Keras Xception Multi loss 细粒度图像分类

作者: 梦里茶

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关于

这是百度举办的一个关于狗的细粒度分类比赛，比赛链接: http://js.baidu.com/

框架

• Keras
• Tensorflow后端

硬件

• Geforce GTX 1060 6G
• Intel® Core™ i7-6700 CPU
• Memory 8G

模型

• Xception提取深度特征

Xception结构图

• 受这篇Person Re-id论文的启发,在多分类基础上增加一个样本是否相同判断的二分类loss,增加类间距离,减小类内距离
  
  

Keras实现

• 去掉Xception最后用于imagenet分类的全连接层,获取图像深度特征
• 输入两张图片,可能属于相同类也可能属于不同类
• 根据特征和标签进行多分类训练
• 同时以两图是否属于同一类作为二分类标签训练

数据预处理

• 从Baidu云下载数据
  • 训练集: http://pan.baidu.com/s/1slLOqBz Key: 5axb
  • 测试集: http://pan.baidu.com/s/1gfaf9rt Key：fl5n
• 按类别把图片放在不同的目录下，方便ImageDataGenerator的使用
• 因为先前我把图片命名为这种格式"typeid_randhash.jpg"了, 所以我写了这段代码来做图片移动的工作img2keras.py
• 数据预处理还有许多细节要处理，遇到问题的话可以先查看keras的文档，如果还有问题，可以提issue.

训练

• 使用Keras的ImageDataGenerator接口进行数据增广
• 同时使用ImageDataGenerator做数据增广并进行正负样本对采样是一个难点.因为从ImageDataGenerator获得的图片被打乱了.
  遍历数据集找同类样本作为正样本效率很低,幸运的是,在每个batch中,存在同类的样本,所以我们可以通过在同一个batch中交换同类样本的位置,构造出包含正样本对的另一个输入.
• 冻结Xception的卷积层,采用ADMM训练多分类和二分类模型.
• 解冻Xception卷积层的最后两个block(总共有12个block,最后两个block从Xception的105层开始)继续使用SGD训练
• 去掉数据增广,再训练直至收敛

代码

• 单一Xception模型
  • 训练: single_model.py
  • 测试: single_model_test.py
• Multi loss模型
  • 冻结训练全连接层+微调卷积层: froze_fine_tune.py
  • Trick微调: trick_tune.py
  • 测试: baidu_dog_test.py

一些测试结果

• InceptionV3,多分类模型: 0.2502
• Xception,多分类模型: 0.2235
• Xception, 混合模型: 0.211
• Xception, 混合模型,最后去掉数据增广再训练: 0.2045

如果发现代码里有bug，麻烦开个issue告诉我或者来个PR修复一下，万分感谢！