python神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)VGG16模型復現(xiàn)及其如何預測詳解
學一些比較知名的模型對身體有好處噢！
什么是VGG16模型
VGG是由Simonyan 和Zisserman在文獻《Very Deep Convolutional Networks for Large Scale Image Recognition》中提出卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其名稱來源于作者所在的牛津大學視覺幾何組(Visual Geometry Group)的縮寫。
該模型參加2014年的 ImageNet圖像分類與定位挑戰(zhàn)賽，取得了優(yōu)異成績：在分類任務(wù)上排名第二，在定位任務(wù)上排名第一。
可能大家會想，這樣一個這么強的模型肯定很復雜吧？
其實一點也不復雜，它的結(jié)構(gòu)如下圖所示：
這是一個VGG被用到爛的圖，但確實很好的反應(yīng)了VGG的結(jié)構(gòu)：
1、一張原始圖片被resize到(224,224,3)。
2、conv1兩次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為64，輸出為(224,224,64)，再2X2最大池化，輸出net為(112,112,64)。
3、conv2兩次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為128，輸出net為(112,112,128)，再2X2最大池化，輸出net為(56,56,128)。
4、conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(56,56,256)，再2X2最大池化，輸出net為(28,28,256)。
5、conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(28,28,512)，再2X2最大池化，輸出net為(14,14,512)。
6、conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(14,14,512)，再2X2最大池化，輸出net為(7,7,512)。
7、利用卷積的方式模擬全連接層，效果等同，輸出net為(1,1,4096)。共進行兩次。
8、利用卷積的方式模擬全連接層，效果等同，輸出net為(1,1,1000)。
最后輸出的就是每個類的預測。
VGG網(wǎng)絡(luò)部分實現(xiàn)代碼
#-------------------------------------------------------------#
# vgg16的網(wǎng)絡(luò)部分
#-------------------------------------------------------------#
import tensorflow as tf
# 創(chuàng)建slim對象
slim = tf.contrib.slim
def vgg_16(inputs,
num_classes=1000,
is_training=True,
dropout_keep_prob=0.5,
spatial_squeeze=True,
scope='vgg_16'):
with tf.variable_scope(scope, 'vgg_16', [inputs]):
# 建立vgg_16的網(wǎng)絡(luò)
# conv1兩次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為64，輸出為(224,224,64)
net = slim.repeat(inputs, 2, slim.conv2d, 64, [3, 3], scope='conv1')
# 2X2最大池化，輸出net為(112,112,64)
net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool1')
# conv2兩次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為128，輸出net為(112,112,128)
net = slim.repeat(net, 2, slim.conv2d, 128, [3, 3], scope='conv2')
# 2X2最大池化，輸出net為(56,56,128)
net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool2')
# conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(56,56,256)
net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 256, [3, 3], scope='conv3')
# 2X2最大池化，輸出net為(28,28,256)
net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool3')
# conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(28,28,512)
net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 512, [3, 3], scope='conv4')
# 2X2最大池化，輸出net為(14,14,512)
net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool4')
# conv3三次[3,3]卷積網(wǎng)絡(luò)，輸出的特征層為256，輸出net為(14,14,512)
net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 512, [3, 3], scope='conv5')
# 2X2最大池化，輸出net為(7,7,512)
net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool5')
# 利用卷積的方式模擬全連接層，效果等同，輸出net為(1,1,4096)
net = slim.conv2d(net, 4096, [7, 7], padding='VALID', scope='fc6')
net = slim.dropout(net, dropout_keep_prob, is_training=is_training,
scope='dropout6')
# 利用卷積的方式模擬全連接層，效果等同，輸出net為(1,1,4096)
net = slim.conv2d(net, 4096, [1, 1], scope='fc7')
net = slim.dropout(net, dropout_keep_prob, is_training=is_training,
scope='dropout7')
# 利用卷積的方式模擬全連接層，效果等同，輸出net為(1,1,1000)
net = slim.conv2d(net, num_classes, [1, 1],
activation_fn=None,
normalizer_fn=None,
scope='fc8')
# 由于用卷積的方式模擬全連接層，所以輸出需要平鋪
if spatial_squeeze:
net = tf.squeeze(net, [1, 2], name='fc8/squeezed')
return net
圖片預測
在圖片預測之前首先看看整個文檔的結(jié)構(gòu)。需要完整代碼可以直接下載
VGG16的模型下載可以用
鏈接: https://pan.baidu.com/s/18IT3ILvnD0uUJDx9-ums2A
提取碼: jr6u 完成
model用于存儲模型，nets用于存儲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，test_data用于存放圖片，demo就是之后要執(zhí)行的測試程序。
圖片預測的步驟其實就是利用訓練好的模型進行預測。
1、載入圖片
2、建立會話Session；
3、將img_input的placeholder傳入網(wǎng)絡(luò)，建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
4、初始化所有變量；
5、利用saver對象restore載入所有參數(shù)。
6、讀取預測結(jié)果
demo.py的代碼如下：
from nets import vgg16
import tensorflow as tf
import numpy as np
import utils
# 讀取圖片
img1 = utils.load_image("./test_data/dog.jpg")
# 對輸入的圖片進行resize，使其shape滿足(-1,224,224,3)
inputs = tf.placeholder(tf.float32,[None,None,3])
resized_img = utils.resize_image(inputs, (224, 224))
# 建立網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
prediction = vgg16.vgg_16(resized_img)
# 載入模型
sess = tf.Session()
ckpt_filename = './model/vgg_16.ckpt'
sess.run(tf.global_variables_initializer())
saver = tf.train.Saver()
saver.restore(sess, ckpt_filename)
# 最后結(jié)果進行softmax預測
pro = tf.nn.softmax(prediction)
pre = sess.run(pro,feed_dict={inputs:img1})
# 打印預測結(jié)果
utils.print_prob(pre[0], './synset.txt')
utils里是一些工具代碼（工具人），包括載入圖片、圖片大小更改、打印預測結(jié)果等：
import matplotlib.image as mpimg
import numpy as np
import tensorflow as tf
from tensorflow.python.ops import array_ops
def load_image(path):
# 讀取圖片，rgb
img = mpimg.imread(path)
# 將圖片修剪成中心的正方形
short_edge = min(img.shape[:2])
yy = int((img.shape[0] - short_edge) / 2)
xx = int((img.shape[1] - short_edge) / 2)
crop_img = img[yy: yy + short_edge, xx: xx + short_edge]
return crop_img
def resize_image(image, size,
method=tf.image.ResizeMethod.BILINEAR,
align_corners=False):
with tf.name_scope('resize_image'):
image = tf.expand_dims(image, 0)
image = tf.image.resize_images(image, size,
method, align_corners)
image = tf.reshape(image, tf.stack([-1,size[0], size[1], 3]))
return image
def print_prob(prob, file_path):
synset = [l.strip() for l in open(file_path).readlines()]
# 將概率從大到小排列的結(jié)果的序號存入pred
pred = np.argsort(prob)[::-1]
# 取最大的1個、5個。
top1 = synset[pred[0]]
print(("Top1: ", top1, prob[pred[0]]))
top5 = [(synset[pred[i]], prob[pred[i]]) for i in range(5)]
print(("Top5: ", top5))
return top1
該圖的預測結(jié)果為：
('Top1: ', 'n02099601 golden retriever', 0.98766345)
('Top5: ', [('n02099601 golden retriever', 0.98766345), ('n02099712 Labrador retriever', 0.0108569125), ('n02101556 clumber, clumber spaniel', 0.00039345716), ('n02102480 Sussex spaniel', 0.0002893341), ('n02102318 cocker spaniel, English cocker spaniel, cocker', 0.00018955152)])
以上就是VGG16模型的復現(xiàn)及其詳解（包含如何預測）的詳細內(nèi)容，更多關(guān)于VGG16模型復現(xiàn)預測的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！
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