The time you save on the architecture design should be spent on polishing your dataset or finding more examples.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;I hope this post will help you whenever you will be building your image classifier.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;additional-links--resources&#34;&gt;Additional links &amp;amp; resources&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Jupyter notebook for this post: &lt;a href=&#39;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&#39; target=&#39;_blank&#39;&gt;&lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/pytorch-resnet-mnist&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;good blog post explaining the ResNets: &lt;a href=&#39;https://medium.com/@14prakash/understanding-and-implementing-architectures-of-resnet-and-resnext-for-state-of-the-art-image-cf51669e1624&#39; target=&#39;_blank&#39;&gt;&lt;a href=&#34;https://medium.com/@14prakash/understanding-and-implementing-architectures-of-resnet-and-resnext-for-state-of-the-art-image-cf51669e1624&#34;&gt;https://medium.com/@14prakash/understanding-and-implementing-architectures-of-resnet-and-resnext-for-state-of-the-art-image-cf51669e1624&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;</description>
    </item>
    <item>
      <title>Stroke Width Transform algorithm for Python</title>
      <link>https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python/</link>
      <pubDate>Fri, 11 Aug 2017 22:00:00 +0000</pubDate>
      <author>Marcin Zabłocki</author>
      <guid>https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python/</guid>
      <category>python</category>
      <category>computer-vision</category>
      <category>swt</category>
      <category>c</category>
      <description>&lt;p&gt;Stroke Width Transform (&lt;strong&gt;SWT&lt;/strong&gt;) is a computer vision algorithm (actually, it&amp;rsquo;s an image operator) which can be used in the task of detecting text in images. This is a non-trivial task, especially for camera pictures, but SWT performs pretty well in this field.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;blockquote&gt;&#xA;&lt;h2&gt;This post is deprecated and the solution works only with Python 2.7 and old libccv versions.&lt;br/&gt;For updated version (with Docker support) see: &lt;a href=&#34;https://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python-3.9&#34;&gt;http://zablo.net/blog/post/stroke-width-transform-swt-python-3.9&lt;/a&gt;&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;/blockquote&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;tldr&#34;&gt;TL;DR&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;How to wrap &lt;strong&gt;libccv&lt;/strong&gt; computer vision library for using SWT in Python. Wrapper was built using SWIG.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;intro&#34;&gt;Intro&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;My usecase for the SWT was the following: &lt;strong&gt;split big dataset of unknown images into ones that contain text (most likely documents / scans) and others&lt;/strong&gt;. Easy, right? Yes, as long as you have fast implementation of this algorithm. Unfortunately, I needed to use Python, because the image filtering was only a part of bigger solution. I search here and there and of course, there are some implementations in Python, but they are not ready for production. One of them i.e took 5 minutes to process 2000px x 3000px image and it allocated gigabytes of memory. Just a single image. NOPE for that.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;So&amp;hellip; I searched further, but finnaly I haven&amp;rsquo;t found anything either working or performat. I decided to find any other language implementation of SWT and I&amp;rsquo;ve found &lt;strong&gt;libccv&lt;/strong&gt;. Quick look at the repository - it&amp;rsquo;s written in C. OK, not my kind of language, but I gave it a try and surely, it will be fast. I&amp;rsquo;ve compiled example aplication which took image as an input and producted output in the form of 4-element tuples &lt;code&gt;(x, y, width, height)&lt;/code&gt;, each of which was an rectangle coordinates in which the text on the image is. It produced satysfying results, so I decided to use it from Python. How? Let&amp;rsquo;s dig into it!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;prerequisites&#34;&gt;Prerequisites&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;Python 2.7.* on Linux (tested on Ubuntu 16.04 x64)&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;Python packages: scikit-image, numpy, matplotlib (only for preview)&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;gcc compiler&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;SWIG&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;basic knowledge of C&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;swt-example-breakdown-from-libccv&#34;&gt;SWT example breakdown from libccv&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;For starters, take a look at the code from &lt;a href=&#34;https://github.com/liuliu/ccv/blob/07fc691c5344940751011c3af96d0ab202b1b4e6/bin/swtdetect.c&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://github.com/liuliu/ccv/blob/07fc691c5344940751011c3af96d0ab202b1b4e6/bin/swtdetect.c&#34;&gt;https://github.com/liuliu/ccv/blob/07fc691c5344940751011c3af96d0ab202b1b4e6/bin/swtdetect.c&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&#xA;The code comes from libccv repository and it&amp;rsquo;s an example of using SWT text detection. It is a console application, which takes file name as an argument, runs the algorithm and outputs coordinates of rectangles with text to standard output.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;The probles with it are the following:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;it is a console application&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;it takes file name as an input&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;it outputs to stdout&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;p&gt;My requirements for the function (which I wanted to call from Python) were the following:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;it is a standalone library / module&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;it takes blob of an image as an input (do not write anything to disk)&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;it outputs returning array-like object&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;swt-function-wrapper-in-c&#34;&gt;SWT function wrapper in C&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;My requirements are pretty simple to transform to function header:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bytes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array_length&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Compiling the code above to plain english: take an array of bytes, it&amp;rsquo;s length (welcome to C world!), width and height of an image, do some magic and output array of numbers.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;In order to implement and compile the wrapper without issues, just checkout &lt;strong&gt;libccv&lt;/strong&gt; from it&amp;rsquo;s repository and put your files in &lt;code&gt;libccv/lib&lt;/code&gt; folder. This approach is suggested by libccv author.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h3 id=&#34;implementation-of-swt-for-python-wrapper&#34;&gt;Implementation of SWT for Python wrapper:&lt;/h3&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;ccv.h&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;jpeglib&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;io/_ccv_io_libjpeg.c&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sys&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;time&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ctype&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cp&#34;&gt;#define&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SUCCESS&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cp&#34;&gt;#define&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FAILURE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;char&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bytes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;array_length&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;){&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result_array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FAILURE&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_enable_default_cache&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;();&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_dense_matrix_t&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FILE&lt;/span&gt; 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&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;NULL&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;){&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_JPEG_FILE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_GRAY&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ctype&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0xF00&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_8U&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0xF00&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;_ccv_read_jpeg_fd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stream&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ctype&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;        &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_array_t&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt_detect_words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt_default_params&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;            &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;                &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt; 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 &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;FILE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stream&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stream&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;fmemopen&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;bytes&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; 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I&amp;rsquo;ve found great &lt;code&gt;fmemopen&lt;/code&gt; standard C function, which transforms &lt;code&gt;char*&lt;/code&gt; buffer into file handler.&#xA;But&amp;hellip; none of the &lt;code&gt;ccv_read&lt;/code&gt; function overloads accept this kind of data (AGAIN!). Yeah, but they read the JPEGs from files somehow!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;That lead me to next part:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;jpeglib&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;h&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;io/_ccv_io_libjpeg.c&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;In the &lt;code&gt;_ccv_io_libjpeg.c&lt;/code&gt; file, there&amp;rsquo;s a function which accepts &lt;code&gt;FILE*&lt;/code&gt; handler and reads JPEG image into libccv image format. I wanted to use it.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_JPEG_FILE&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_IO_GRAY&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ctype&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0xF00&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;?&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;CCV_8U&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;|&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;type&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0xF00&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;gt;&amp;gt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;8&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;:&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;_ccv_read_jpeg_fd&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;stream&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;amp;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;image&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ctype&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Libccv needs to have grayscale image as an input for SWT, thus some bitwise magic to set proper flags.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;results_array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result_array&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;malloc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;4&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rnum&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;+&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;));&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result_array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;4&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;words&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;-&amp;gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rnum&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Dynamic arrays were (and still are) such pain in C. SWT outputs 4 numbers for every match, so the size of the array should be 4 times bigger. The &lt;code&gt;+1&lt;/code&gt; is my hack to output everyhing in a single array and read it in Python. I used this one additional index to output the length of the whole array (I will drop this value in the upcoming SWIG wrapper, wait for it!).&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;if&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;status&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;!=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;SUCCESS&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;){&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result_array&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*)&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;malloc&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;sizeof&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;));&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result_array&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;When something goes wrong, I wanted to output something anyway, so I just create 1 element array, with 0, meaning, there is nothing to push to Python from the wrapper.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;python-wrapper-for-swt-using-swig&#34;&gt;Python wrapper for SWT using SWIG&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;SWIG (&lt;a href=&#34;http://www.swig.org/&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;http://www.swig.org/&#34;&gt;http://www.swig.org/&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;) seems to be really old, but it does the job pretty well (with really small amount of code). Plus it&amp;rsquo;s still active in 2017. It allows to wrap any C code into Python module really fast - that&amp;rsquo;s exactly what I wanted. You can install SWIG by using the following command:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;powershell&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-powershell&#34; data-lang=&#34;powershell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sudo&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;apt-get&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;install&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swig&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;In order to build the wrapper, you need to create &lt;strong&gt;SWIG interface file&lt;/strong&gt; (I named it &lt;em&gt;ccvwrapper.i&lt;/em&gt;):&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;csharp&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-csharp&#34; data-lang=&#34;csharp&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;module&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;%{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;#&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;ccvwrapper.h&amp;#34;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;%}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;typemap&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;out&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;)&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swt&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;{&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;kt&#34;&gt;int&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PyList_New&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;for&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;&amp;lt;&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;];&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;++){&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&#x9;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PyObject&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PyInt_FromLong&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;+&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;]);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&#x9;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PyList_SetItem&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;result&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;o&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#x9;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;free&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;err&#34;&gt;$&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;m&#34;&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;);&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;}&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;%&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;s&#34;&gt;&amp;#34;ccvwrapper.h&amp;#34;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;The most important path in here is the &lt;code&gt;typemap&lt;/code&gt; delaration. This mapping converts my dynamic C array into Python list. When you want to return array from C code and use it in Python, you need to write this kind of code (this does not apply for basic types - they are automatically mapped to Python types). Header file &lt;code&gt;ccvwrapper.h&lt;/code&gt; contains only my &lt;code&gt;swt&lt;/code&gt; function declaration.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;building-the-wrapper&#34;&gt;Building the wrapper&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Just a simple bash script, following the convention from SWIG and libccv documentation.&#xA;&lt;strong&gt;NOTE:&lt;/strong&gt; remember to prefix output C library name with underscore &lt;code&gt;_&lt;/code&gt; ! SWIG requires it for building Python modules.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;powershell&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-powershell&#34; data-lang=&#34;powershell&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;c&#34;&gt;#!/bin/bash&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;swig&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-python&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;i&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;gcc&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-fpic&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper_wrap&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_algebra&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_basic&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_cache&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_classic&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_io&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_memory&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_output&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_resample&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_sift&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_util&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;./&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;3rdparty&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sha1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sha1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;c&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-I&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;usr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;include&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;python2&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;7&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ld&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-shared&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper_wrap&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_algebra&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_basic&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_cache&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_classic&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_io&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_memory&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_output&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_resample&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_sift&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_swt&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_transform&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccv_util&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;sha1&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-ljpeg&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;-o&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;_ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;py&#34;&gt;so&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;cp &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;~/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PycharmProjects&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;path_to_your_project&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;nb&#34;&gt;cp &lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;_ccvwrapper&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;*&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;~/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;PycharmProjects&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;path_to_your_project&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;&lt;/div&gt;&#xA;&lt;/figure&gt;&#xA;&lt;p&gt;Build script uses &lt;code&gt;swig&lt;/code&gt; command to compile interface file into two wrapepr files:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;ccvwrapper_wrap.c&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;ccvwrapper.py&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;p&gt;C file needs to be compiled along with the custom code and it&amp;rsquo;s dependencies. After compilation, we need to link everything into shared library with name &lt;code&gt;_ccvwrapper.so&lt;/code&gt;. For the convenience I added two &lt;code&gt;cp&lt;/code&gt; commands just to copy my wrapper into my project directory.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;using-swt-python-wrapper&#34;&gt;Using SWT Python wrapper&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;The wrapper is ready to be used. After putting all of the outputs from the build process into the project folder, you will be able to use the wrapper without any problems. Example code:&lt;/p&gt;&#xA;&lt;figure class=&#34;codeblock on-ink&#34;&gt;&#xA;  &lt;figcaption class=&#34;codeblock__caption&#34;&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__lang&#34;&gt;python&lt;/span&gt;&#xA;    &lt;span class=&#34;codeblock__caption-right&#34;&gt;&#xA;      &lt;button type=&#34;button&#34; class=&#34;codeblock__copy&#34; aria-label=&#34;Copy code to clipboard&#34;&gt;Copy&lt;/button&gt;&#xA;    &lt;/span&gt;&#xA;  &lt;/figcaption&gt;&#xA;  &lt;div class=&#34;highlight&#34;&gt;&lt;pre tabindex=&#34;0&#34; class=&#34;chroma&#34;&gt;&lt;code class=&#34;language-python&#34; data-lang=&#34;python&#34;&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;__future__&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;print_function&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;ccvwrapper&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;numpy&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;np&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;skimage&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;draw&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;skimage.io&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;imread&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;imshow&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;imsave&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nn&#34;&gt;matplotlib&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;kn&#34;&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;pyplot&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;k&#34;&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;plt&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;&lt;span class=&#34;k&#34;&gt;def&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;nf&#34;&gt;rectangle_perimeter&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;r0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;c0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;width&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;height&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;shape&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;None&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;clip&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;kc&#34;&gt;False&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;):&lt;/span&gt;&#xA;&lt;/span&gt;&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;line&#34;&gt;&lt;span class=&#34;cl&#34;&gt;    &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;rr&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;cc&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;o&#34;&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;p&#34;&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;n&#34;&gt;r0&lt;/span&gt;&lt;span class=&#34;p&#34;&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class=&#34;n&#34;&gt;r0&lt;/span&gt; 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target=&#34;_blank&#34;&gt;input&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;&lt;a href=&#34;https://zablo.net/resources/dddd3618-4b27-45b1-a66e-7561b3dcde89.jpg&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;result&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;summary&#34;&gt;Summary&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;p&gt;Seems pretty easy, right? With a little amount of work with, I was able to leverage power of SWT algorithm from Python with the speed of low-level C code.&lt;/p&gt;&#xA;&lt;p&gt;Please comment if you encounter any problem and share if you like it!&lt;/p&gt;&#xA;&lt;h2 id=&#34;additional-links--resources&#34;&gt;Additional links &amp;amp; resources&lt;/h2&gt;&#xA;&lt;ul&gt;&#xA;&lt;li&gt;full project on my github: &lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/swt-python&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://github.com/marrrcin/swt-python&#34;&gt;https://github.com/marrrcin/swt-python&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;original paper about SWT: &lt;a href=&#34;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&#34;&gt;https://www.microsoft.com/en-us/research/publication/stroke-width-transform/&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;li&gt;dataset of photos with text: &lt;a href=&#34;http://www.liv.ic.unicamp.br/~minetto/datasets/text/IMAGES/CVPR/ORIG/&#34; target=&#34;_blank&#34;&gt;&lt;a href=&#34;http://www.liv.ic.unicamp.br/~minetto/datasets/text/IMAGES/CVPR/ORIG/&#34;&gt;http://www.liv.ic.unicamp.br/~minetto/datasets/text/IMAGES/CVPR/ORIG/&lt;/a&gt;&lt;/a&gt;&lt;/li&gt;&#xA;&lt;/ul&gt;&#xA;</description>
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