github地址:https://github.com/haoxinl/face_detect
博客地址:http://haoxinl.club/2018/02/19/face-detect-3/
前言
本文主要介绍数据的导入以及模型的构建与训练
依赖库
- sklearn
- keras
- random
- cv2
- numpy
- os
都比较常用，不多介绍
正文
数据的读取
主要功能:
输入一个文件路径，对其下的每个文件夹下的图片读取，并对每个文件夹给一个不同的Label
返回一个img的list,返回一个对应label的list,返回一下有几个文件夹（有几种label)
代码如下:
import os
import cv2
import numpy as np
def read_file(path):
img_list = []
label_list = []
dir_counter = 0
IMG_SIZE = 128
#对路径下的所有子文件夹中的所有jpg文件进行读取并存入到一个list中
for child_dir in os.listdir(path):
child_path = os.path.join(path, child_dir)
for dir_image in os.listdir(child_path):
if dir_image.endswith('jpg'):
img = cv2.imread(os.path.join(child_path, dir_image))
resized_img = cv2.resize(img, (IMG_SIZE, IMG_SIZE))
recolored_img = cv2.cvtColor(resized_img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
img_list.append(recolored_img)
label_list.append(dir_counter)
dir_counter += 1
# 返回的img_list转成了 np.array的格式
img_list = np.array(img_list)
return img_list,label_list,dir_counter
#读取训练数据集的文件夹，把他们的名字返回给一个list
def read_name_list(path):
name_list = []
for child_dir in os.listdir(path):
name_list.append(child_dir)
return name_list
接着我们构建一个dataset类:
from read_data import read_file
from sklearn.model_selection import train_test_split
from keras.utils import np_utils
import random
#建立一个用于存储和格式化读取训练数据的类
class DataSet(object):
def __init__(self,path):
self.num_classes = None
self.X_train = None
self.X_test = None
self.Y_train = None
self.Y_test = None
self.img_size = 128
self.extract_data(path) #在这个类初始化的过程中读取path下的训练数据
def extract_data(self,path):
#根据指定路径读取出图片、标签和类别数
imgs,labels,counter = read_file(path)
#将数据集打乱随机分组
X_train,X_test,y_train,y_test = train_test_split(imgs,labels,test_size=0.2,random_state=random.randint(0, 100))
#重新格式化和标准化
# 本案例是基于thano的，如果基于tensorflow的backend需要进行修改
X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], self.img_size, self.img_size,1)/255.0
X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0], self.img_size, self.img_size,1) / 255.0
X_train = X_train.astype('float32')
X_test = X_test.astype('float32')
#将labels转成 binary class matrices
Y_train = np_utils.to_categorical(y_train, num_classes=counter)
Y_test = np_utils.to_categorical(y_test, num_classes=counter)
#将格式化后的数据赋值给类的属性上
self.X_train = X_train
self.X_test = X_test
self.Y_train = Y_train
self.Y_test = Y_test
self.num_classes = counter
def check(self):
print('num of dim:', self.X_test.ndim)
print('shape:', self.X_test.shape)
print('size:', self.X_test.size)
print('num of dim:', self.X_train.ndim)
print('shape:', self.X_train.shape)
print('size:', self.X_train.size)
模型训练
读入数据后我们便可以开始模型构建以及训练了
from dataSet import DataSet
from keras.models import Sequential,load_model
from keras.layers import Dense,Activation,Convolution2D,MaxPooling2D,Flatten,Dropout
import numpy as np
#建立一个基于CNN的人脸识别模型
class Model(object):
FILE_PATH = "model\model.h5" #模型进行存储和读取的地方
IMAGE_SIZE = 128 #模型接受的人脸图片一定得是128*128的
def __init__(self):
self.model = None
#读取实例化后的DataSet类作为进行训练的数据源
def read_trainData(self,dataset):
self.dataset = dataset
#建立一个CNN模型，一层卷积、一层池化、一层卷积、一层池化、抹平之后进行全链接、最后进行分类
def build_model(self):
self.model = Sequential()
self.model.add(
Convolution2D(
filters=32,
kernel_size=(5, 5),
padding='same',
dim_ordering='th',
input_shape=self.dataset.X_train.shape[1:]
)
)
self.model.add(Activation('relu'))
self.model.add(
MaxPooling2D(
pool_size=(2, 2),
strides=(2, 2),
padding='same'
)
)
self.model.add(Convolution2D(filters=64, kernel_size=(5, 5), padding='same'))
self.model.add(Activation('relu'))
self.model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2), strides=(2, 2), padding='same'))
self.model.add(Flatten())
self.model.add(Dense(512))
self.model.add(Activation('relu'))
self.model.add(Dense(self.dataset.num_classes))
self.model.add(Activation('softmax'))
self.model.summary()
#进行模型训练的函数，具体的optimizer、loss可以进行不同选择
def train_model(self):
self.model.compile(
optimizer='adam', #有很多可选的optimizer，例如RMSprop,Adagrad，你也可以试试哪个好，我个人感觉差异不大
loss='categorical_crossentropy', #你可以选用squared_hinge作为loss看看哪个好
metrics=['accuracy'])
#epochs、batch_size为可调的参数，epochs为训练多少轮、batch_size为每次训练多少个样本
self.model.fit(self.dataset.X_train,self.dataset.Y_train,epochs=15,batch_size=32)
def evaluate_model(self):
print('\nTesting---------------')
loss, accuracy = self.model.evaluate(self.dataset.X_test, self.dataset.Y_test)
print('test loss;', loss)
print('test accuracy:', accuracy)
def save(self, file_path=FILE_PATH):
print('Model Saved.')
self.model.save(file_path)
def load(self, file_path=FILE_PATH):
print('Model Loaded.')
self.model = load_model(file_path)
#需要确保输入的img得是灰化之后（channel =1 )且 大小为IMAGE_SIZE的人脸图片
def predict(self,img):
img = img.reshape((1, self.IMAGE_SIZE, self.IMAGE_SIZE,1))
img = img.astype('float32')
img = img/255.0
result = self.model.predict_proba(img) #测算一下该img属于某个label的概率
max_index = np.argmax(result) #找出概率最高的
return max_index,result[0][max_index] #第一个参数为概率最高的label的index,第二个参数为对应概率
训练及评估可以如下方式
if __name__ == '__main__':
dataset = DataSet('face')
model = Model()
model.read_trainData(dataset)
model.build_model()
model.train_model()
model.evaluate_model()
model.save()
结语
这部分内容较多，这里只贴出代码肯定很难理解，因此基础知识还请自行学习，详情还请查阅我的github：https://github.com/haoxinl/face_detect