使用数据增强

# 定义一个包含dropout的新卷积神经网络
# 定义一个包含dropout的新卷积神经网络
from keras import layers
from keras import models
model = models.Sequential()
model.add(layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu',
                        input_shape=(150, 150, 3)))
model.add(layers.MaxPool2D((2, 2)))
model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'))
model.add(layers.MaxPool2D((2, 2)))
model.add(layers.Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(layers.MaxPool2D((2, 2)))
model.add(layers.Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'))
model.add(layers.MaxPool2D((2, 2)))
model.add(layers.Flatten())
model.add(layers.Dropout(0.5))  # 添加dropout正则化
model.add(layers.Dense(512, activation='relu'))
model.add(layers.Dense(1, activation='sigmoid'))

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

添加 Dropout 层，进一步降低过拟合。

# 利用数据增强生成器训练卷积神经网络
from keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator
train_datagen = ImageDataGenerator(
    rescale=1./255,  # 重缩放因子。将数据乘上所提供的值
    rotation_range=40,  # 整数，随机旋转的度数范围
    width_shift_range=0.2,  # 水平方向上平移的范围（相对于总宽度的比例）
    height_shift_range=0.2,  # 垂直方向上平移的范围（相对于总高度的比例）
    shear_range=0.2,  # 随机错切变换的角度
    zoom_range=0.2,  # 图像随机缩放的范围
    horizontal_flip=True,  # 布尔值，随机水平翻转。
)

test_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1./255)  # 注意，不能增强验证数据

train_generator = train_datagen.flow_from_directory(
    train_dir,  # 目标目录
    target_size=(150, 150),  # 将所有图像大小调整为 150*150
    batch_size=32,  # 批量数据尺寸（默认：32）
    class_mode='binary'  # 因为使用了binary_crossentropy损失，索引使用1D二进制标签
)

validation_generator = test_datagen.flow_from_directory(
    validation_dir,
    target_size=(150, 150),
    batch_size=32,
    class_mode='binary'
)

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

model.save('cats_and_dogs_small_2.h5')  # 模型保存，5.4节用

# 绘制训练过程中的损失曲线和精度曲线
import matplotlib.pyplot as plt

acc = history.history['acc']
val_acc = history.history['val_acc']
loss = history.history['loss']
val_loss = history.history['val_loss']

epochs = range(1, len(acc) + 1)

plt.plot(epochs, acc, 'bo', label='Training acc')
plt.plot(epochs, val_acc, 'b', label='Validation acc')
plt.title('Training and validation accuracy')
plt.legend()

plt.figure()

plt.plot(epochs, loss, 'bo', label='Training loss')
plt.plot(epochs, val_loss, 'b', label = 'Validation loss')
plt.title('Training and validation loss')
plt.legend()

plt.show()

采用数据增强后的训练精度和验证精度.png

采用数据增强后的训练损失和验证损失.png

进一步使用正则化以及调节网络参数（卷积层过滤器个数或网络的层数），可以得到更高的训练精度，可到87%。但由于数据太少，再想提高精度不容易。需要使用预训练的模型。
呵呵呵呵呵呵呵呵呵呵呵