由于经常要使用tensorflow进行网络训练,但是在用的时候每次都要把模型重新跑一遍,这样就比较麻烦;另外由于某些原因程序意外中断,也会导致训练结果拿不到,而保存中间训练过程的模型可以以便下次训练时继续使用。
所以练习了tensorflow的save model和load model。
参考于http://cv-tricks.com/tensorflow-tutorial/save-restore-tensorflow-models-quick-complete-tutorial/,这篇教程简单易懂!!
# 首先定义saver类
saver = tf.train.Saver(max_to_keep=4)
# 定义会话
with tf.Session() as sess:
sess.run(tf.global_variables_initializer())
print "------------------------------------------------------"
for epoch in range(300):
if epoch % 10 == 0:
print "------------------------------------------------------"
# 保存模型
saver.save(sess, "model/my-model", global_step=epoch)
print "save the model"
# 训练
sess.run(train_step)
print "------------------------------------------------------"
注意点:
创建saver时,可以指定需要存储的tensor,如果没有指定,则全部保存。
创建saver时,可以指定保存的模型个数,利用max_to_keep=4,则最终会保存4个模型(下图中我保存了160、170、180、190step共4个模型)。
saver.save()函数里面可以设定global_step,说明是哪一步保存的模型。
程序结束后,会生成四个文件:存储网络结构.meta、存储训练好的参数.data和.index、记录最新的模型checkpoint。
如:
def load_model():
with tf.Session() as sess:
saver = tf.train.import_meta_graph('model/my-model-290.meta')
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint("model/"))
注意点:
首先import_meta_graph,这里填的名字meta文件的名字。然后restore时,是检查checkpoint,所以只填到checkpoint所在的路径下即可,不需要填checkpoint,不然会报错“ValueError: Can’t load save_path when it is None.”。
后面根据具体例子,介绍如何利用加载后的模型得到训练的结果,并进行预测。
首先,上代码。
import tensorflow as tf
import numpy as np
def train_model():
# prepare the data
x_data = np.random.rand(100).astype(np.float32)
print x_data
y_data = x_data * 0.1 + 0.2
print y_data
# define the weights
W = tf.Variable(tf.random_uniform([1], -20.0, 20.0), dtype=tf.float32, name='w')
b = tf.Variable(tf.random_uniform([1], -10.0, 10.0), dtype=tf.float32, name='b')
y = W * x_data + b
# define the loss
loss = tf.reduce_mean(tf.square(y - y_data))
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.5).minimize(loss)
# save model
saver = tf.train.Saver(max_to_keep=4)
with tf.Session() as sess:
sess.run(tf.global_variables_initializer())
print "------------------------------------------------------"
print "before the train, the W is %6f, the b is %6f" % (sess.run(W), sess.run(b))
for epoch in range(300):
if epoch % 10 == 0:
print "------------------------------------------------------"
print ("after epoch %d, the loss is %6f" % (epoch, sess.run(loss)))
print ("the W is %f, the b is %f" % (sess.run(W), sess.run(b)))
saver.save(sess, "model/my-model", global_step=epoch)
print "save the model"
sess.run(train_step)
print "------------------------------------------------------"
def load_model():
with tf.Session() as sess:
saver = tf.train.import_meta_graph('model/my-model-290.meta')
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint("model/"))
print sess.run('w:0')
print sess.run('b:0')
train_model()
load_model()
首先定义了y=ax+b的线性关系,a=0.1,b=0.2,然后给定训练数据集,w是-20.0到20.0之间的任意数,b是-10.0到10.0之间的任意数。
然后定义损失函数,定义随机梯度下降训练器。
定义saver后进入训练阶段,边训练边保存模型。并输出中间的训练loss,w和b。可以看到w和b在逐步接近我们设定的0.1和0.2。
在load_model函数中,我们首先利用第2小节中的方法加载模型,然后就可以根据模型中权值的名字,打印其结果。
注意:
这里说明一点,如何知道tensor的名字,最好是定义tensor的时候就指定名字,如上面代码中的name='w'
,如果你没有定义name,tensorflow也会设置name,只不过这个name就是根据你的tensor或者操作的性质,像上面的w,这是“Variable:0”,loss则是“Mean:0”。所以最好还是自己定义好name。
最后给出结果:
首先,上代码:
import tensorflow as tf
import numpy as np
import os
def load_data(resultpath):
datapath = os.path.join(resultpath, "data10_4.npz")
if os.path.exists(datapath):
data = np.load(datapath)
X, Y = data["X"], data["Y"]
else:
X = np.array(np.arange(30720)).reshape(10, 32, 32, 3)
Y = [0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 2, 0]
X = X.astype('float32')
Y = np.array(Y)
np.savez(datapath, X=X, Y=Y)
print('Saved dataset to dataset.npz.')
print('X_shape:{}\nY_shape:{}'.format(X.shape, Y.shape))
return X, Y
def define_model(x):
x_image = tf.reshape(x, [-1, 32, 32, 3])
print x_image.shape
def weight_variable(shape):
initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
return tf.Variable(initial, name="w")
def bias_variable(shape):
initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
return tf.Variable(initial, name="b")
def conv3d(x, W):
return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')
def max_pool_2d(x):
return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 3, 3, 1], strides=[1, 3, 3, 1], padding='SAME')
with tf.variable_scope("conv1"): # [-1,32,32,3]
weights = weight_variable([3, 3, 3, 32])
biases = bias_variable([32])
conv1 = tf.nn.relu(conv3d(x_image, weights) + biases)
pool1 = max_pool_2d(conv1) # [-1,11,11,32]
with tf.variable_scope("conv2"):
weights = weight_variable([3, 3, 32, 64])
biases = bias_variable([64])
conv2 = tf.nn.relu(conv3d(pool1, weights) + biases)
pool2 = max_pool_2d(conv2) # [-1,4,4,64]
with tf.variable_scope("fc1"):
weights = weight_variable([4 * 4 * 64, 128]) # [-1,1024]
biases = bias_variable([128])
fc1_flat = tf.reshape(pool2, [-1, 4 * 4 * 64])
fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(fc1_flat, weights) + biases)
fc1_drop = tf.nn.dropout(fc1, 0.5) # [-1,128]
with tf.variable_scope("fc2"):
weights = weight_variable([128, 4])
biases = bias_variable([4])
fc2 = tf.matmul(fc1_drop, weights) + biases # [-1,4]
return fc2
def train_model():
x = tf.placeholder(tf.float32, shape=[None, 32, 32, 3], name="x")
y_ = tf.placeholder('int64', shape=[None], name="y_")
initial_learning_rate = 0.001
y_fc2 = define_model(x)
y_label = tf.one_hot(y_, 4, name="y_labels")
loss_temp = tf.losses.softmax_cross_entropy(onehot_labels=y_label, logits=y_fc2)
cross_entropy_loss = tf.reduce_mean(loss_temp)
train_step = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=initial_learning_rate, beta1=0.9, beta2=0.999,
epsilon=1e-08).minimize(cross_entropy_loss)
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_fc2, 1), tf.argmax(y_label, 1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32))
# save model
saver = tf.train.Saver(max_to_keep=4)
tf.add_to_collection("predict", y_fc2)
with tf.Session() as sess:
sess.run(tf.global_variables_initializer())
print "------------------------------------------------------"
X, Y = load_data("model1/")
X = np.multiply(X, 1.0 / 255.0)
for epoch in range(200):
if epoch % 10 == 0:
print "------------------------------------------------------"
train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={x: X, y_: Y})
train_loss = cross_entropy_loss.eval(feed_dict={x: X, y_: Y})
print ("after epoch %d, the loss is %6f" % (epoch, train_loss))
print ("after epoch %d, the acc is %6f" % (epoch, train_accuracy))
saver.save(sess, "model1/my-model", global_step=epoch)
print "save the model"
train_step.run(feed_dict={x: X, y_: Y})
print "------------------------------------------------------"
def load_model():
# prepare the test data
X = np.array(np.arange(6144, 12288)).reshape(2, 32, 32, 3)
Y = [3, 1]
Y = np.array(Y)
X = X.astype('float32')
X = np.multiply(X, 1.0 / 255.0)
with tf.Session() as sess:
# load the meta graph and weights
saver = tf.train.import_meta_graph('model1/my-model-190.meta')
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint("model1/"))
# get weights
graph = tf.get_default_graph()
fc2_w = graph.get_tensor_by_name("fc2/w:0")
fc2_b = graph.get_tensor_by_name("fc2/b:0")
print "------------------------------------------------------"
print sess.run(fc2_w)
print "#######################################"
print sess.run(fc2_b)
print "------------------------------------------------------"
input_x = graph.get_operation_by_name("x").outputs[0]
feed_dict = {"x:0":X, "y_:0":Y}
y = graph.get_tensor_by_name("y_labels:0")
yy = sess.run(y, feed_dict)
print yy
print "the answer is: ", sess.run(tf.argmax(yy, 1))
print "------------------------------------------------------"
pred_y = tf.get_collection("predict")
pred = sess.run(pred_y, feed_dict)[0]
print pred, '\n'
pred = sess.run(tf.argmax(pred, 1))
print "the predict is: ", pred
print "------------------------------------------------------"
acc = graph.get_operation_by_name("acc")
acc = sess.run(acc, feed_dict)
print "the accuracy is: ", acc
print "------------------------------------------------------"
#train_model()
load_model()
定义了一个简单的卷积神经网络:有两个卷积层、两个池化层和两个全连接层。
加载的数据是无意义的数据,模拟的是10张32x32的RGB图像,共4个类别0、1、2、3。
在train_model中,定义了一下可能需要的tensor或操作的name,以便加载模型后使用。
在定义saver时,对要预测的值fc2添加了进去,并定义name为“predict”,以便在预测时使用。
在load_model中,输出了一些中间结果,如最后一层的W和b的值。然后根据随机创建的测试数据集,模拟2张32x32的RGB图,预测这两张图像的类别,放入feed_dict,输出预测结果。
首先返回了测试数据的真实标签。
返回的是一个2位矩阵,第一行是第一个图像的结果,长度为4,因为有4个种类,第二行是第二张图像的结果。所以我们要将这个返回我们熟悉的0、1、2、3,只要返回最大值的下标即可。使用tf.argmax即可。
返回准确度,不知道为什么,是None,后面再找找问题出在哪。
给出输出结果:
虽然我们的训练数据和测试数据都是随机无意义的数,所以这个预测结果也不必认真纠结。
使用已经预训练好的模型,自己fine-tuning。
1、首先获得pre-traing的graph结构,saver = tf.train.import_meta_graph('my_test_model-1000.meta')
2、加载参数,saver.restore(sess,tf.train.latest_checkpoint('./'))
3、准备feed_dict,新的训练数据或者测试数据。这样就可以使用同样的模型,训练或者测试不同的数据。
4、如果想在已有的网络结构上添加新的层,如前面卷积网络,获得fc2时,然后添加了一个全连接层和输出层。
pred_y = graph.get_tensor_by_name("fc2/add:0")
## add the new layers
weights = tf.Variable(tf.truncated_normal([4, 6], stddev=0.1), name="w")
biases = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[6]), name="b")
conv1 = tf.matmul(pred_y, weights) + biases
output1 = tf.nn.softmax(conv1)
5、只要加载模型的前一部分,然后从后面开始fine-tuning。
# pre-train and fine-tuning
fc2 = graph.get_tensor_by_name("fc2/add:0")
fc2 = tf.stop_gradient(fc2) # stop the gradient compute
fc2_shape = fc2.get_shape().as_list()
# fine -tuning
new_nums = 6
weights = tf.Variable(tf.truncated_normal([fc2_shape[1], new_nums], stddev=0.1), name="w")
biases = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[new_nums]), name="b")
conv2 = tf.matmul(fc2, weights) + biases
output2 = tf.nn.softmax(conv2)
1、.meta文件:一个协议缓冲,保存tensorflow中完整的graph、variables、operation、collection。
2、checkpoint文件:一个二进制文件,包含了weights, biases, gradients和其他variables的值。但是0.11版本后的都修改了,用.data和.index保存值,用checkpoint记录最新的记录。
3、在进行保存时,因为meta中保存的模型的graph,这个是一样的,只需保存一次就可以,所以可以设置saver.save(sess, 'my-model', write_meta_graph=False)
即可。
4、如果想设置每多长时间保存一次,可以设置saver = tf.train.Saver(keep_checkpoint_every_n_hours=2)
,这个是每2个小时保存一次。
5、如果不想保存所有变量,可以在创建saver实例时,指定保存的变量,可以以list或者dict的类型保存。如:
w1 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[2]), name='w1')
w2 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[5]), name='w2')
saver = tf.train.Saver([w1,w2])
6、