Python通过TensorFlow卷积神经网络实现猫狗识别

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niminba   2021-5-23 02:56   1422   0

这份数据集来源于Kaggle,数据集有12500只猫和12500只狗。在这里简单介绍下整体思路

  1. 处理数据
  2. 设计神经网络
  3. 进行训练测试

1. 数据处理

将图片数据处理为 tf 能够识别的数据格式,并将数据设计批次。

  • 第一步get_files() 方法读取图片,然后根据图片名,添加猫狗 label,然后再将 image和label 放到 数组中,打乱顺序返回
  • 将第一步处理好的图片 和label 数组 转化为 tensorflow 能够识别的格式,然后将图片裁剪和补充进行标准化处理,分批次返回。

新建数据处理文件 ,文件名 input_data.py

import tensorflow as tf
import os 
import numpy as np
def get_files(file_dir):
 cats = []
 label_cats = []
 dogs = []
 label_dogs = []
 for file in os.listdir(file_dir):
 name = file.split(sep='.')
 if 'cat' in name[0]:
 cats.append(file_dir + file)
 label_cats.append(0)
 else:
 if 'dog' in name[0]:
 dogs.append(file_dir + file)
 label_dogs.append(1)
 image_list = np.hstack((cats,dogs))
 label_list = np.hstack((label_cats,label_dogs))
 # print('There are %d cats\nThere are %d dogs' %(len(cats), len(dogs)))
 # 多个种类分别的时候需要把多个种类放在一起,打乱顺序,这里不需要
 # 把标签和图片都放倒一个 temp 中 然后打乱顺序,然后取出来
 temp = np.array([image_list,label_list])
 temp = temp.transpose()
 # 打乱顺序
 np.random.shuffle(temp)
 # 取出第一个元素作为 image 第二个元素作为 label
 image_list = list(temp[:,0])
 label_list = list(temp[:,1])
 label_list = [int(i) for i in label_list] 
 return image_list,label_list
# 测试 get_files
# imgs , label = get_files('/Users/yangyibo/GitWork/pythonLean/AI/猫狗识别/testImg/')
# for i in imgs:
# print("img:",i)
# for i in label:
# print('label:',i)
# 测试 get_files end
# image_W ,image_H 指定图片大小,batch_size 每批读取的个数 ,capacity队列中 最多容纳元素的个数
def get_batch(image,label,image_W,image_H,batch_size,capacity):
 # 转换数据为 ts 能识别的格式
 image = tf.cast(image,tf.string)
 label = tf.cast(label, tf.int32)
 # 将image 和 label 放倒队列里 
 input_queue = tf.train.slice_input_producer([image,label])
 label = input_queue[1]
 # 读取图片的全部信息
 image_contents = tf.read_file(input_queue[0])
 # 把图片解码,channels =3 为彩色图片, r,g ,b 黑白图片为 1 ,也可以理解为图片的厚度
 image = tf.image.decode_jpeg(image_contents,channels =3)
 # 将图片以图片中心进行裁剪或者扩充为 指定的image_W,image_H
 image = tf.image.resize_image_with_crop_or_pad(image, image_W, image_H)
 # 对数据进行标准化,标准化,就是减去它的均值,除以他的方差
 image = tf.image.per_image_standardization(image)
 # 生成批次 num_threads 有多少个线程根据电脑配置设置 capacity 队列中 最多容纳图片的个数 tf.train.shuffle_batch 打乱顺序,
 image_batch, label_batch = tf.train.batch([image, label],batch_size = batch_size, num_threads = 64, capacity = capacity)
 # 重新定义下 label_batch 的形状
 label_batch = tf.reshape(label_batch , [batch_size])
 # 转化图片
 image_batch = tf.cast(image_batch,tf.float32)
 return image_batch, label_batch
# test get_batch
# import matplotlib.pyplot as plt
# BATCH_SIZE = 2
# CAPACITY = 256 
# IMG_W = 208
# IMG_H = 208
# train_dir = '/Users/yangyibo/GitWork/pythonLean/AI/猫狗识别/testImg/'
# image_list, label_list = get_files(train_dir)
# image_batch, label_batch = get_batch(image_list, label_list, IMG_W, IMG_H, BATCH_SIZE, CAPACITY)
# with tf.Session() as sess:
# i = 0
# # Coordinator 和 start_queue_runners 监控 queue 的状态,不停的入队出队
# coord = tf.train.Coordinator()
# threads = tf.train.start_queue_runners(coord=coord)
# # coord.should_stop() 返回 true 时也就是 数据读完了应该调用 coord.request_stop()
# try: 
#  while not coord.should_stop() and i<1:
#   # 测试一个步
#   img, label = sess.run([image_batch, label_batch])
#   for j in np.arange(BATCH_SIZE):
#    print('label: %d' %label[j])
#    # 因为是个4D 的数据所以第一个为 索引 其他的为冒号就行了
#    plt.imshow(img[j,:,:,:])
#    plt.show()
#   i+=1
# # 队列中没有数据
# except tf.errors.OutOfRangeError:
#  print('done!')
# finally:
#  coord.request_stop()
# coord.join(threads)
 # sess.close()

2. 设计神经网络

利用卷积神经网路处理,网络结构为

# conv1 卷积层 1
# pooling1_lrn 池化层 1
# conv2 卷积层 2
# pooling2_lrn 池化层 2
# local3 全连接层 1
# local4 全连接层 2
# softmax 全连接层 3

新建神经网络文件 ,文件名 model.py

#coding=utf-8 
import tensorflow as tf 
def inference(images, batch_size, n_classes): 
 with tf.variable_scope('conv1') as scope: 
  # 卷积盒的为 3*3 的卷积盒,图片厚度是3,输出是16个featuremap
  weights = tf.get_variable('weights', 
щ
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