使用TensorFlow和Keras创建猫狗图片深度学习分类器

2023-05-15,

在本文中，我们将使用TensorFlow和Keras创建一个图像分类器，可以区分猫和狗的图像。为了做到这一点，我们将使用TensorFlow数据集中的cats_vs_dogs数据集。该数据集由25000张打过标签的猫和狗的图像组成，其中80%的图像用于训练，10%用于验证，10%用于测试。

加载数据

我们从使用TensorFlow Datasets加载数据集开始。将数据集拆分为训练集、验证集和测试集，分别占数据的80%、10%和10%，并定义一个函数来显示数据集中的一些样本图像。

import TensorFlow as tf import matplotlib.pyplot as plt import tensorflow_datasets as tfds # 加载数据 (train_data, validation_data, test_data), info = tfds.load('cats_vs_dogs', split=['train[:80%]', 'train[80%:90%]', 'train[90%:]'], with_info=True, as_supervised=True) # 获取图像的标签 label_names = info.features['label'].names # 定义一个函数来显示一些样本图像 plt.figure(figsize=(10, 10)) for i, (image, label) in enumerate(train_data.take(9)): ax = plt.subplot(3, 3, i + 1) plt.imshow(image) plt.title(label_names[label]) plt.axis('off')

预处理数据

在训练模型之前，需要对数据进行预处理。将把图片的大小调整为150x150像素的统一尺寸，将像素值归一化为0和1之间，并对数据进行批处理，这样就可以将其分批导入模型中。

IMG_SIZE = 150 def format_image(image, label): image = tf.cast(image, tf.float32) / 255.0 # Normalize the pixel values image = tf.image.resize(image, (IMG_SIZE, IMG_SIZE)) # Resize to the desired size return image, label batch_size = 32 train_data = train_data.map(format_image).shuffle(1000).batch(batch_size) validation_data = validation_data.map(format_image).batch(batch_size) test_data = test_data.map(format_image).batch(batch_size)

搭建模型

本文将使用预先训练好的MobileNet V2模型作为基础模型，并在其中添加一个全局平均池化层和一个紧密层来进行分类。本文将冻结基础模型的权重，以便在训练期间只更新顶层的权重。

base_model = tf.Keras.applications.MobileNetV2(input_shape=(IMG_SIZE, IMG_SIZE, 3), include_top=False, weights='imagenet') base_model.trainable = False global_average_layer = tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D() prediction_layer = tf.keras.layers.Dense(1) model = tf.keras.Sequential([ base_model, global_average_layer, prediction_layer ]) model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.RMSprop(lr=0.0001), loss=tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True), metrics=['accuracy']) 训练模型

本文将对模型进行3个周期的训练，并在每个周期之后在验证集上对其进行验证。我们将在训练后保存模型，这样就可以在以后的测试中使用它。

global_average_layer = tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D() prediction_layer = tf.keras.layers.Dense(1) model = tf.keras.Sequential([ base_model, global_average_layer, prediction_layer ]) model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.RMSprop(lr=0.0001), loss=tf.keras.losses.BinaryCrossentropy(from_logits=True), metrics=['accuracy']) history = model.fit(train_data, epochs=3, validation_data=validation_data)

模型历史

如果想知道Mobilenet V2层是如何工作的，如下图所示是该层的一个结果。

评估模型

训练完成后将在测试集上评估该模型，看看它在新数据上的表现如何。

loaded_model = tf.keras.models.load_model('cats_vs_dogs.h5') test_loss, test_accuracy = loaded_model.evaluate(test_data) print('Test accuracy:', test_accuracy) 进行预测

最后，本文将使用该模型对测试集中的一些样本图像进行预测，并显示结果。

for image , _ in test_.take(90) : pass pre = loaded_model.predict(image) plt.figure(figsize = (10 , 10)) j = None for value in enumerate(pre) : plt.subplot(7,7,value[0]+1) plt.imshow(image[value[0]]) plt.xticks([]) plt.yticks([]) if value[1] > pre.mean() : j = 1 color = 'blue' if j == _[value[0]] else 'red' plt.title('dog' , color = color) else : j = 0 color = 'blue' if j == _[value[0]] else 'red' plt.title('cat' , color = color) plt.show()

大功告成！我们通过使用TensorFlow和Keras创建了一个图像分类器，可以区分猫和狗的图像。通过一些调整和微调，也可以将这种方法应用于其他图像分类问题。

PS:本文来源：使用TensorFlow和Keras创建猫狗图片深度学习分类器,TensorFlow,Keras,深度学习,人工智能,作者：学研君