tebsorflow2.0 tf.keras猫狗识别(1)(上)

简介: 1. 简单介绍本文的应用场景是二分类问题,采用的数据集为猫狗分类数据集,为了减少训练时间,训练集图片有2123张,验证集有909 张图片,测试的图片有1000张,分为猫和狗两个类别,图片已经放置在dc_2000文件夹下面。

1. 简单介绍

本文的应用场景是二分类问题,采用的数据集为猫狗分类数据集,为了减少训练时间,训练集图片有2123张,验证集有909 张图片,测试的图片有1000张,分为猫和狗两个类别,图片已经放置在dc_2000文件夹下面。

2 加载图片

2.1 导入相关包并加载图片

# 导入相关包
from google.colab import drive
drive.mount('/content/gdrive')
import os
os.chdir("/content/gdrive/My Drive/Colab Notebooks/tensorflow")
import tensorflow as tf
print('Tensorflow version: {}'.format(tf.__version__))
from tensorflow import keras
import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
import numpy as np
import pathlib
#配置数据集路径
path_root = os.path.join(os.path.realpath("."),"DS","dc_2000")
data_dir = pathlib.Path(path_root)
#数量构成
train_image_count = len(list(data_dir.glob('train/*/*.jpg')))
test_image_count = len(list(data_dir.glob('test/*/*.jpg')))
CLASS_NAMES = np.array([item.name for item in data_dir.glob('train/*')])
print("训练集的数量:{}\n验证集的数量:{}\n数据集类别:{}".format(train_image_count,test_image_count,CLASS_NAMES))
#保存文件的路径,随机打乱
import random  
train_all_image_path = list(data_dir.glob("train/*/*"))
test_all_image_path = list(data_dir.glob("test/*/*"))
train_all_image_path = [str(path) for path in train_all_image_path]
test_all_image_path = [str(path) for path in test_all_image_path]
random.shuffle(train_all_image_path)
random.shuffle(test_all_image_path)
训练集的数量:3032
验证集的数量:1000
数据集类别:['cat' 'dog']

2.2 读取图片

#确定每个图像的标签
lable_names = sorted(item.name for item in data_dir.glob("train/*/"))
#为每个标签分配索引,构建字典
lable_to_index = dict((name,index) for index,name in enumerate(lable_names))
print(lable_to_index)
#创建一个列表,包含每个文件的标签索引
train_image_label = [lable_to_index[pathlib.Path(path).parent.name] for path in train_all_image_path]
test_image_label = [lable_to_index[pathlib.Path(path).parent.name] for path in test_all_image_path]
#包装为函数,以备后用
def preprocess_image(image):
    image = tf.image.decode_jpeg(image, channels=3)
    image = tf.image.resize(image, [200, 200])
    image /= 255.0  # normalize to [0,1] range
    return image
#加载图片
def load_and_preprocess_image(path):
    image = tf.io.read_file(path)
    return preprocess_image(image)
image_path = test_all_image_path[11]
label = test_image_label[11]
plt.imshow(load_and_preprocess_image(image_path))
plt.grid(False)
##plt.xlabel(caption_image(image_path))
plt.title(lable_names[label].title())
plt.axis("off")
print()
{'cat': 0, 'dog': 1}

3. 图片预处理

在这一部分我们采用from_tensor_slices的方法对图片数据集进行构建,对比tf1.x版本采用队列形式读取数据,这一种方法比较简单切易于理解。并构建(图片,标签)对数据集

#构建一个tf.data.Dataset
#一个图片数据集构建 tf.data.Dataset 最简单的方法就是使用 from_tensor_slices 方法。
#将字符串数组切片,得到一个字符串数据集:
train_path_ds =  tf.data.Dataset.from_tensor_slices(train_all_image_path)
print(train_path_ds)
test_path_ds =  tf.data.Dataset.from_tensor_slices(test_all_image_path)
#现在创建一个新的数据集,通过在路径数据集上映射 preprocess_image来动态加载和格式化图片。
AUTOTUNE = tf.data.experimental.AUTOTUNE
train_image_ds = train_path_ds.map(load_and_preprocess_image,num_parallel_calls=AUTOTUNE)
test_image_ds = test_path_ds.map(load_and_preprocess_image,num_parallel_calls=AUTOTUNE)
train_lable_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(tf.cast(train_image_label,tf.int64))
test_lable_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(tf.cast(test_image_label,tf.int64))
for label in train_lable_ds.take(5):
    print(lable_names[label.numpy()])
#%%构建一个(图片,标签)对数据集
#因为这些数据集顺序相同,可以将他们打包起来
image_label_ds = tf.data.Dataset.zip((train_image_ds,train_lable_ds))
test_data = tf.data.Dataset.zip((test_image_ds,test_lable_ds))
print(test_data)
#注意:当你拥有形似 all_image_labels 和 all_image_paths 的数组,tf.data.dataset.Dataset.zip 的替代方法是将这对数组切片
# =================================im============================================
# ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((all_image_path,all_image_label))
# def load_and_preprocess_from_path_label(path, label):  
#     return load_and_preprocess_image(path),label
# image_label_ds = ds.map(load_and_preprocess_from_path_label)    
# =============================================================================
<TensorSliceDataset shapes: (), types: tf.string>
cat
dog
cat
dog
cat
<ZipDataset shapes: ((200, 200, 3), ()), types: (tf.float32, tf.int64)>

4. 训练阶段

4.1 设置验证集与数据集

#%%设置训练数据和验证集数据的大小
test_count = int(train_image_count*0.3)
train_count = train_image_count - test_count
print(test_count,train_count)
#跳过test_count个
train_dataset = image_label_ds.skip(test_count)
test_dataset = image_label_ds.take(test_count)
batch_size = 32
# 设置一个和数据集大小一致的 shuffle buffer size(随机缓冲区大小)以保证数据被充分打乱。
train_ds = train_dataset.shuffle(buffer_size=train_count).repeat().batch(batch_size)
test_ds = test_dataset.batch(batch_size)
909 2123
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