生成需要的两个文件‘mnist_meta.tsv’和‘sprite’图片
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf
import numpy as np
import os
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
# PROJECTOR需要的日志文件名和地址相关参数
LOG_DIR = 'log'
SPRITE_FILE = 'mnist_sprite.jpg'
META_FIEL = "mnist_meta.tsv"
# 使用给出的MNIST图片列表生成sprite图像
def create_sprite_image(images):
"""Returns a sprite image consisting of images passed as argument. Images should be count x width x height"""
if isinstance(images, list):
images = np.array(images)
img_h = images.shape[1]
img_w = images.shape[2]
# sprite图像可以理解成是小图片平成的大正方形矩阵,大正方形矩阵中的每一个元素就是原来的小图片。于是这个正方形的边长就是sqrt(n),其中n为小图片的数量。
n_plots = int(np.ceil(np.sqrt(images.shape[0])))
# 使用全1来初始化最终的大图片。
spriteimage = np.ones((img_h*n_plots, img_w*n_plots))
for i in range(n_plots):
for j in range(n_plots):
# 计算当前图片的编号
this_filter = i*n_plots + j
if this_filter < images.shape[0]:
# 将当前小图片的内容复制到最终的sprite图像
this_img = images[this_filter]
spriteimage[i*img_h:(i + 1)*img_h,
j*img_w:(j + 1)*img_w] = this_img
return spriteimage
# 加载MNIST数据。这里指定了one_hot=False,于是得到的labels就是一个数字,表示当前图片所表示的数字。
mnist = input_data.read_data_sets("../MNIST_data", one_hot=False)
# 生成sprite图像
to_visualise = 1 - np.reshape(mnist.test.images, (-1, 28, 28))
sprite_image = create_sprite_image(to_visualise)
# 将生成的sprite图片放到相应的日志目录下
path_for_mnist_sprites = os.path.join(LOG_DIR, SPRITE_FILE)
plt.imsave(path_for_mnist_sprites, sprite_image, cmap='gray')
plt.imshow(sprite_image, cmap='gray')
# 生成每张图片对应的标签文件并写道相应的日志目录下
path_for_mnist_metadata = os.path.join(LOG_DIR, META_FIEL)
with open(path_for_mnist_metadata, 'w') as f:
f.write("Index\tLabel\n")
for index, label in enumerate(mnist.test.labels):
f.write("%d\t%d\n"%(index, label))
mnist_inference.py文件的代码
import tensorflow as tf
# 定义神经网络结构相关的参数
INPUT_NODE = 784
OUTPUT_NODE = 10
LAYER1_NODE = 500
# 通过tf.get_variable函数来获取变量。在训练神经网络时会创建这些变量;在测试时会通
# 过保存的模型加载这些变量的取值。而且更加方便的是,因为可以在变量加载时将滑动平均变
# 量重命名,所以可以直接通过相同的名字在训练时使用变量自身,而在测试时使用变量的滑动
# 平均值。在这个函数中也会将变量的正则化损失加入到损失集合。
def get_weight_variable(shape, regularizer):
weights = tf.get_variable(
"weights", shape,
initializer=tf.truncated_normal_initializer(stddev=0.1)
)
# 当给出了正则化生成函数时,将当前变量的正则化损失加入名字为losses的集合。在这里
# 使用了add_to_collection函数将一个张量加入一个集合,而这个集合的名称为losses。
# 这是自定义的集合,不在TensorFlow自动管理的集合列表中。
if regularizer != None:
tf.add_to_collection('losses', regularizer(weights))
return weights
# 定义神经网络的前向传播过程
def inference(input_tensor, regularizer):
# 声明第一层神经网络的变量并完成前向传播过程。
with tf.variable_scope('layer1'):
# 这里通过tf.get_variable或者tf.Variable没有本质区别,因为在训练或者测试
# 中没有在同一个程序中多次调用这个函数。如果在同一个程序中多次调用,在第一次
# 调用之后需要将reuse参数设置为True。
weights = get_weight_variable(
[INPUT_NODE, LAYER1_NODE], regularizer
)
biases = tf.get_variable(
"biases", [LAYER1_NODE],
initializer=tf.constant_initializer(0.0)
)
layer1 = tf.nn.relu(tf.matmul(input_tensor, weights)+biases)
# 类似的声明第二层神经网络的变量并完成前向传播过程。
with tf.variable_scope('layer2'):
weights = get_weight_variable(
[LAYER1_NODE, OUTPUT_NODE], regularizer
)
biases = tf.get_variable(
"biases", [OUTPUT_NODE],
initializer=tf.constant_initializer(0.0)
)
layer2 = tf.matmul(layer1, weights) + biases
# 返回最后前向传播的结果
return layer2
高维向量可视化的py文件代码
import tensorflow as tf
from Chapter11 import mnist_inference
import os
from tensorflow.contrib.tensorboard.plugins import projector
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
batch_size = 128
learning_rate_base = 0.8
learning_rate_decay = 0.99
training_steps = 10000
moving_average_decay = 0.99
log_dir = 'log'
sprite_file = 'mnist_sprite.jpg'
meta_file = 'mnist_meta.tsv'
tensor_name = 'final_logits'
#获取瓶颈层数据,即最后一层全连接层的输出
def train(mnist):
with tf.variable_scope('input'):
x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784],name='x-input')
y_ = tf.placeholder(tf.float32,[None,10],name='y-input')
regularizer = tf.contrib.layers.l2_regularizer(0.0001)
y = mnist_inference.inference(x,regularizer=regularizer)
global_step = tf.Variable(0,trainable=False)
with tf.variable_scope('moving_average'):
ema = tf.train.ExponentialMovingAverage(moving_average_decay,global_step)
ema_op = ema.apply(tf.trainable_variables())
with tf.variable_scope('loss_function'):
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=y,labels=tf.argmax(y_,1)))
with tf.variable_scope('train_step'):
learning_rate = tf.train.exponential_decay(
learning_rate_base,
global_step,
mnist.train.num_examples/batch_size,
learning_rate_decay,
staircase=True
)
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(loss,global_step=global_step)
train_op = tf.group(train_step,ema_op)
with tf.Session() as sess:
sess.run(tf.global_variables_initializer())
for i in range(training_steps):
xs,ys = mnist.train.next_batch(batch_size)
_,loss_value,step = sess.run([train_op,loss,global_step],feed_dict={x:xs,y_:ys})
if step % 100 == 0 :
print('step:{},loss:{}'.format(step,loss_value))
final_result = sess.run(y,feed_dict={x:mnist.test.images})
return final_result
def visualisation(final_result):
#定义一个新向量保存输出层向量的取值
y = tf.Variable(final_result,name=tensor_name)
#定义日志文件writer
summary_writer = tf.summary.FileWriter(log_dir)
#ProjectorConfig帮助生成日志文件
config = projector.ProjectorConfig()
#添加需要可视化的embedding
embedding = config.embeddings.add()
#将需要可视化的变量与embedding绑定
embedding.tensor_name = y.name
#指定embedding每个点对应的标签信息,
#这个是可选的,没有指定就没有标签信息
embedding.metadata_path = meta_file
#指定embedding每个点对应的图像,
#这个文件也是可选的,没有指定就显示一个圆点
embedding.sprite.image_path = sprite_file
#指定sprite图中单张图片的大小
embedding.sprite.single_image_dim.extend([28,28])
#将projector的内容写入日志文件
projector.visualize_embeddings(summary_writer,config)
#初始化向量y,并将其保存到checkpoints文件中,以便于TensorBoard读取
sess = tf.InteractiveSession()
sess.run(tf.global_variables_initializer())
saver = tf.train.Saver()
saver.save(sess,os.path.join(log_dir,'model'),training_steps)
summary_writer.close()
def main(argv=None):
mnist = input_data.read_data_sets('MNIST_data',one_hot=True)
final_result = train(mnist)
visualisation(final_result)
if __name__ == '__main__':
tf.app.run()