keras笔记(3)-猫狗数据集上的训练以及单张图片多张图片的测试

之前也写过关于使用tensorflow在猫狗数据集上的训练，想要学习的可以看一下

数据集下载

猫狗数据集：https://pan.baidu.com/s/13hw4LK8ihR6-6-8mpjLKDA   密码：dmp4

代码

对于猫狗数据上的训练，存在一点问题在与不能够将所有的训练集读入到内存，这时候需要用到keras中的

model.fit_generator()

 接下来还是看代码吧

from keras.models import Sequential
from keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense, Dropout
from keras.optimizers import RMSprop

from keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator



#下面的一部分是进行数据预处理
import os
import shutil

dataset_dir = 'kaggle/train/'
train_cats_dir = 'kaggle/train/cats/'
train_dogs_dir = 'kaggle/train/dogs/'
validation_cats_dir = 'kaggle/validation/cats/'
validation_dogs_dir = 'kaggle/validation/dogs/'

if not os.path.exists(train_cats_dir):
    os.mkdir(train_cats_dir)
if not os.path.exists(train_dogs_dir):
    os.mkdir(train_dogs_dir)
if not os.path.exists(validation_cats_dir):
    os.mkdir('kaggle/validation/')
    os.mkdir(validation_cats_dir)
if not os.path.exists(validation_dogs_dir):
    os.mkdir(validation_dogs_dir)

cat_count = 0
dog_count = 0

image_list = os.listdir(dataset_dir)
for image in image_list:
    print(image)
    animal = image.split('.')[0]
    image_path = os.path.join(dataset_dir, image)
    if animal == 'cat':
        cat_count += 1
        if cat_count % 5 == 0:
            shutil.move(image_path, validation_cats_dir)
        else:
            shutil.move(image_path, train_cats_dir)
    if animal == 'dog':
        dog_count += 1
        if dog_count % 5 == 0:
            shutil.move(image_path, validation_dogs_dir)
        else:
            shutil.move(image_path, train_dogs_dir)


train_dir = 'kaggle/train/'
validation_dir = 'kaggle/validation/'

train_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1. / 255)
validation_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1. / 255)


train_generator = train_datagen.flow_from_directory(
    train_dir,  # target directory
    target_size=(150, 150),  # resize图片
    batch_size=20,
    class_mode='binary'
)

validation_generator = validation_datagen.flow_from_directory(
    validation_dir,
    target_size=(150, 150),
    batch_size=20,
    class_mode='binary'
)

for data_batch, labels_batch in train_generator:
    print('data batch shape:', data_batch.shape)
    print('labels batch shape:', labels_batch.shape)
    break

model = Sequential()
model.add(Conv2D(32, (3, 3), activation='relu',
                 input_shape=(150, 150, 3)))
model.add(MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D((2, 2)))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(512, activation='relu'))
model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

print(model.summary())

model.compile(loss='binary_crossentropy',
              optimizer=RMSprop(lr=1e-4),
              metrics=['acc'])


hist = model.fit_generator(
    train_generator,
    steps_per_epoch=100,
    epochs=30,
    validation_data=validation_generator,
    validation_steps=50)

model.save('cat_and_dog.h5')

上面的代码首先将kaggle/train/中的数据集分成两个部分，一部分是train的，一部分是validation的。因为model.fit_generator()函数的需求，还需要将train集中的猫狗数据分别放在kaggle/train/cats/和kaggle/train/dogs/；同理也需要将validation中的数据这样处理。然后就可以直接训练了。

注释：如果不成功的话，最好删除生成的kaggle文件，然后放上原始的kaggle文件。

解释

需要解释的估计就是model.fit_generator() 

还有关于ImageDataGenerator的使用方法

fit_generator

fit_generator(self, generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)

使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据，按批次训练模型。

生成器与模型并行运行，以提高效率。 例如，这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强，以在 GPU 上训练模型。

keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序， 以及当 use_multiprocessing=True 时 ，保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。

参数

• generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence)。 生成器的输出应该为以下之一：
• 一个 (inputs, targets) 元组
• 一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 所有的数组都必须包含同样数量的样本。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时，记一个 epoch 结束。
• steps_per_epoch: 在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数（批次样本）。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence：如果未指定，将使用len(generator) 作为步数。
• epochs: 整数，数据的迭代总轮数。请注意，与 initial_epoch 一起，参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮，而是到第 epochs 轮停止训练。
• verbose: 日志显示模式。0，1 或 2。
• callbacks: 在训练时调用的一系列回调函数。
• validation_data: 它可以是以下之一：
• 验证数据的生成器或 Sequence 实例
• 一个 (inputs, targets) 元组
• 一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
• validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence：如果未指定，将使用len(generator) 作为步数。
• class_weight: 将类别映射为权重的字典。
• max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
• workers: 使用的最大进程数量。
• use_multiprocessing: 如果 True，则使用基于进程的多线程。 请注意，因为此实现依赖于多进程，所以不应将不可传递的参数传递给生成器，因为它们不能被轻易地传递给子进程。
• shuffle: 是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。
• initial_epoch: 开始训练的轮次（有助于恢复之前的训练）。

返回

一个 History 对象。

   

问题

使用这种方法进行训练，感觉标签就是文件夹的个数，对于大规模的数据训练还是不怎么好用，可以使用接下来的博客，可以将所有图片的地址保存到内存中，然后进行训练。这样就不会出现内存不足的情况了

 

单张图片多张图片的测试

直接代码吧

import os
from keras.models import load_model
from keras.preprocessing import image
import  matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np



#单张图片的识别
model = load_model('cats_and_dogs_small_1.h5')

img = image.load_img('kaggle/test1/2.jpg', target_size=(150, 150))
# plt.imshow(img)
# plt.show()

#【3】将图片转化为4d tensor形式
x = image.img_to_array(img)
print(x.shape) #(224, 224, 3)
x = np.expand_dims(x, axis=0)
print(x.shape) #(1, 224, 224, 3)

pres = model.predict(x)
print(int(pres[0][0]))
if int(pres[0][0]) > 0.5:
    print('识别的结果是狗')



#多张图片的识别,这里买可以从kaggle/test1/中复制几张图片放到一个新建的文件夹test中，然后进行测试
#如果加载kaggle/test1/中的全部分会超出内存，当然也可以使用训练时候的策略进行测试
file_list = os.listdir('test_image/')
images = []

for file in file_list:
    # print(file)
    img = image.load_img(os.path.join('test_image/', file), target_size=(150, 150))
    img = image.img_to_array(img)
    img = np.expand_dims(img, axis=0)
    images.append(img)

x_train = np.array(images, dtype="float") / 255.0
x = np.concatenate([x for x in x_train])

#预测
y = model.predict(x)


#根据结果可以看出来，0代表的是猫，1代表的是狗。
# 同时也可以从训练cats_and_dogs_small/train/里面文件的顺序知道类别代表的信息

for i in range(len(file_list)):
    print(y[i][0])
    # print('image class:', int(y[i]))
    # print('image class:', round(y[i]))
    if y[i][0] > 0.5:
        print('image {} class:'.format(file_list[i]), 1)
    else:
        print('image {} class:'.format(file_list[i]), 0)