前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >【tensorflow2.0】处理图片数据-cifar2分类

【tensorflow2.0】处理图片数据-cifar2分类

作者头像
西西嘛呦
发布2020-08-26 10:34:34
7060
发布2020-08-26 10:34:34
举报

1、准备数据

cifar2数据集为cifar10数据集的子集,只包括前两种类别airplane和automobile。

训练集有airplane和automobile图片各5000张,测试集有airplane和automobile图片各1000张。

cifar2任务的目标是训练一个模型来对飞机airplane和机动车automobile两种图片进行分类。

我们准备的Cifar2数据集的文件结构如下所示。

在tensorflow中准备图片数据的常用方案有两种,第一种是使用tf.keras中的ImageDataGenerator工具构建图片数据生成器。

第二种是使用tf.data.Dataset搭配tf.image中的一些图片处理方法构建数据管道。

第一种方法更为简单,其使用范例可以参考以下文章。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/67466552

第二种方法是TensorFlow的原生方法,更加灵活,使用得当的话也可以获得更好的性能。

我们此处介绍第二种方法。

代码语言:javascript
复制
import tensorflow as tf 
from tensorflow.keras import datasets,layers,models
 
BATCH_SIZE = 100
 
def load_image(img_path,size = (32,32)):
    label = tf.constant(1,tf.int8) if tf.strings.regex_full_match(img_path,".*/automobile/.*") \
            else tf.constant(0,tf.int8)
    img = tf.io.read_file(img_path)
    img = tf.image.decode_jpeg(img) #注意此处为jpeg格式
    img = tf.image.resize(img,size)/255.0
    return(img,label)
 
# 使用并行化预处理num_parallel_calls 和预存数据prefetch来提升性能
ds_train = tf.data.Dataset.list_files("./data/cifar2/train/*/*.jpg") \
           .map(load_image, num_parallel_calls=tf.data.experimental.AUTOTUNE) \
           .shuffle(buffer_size = 1000).batch(BATCH_SIZE) \
           .prefetch(tf.data.experimental.AUTOTUNE)  
 
ds_test = tf.data.Dataset.list_files("./data/cifar2/test/*/*.jpg") \
           .map(load_image, num_parallel_calls=tf.data.experimental.AUTOTUNE) \
           .batch(BATCH_SIZE) \
           .prefetch(tf.data.experimental.AUTOTUNE) 
代码语言:javascript
复制
for x,y in ds_train.take(1):
    print(x.shape,y.shape)

(100, 32, 32, 3) (100,)

2、定义模型

使用Keras接口有以下3种方式构建模型:使用Sequential按层顺序构建模型,使用函数式API构建任意结构模型,继承Model基类构建自定义模型。

此处选择使用函数式API构建模型。

代码语言:javascript
复制
tf.keras.backend.clear_session() #清空会话
 
inputs = layers.Input(shape=(32,32,3))
x = layers.Conv2D(32,kernel_size=(3,3))(inputs)
x = layers.MaxPool2D()(x)
x = layers.Conv2D(64,kernel_size=(5,5))(x)
x = layers.MaxPool2D()(x)
x = layers.Dropout(rate=0.1)(x)
x = layers.Flatten()(x)
x = layers.Dense(32,activation='relu')(x)
outputs = layers.Dense(1,activation = 'sigmoid')(x)
 
model = models.Model(inputs = inputs,outputs = outputs)
 
model.summary()

3、训练模型

训练模型通常有3种方法,内置fit方法,内置train_on_batch方法,以及自定义训练循环。此处我们选择最常用也最简单的内置fit方法。

代码语言:javascript
复制
import datetime
 
logdir = "./data/keras_model/" + datetime.datetime.now().strftime("%Y%m%d-%H%M%S")
tensorboard_callback = tf.keras.callbacks.TensorBoard(logdir, histogram_freq=1)
 
model.compile(
        optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001),
        loss=tf.keras.losses.binary_crossentropy,
        metrics=["accuracy"]
    )
 
history = model.fit(ds_train,epochs= 10,validation_data=ds_test,
                    callbacks = [tensorboard_callback],workers = 4)
代码语言:javascript
复制
Epoch 1/10
100/100 [==============================] - 2205s 22s/step - loss: 0.4632 - accuracy: 0.7786 - val_loss: 0.3375 - val_accuracy: 0.8620
Epoch 2/10
100/100 [==============================] - 11s 110ms/step - loss: 0.3346 - accuracy: 0.8565 - val_loss: 0.2617 - val_accuracy: 0.8965
Epoch 3/10
100/100 [==============================] - 11s 111ms/step - loss: 0.2687 - accuracy: 0.8883 - val_loss: 0.2183 - val_accuracy: 0.9165
Epoch 4/10
100/100 [==============================] - 11s 110ms/step - loss: 0.2171 - accuracy: 0.9128 - val_loss: 0.1811 - val_accuracy: 0.9280
Epoch 5/10
100/100 [==============================] - 11s 114ms/step - loss: 0.1860 - accuracy: 0.9268 - val_loss: 0.1798 - val_accuracy: 0.9265
Epoch 6/10
100/100 [==============================] - 11s 112ms/step - loss: 0.1646 - accuracy: 0.9358 - val_loss: 0.1818 - val_accuracy: 0.9260
Epoch 7/10
100/100 [==============================] - 11s 113ms/step - loss: 0.1443 - accuracy: 0.9426 - val_loss: 0.1740 - val_accuracy: 0.9290
Epoch 8/10
100/100 [==============================] - 11s 113ms/step - loss: 0.1301 - accuracy: 0.9469 - val_loss: 0.1635 - val_accuracy: 0.9325
Epoch 9/10
100/100 [==============================] - 11s 112ms/step - loss: 0.1096 - accuracy: 0.9585 - val_loss: 0.1758 - val_accuracy: 0.9315
Epoch 10/10
100/100 [==============================] - 11s 113ms/step - loss: 0.0961 - accuracy: 0.9628 - val_loss: 0.1595 - val_accuracy: 0.9415

4、评估模型

代码语言:javascript
复制
# %load_ext tensorboard
# %tensorboard --logdir ./data/keras_model
from tensorboard import notebook
notebook.list() 
# 在tensorboard中查看模型
notebook.start("--logdir ./data/keras_model")

或者我们自己绘图:首先我们构造数据

代码语言:javascript
复制
import pandas as pd 
dfhistory = pd.DataFrame(history.history)
dfhistory.index = range(1,len(dfhistory) + 1)
dfhistory.index.name = 'epoch'
dfhistory 

然后绘制:

代码语言:javascript
复制
%matplotlib inline
%config InlineBackend.figure_format = 'svg'
 
import matplotlib.pyplot as plt
 
def plot_metric(history, metric):
    train_metrics = history.history[metric]
    val_metrics = history.history['val_'+metric]
    epochs = range(1, len(train_metrics) + 1)
    plt.plot(epochs, train_metrics, 'bo--')
    plt.plot(epochs, val_metrics, 'ro-')
    plt.title('Training and validation '+ metric)
    plt.xlabel("Epochs")
    plt.ylabel(metric)
    plt.legend(["train_"+metric, 'val_'+metric])
    plt.show()
plot_metric(history,"loss")
plot_metric(history,"accuracy")

评估模型:

代码语言:javascript
复制
# 可以使用evaluate对数据进行评估
val_loss,val_accuracy = model.evaluate(ds_test,workers=4)
print(val_loss,val_accuracy)

20/20 [==============================] - 2s 80ms/step - loss: 0.1595 - accuracy: 0.9415

0.15954092144966125 0.9415000081062317

5、使用模型

可以使用model.predict(ds_test)进行预测。

也可以使用model.predict_on_batch(x_test)对一个批量进行预测。

代码语言:javascript
复制
model.predict(ds_test)
代码语言:javascript
复制
array([[1.1052408e-01],
       [3.4282297e-02],
       [2.7046111e-04],
       ...,
       [2.7544077e-03],
       [3.4654222e-04],
       [9.9993896e-01]], dtype=float32)
代码语言:javascript
复制
for x,y in ds_test.take(1):
    print(model.predict_on_batch(x[0:20]))
代码语言:javascript
复制
[[9.8728174e-01]
 [2.0267103e-02]
 [9.0806475e-03]
 [9.9996555e-01]
 [4.5376007e-02]
 [1.2818890e-03]
 [1.8698535e-03]
 [2.2900696e-03]
 [8.6169255e-01]
 [6.2768459e-06]
 [1.2383183e-02]
 [4.3949869e-02]
 [7.9778886e-01]
 [9.9822074e-01]
 [9.9993134e-01]
 [8.6685091e-02]
 [3.7480664e-02]
 [9.9652690e-01]
 [9.2210865e-01]
 [1.6160560e-03]]

6、保存模型

推荐使用TensorFlow原生方式保存模型。

代码语言:javascript
复制
# 保存权重,该方式仅仅保存权重张量
model.save_weights('./data/tf_model_weights.ckpt',save_format = "tf")
# 保存模型结构与模型参数到文件,该方式保存的模型具有跨平台性便于部署
 
model.save('./data/tf_model_savedmodel', save_format="tf")
print('export saved model.')
 
model_loaded = tf.keras.models.load_model('./data/tf_model_savedmodel')
model_loaded.evaluate(ds_test)

参考:

开源电子书地址:https://lyhue1991.github.io/eat_tensorflow2_in_30_days/

GitHub 项目地址:https://github.com/lyhue1991/eat_tensorflow2_in_30_days

本文参与 腾讯云自媒体分享计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2020-04-06 ,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体分享计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
相关产品与服务
图片处理
图片处理(Image Processing,IP)是由腾讯云数据万象提供的丰富的图片处理服务,广泛应用于腾讯内部各产品。支持对腾讯云对象存储 COS 或第三方源的图片进行处理,提供基础处理能力(图片裁剪、转格式、缩放、打水印等)、图片瘦身能力(Guetzli 压缩、AVIF 转码压缩)、盲水印版权保护能力,同时支持先进的图像 AI 功能(图像增强、图像标签、图像评分、图像修复、商品抠图等),满足多种业务场景下的图片处理需求。
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档