python神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ResNet50模型的復(fù)現(xiàn)詳解
什么是殘差網(wǎng)絡(luò)
最近看yolo3里面講到了殘差網(wǎng)絡(luò),對這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很感興趣,于是了解到這個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)最初的使用是在ResNet網(wǎng)絡(luò)里。
Residual net(殘差網(wǎng)絡(luò)):
將靠前若干層的某一層數(shù)據(jù)輸出直接跳過多層引入到后面數(shù)據(jù)層的輸入部分。
意味著后面的特征層的內(nèi)容會有一部分由其前面的某一層線性貢獻(xiàn)。
其結(jié)構(gòu)如下:

深度殘差網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是為了克服由于網(wǎng)絡(luò)深度加深而產(chǎn)生的學(xué)習(xí)效率變低與準(zhǔn)確率無法有效提升的問題。
什么是ResNet50模型
ResNet50有兩個基本的塊,分別名為Conv Block和Identity Block,其中Conv Block輸入和輸出的維度是不一樣的,所以不能連續(xù)串聯(lián),它的作用是改變網(wǎng)絡(luò)的維度;
Identity Block輸入維度和輸出維度相同,可以串聯(lián),用于加深網(wǎng)絡(luò)的。
Conv Block的結(jié)構(gòu)如下:

Identity Block的結(jié)構(gòu)如下:

這兩個都是殘差網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
總的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下:

這樣看起來可能比較抽象,還有一副很好的我從網(wǎng)上找的圖,可以拉到最后面去看哈,放前面太占位置了。
ResNet50網(wǎng)絡(luò)部分實現(xiàn)代碼
#-------------------------------------------------------------#
# ResNet50的網(wǎng)絡(luò)部分
#-------------------------------------------------------------#
from __future__ import print_function
import numpy as np
from keras import layers
from keras.layers import Input
from keras.layers import Dense,Conv2D,MaxPooling2D,ZeroPadding2D,AveragePooling2D
from keras.layers import Activation,BatchNormalization,Flatten
from keras.models import Model
from keras.preprocessing import image
import keras.backend as K
from keras.utils.data_utils import get_file
from keras.applications.imagenet_utils import decode_predictions
from keras.applications.imagenet_utils import preprocess_input
def identity_block(input_tensor, kernel_size, filters, stage, block):
filters1, filters2, filters3 = filters
conv_name_base = 'res' + str(stage) + block + '_branch'
bn_name_base = 'bn' + str(stage) + block + '_branch'
x = Conv2D(filters1, (1, 1), name=conv_name_base + '2a')(input_tensor)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2a')(x)
x = Activation('relu')(x)
x = Conv2D(filters2, kernel_size,padding='same', name=conv_name_base + '2b')(x)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2b')(x)
x = Activation('relu')(x)
x = Conv2D(filters3, (1, 1), name=conv_name_base + '2c')(x)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2c')(x)
x = layers.add([x, input_tensor])
x = Activation('relu')(x)
return x
def conv_block(input_tensor, kernel_size, filters, stage, block, strides=(2, 2)):
filters1, filters2, filters3 = filters
conv_name_base = 'res' + str(stage) + block + '_branch'
bn_name_base = 'bn' + str(stage) + block + '_branch'
x = Conv2D(filters1, (1, 1), strides=strides,
name=conv_name_base + '2a')(input_tensor)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2a')(x)
x = Activation('relu')(x)
x = Conv2D(filters2, kernel_size, padding='same',
name=conv_name_base + '2b')(x)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2b')(x)
x = Activation('relu')(x)
x = Conv2D(filters3, (1, 1), name=conv_name_base + '2c')(x)
x = BatchNormalization(name=bn_name_base + '2c')(x)
shortcut = Conv2D(filters3, (1, 1), strides=strides,
name=conv_name_base + '1')(input_tensor)
shortcut = BatchNormalization(name=bn_name_base + '1')(shortcut)
x = layers.add([x, shortcut])
x = Activation('relu')(x)
return x
def ResNet50(input_shape=[224,224,3],classes=1000):
img_input = Input(shape=input_shape)
x = ZeroPadding2D((3, 3))(img_input)
x = Conv2D(64, (7, 7), strides=(2, 2), name='conv1')(x)
x = BatchNormalization(name='bn_conv1')(x)
x = Activation('relu')(x)
x = MaxPooling2D((3, 3), strides=(2, 2))(x)
x = conv_block(x, 3, [64, 64, 256], stage=2, block='a', strides=(1, 1))
x = identity_block(x, 3, [64, 64, 256], stage=2, block='b')
x = identity_block(x, 3, [64, 64, 256], stage=2, block='c')
x = conv_block(x, 3, [128, 128, 512], stage=3, block='a')
x = identity_block(x, 3, [128, 128, 512], stage=3, block='b')
x = identity_block(x, 3, [128, 128, 512], stage=3, block='c')
x = identity_block(x, 3, [128, 128, 512], stage=3, block='d')
x = conv_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='a')
x = identity_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='b')
x = identity_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='c')
x = identity_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='d')
x = identity_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='e')
x = identity_block(x, 3, [256, 256, 1024], stage=4, block='f')
x = conv_block(x, 3, [512, 512, 2048], stage=5, block='a')
x = identity_block(x, 3, [512, 512, 2048], stage=5, block='b')
x = identity_block(x, 3, [512, 512, 2048], stage=5, block='c')
x = AveragePooling2D((7, 7), name='avg_pool')(x)
x = Flatten()(x)
x = Dense(classes, activation='softmax', name='fc1000')(x)
model = Model(img_input, x, name='resnet50')
model.load_weights("resnet50_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels.h5")
return model
圖片預(yù)測
建立網(wǎng)絡(luò)后,可以用以下的代碼進(jìn)行預(yù)測。
if __name__ == '__main__':
model = ResNet50()
model.summary()
img_path = 'elephant.jpg'
img = image.load_img(img_path, target_size=(224, 224))
x = image.img_to_array(img)
x = np.expand_dims(x, axis=0)
x = preprocess_input(x)
print('Input image shape:', x.shape)
preds = model.predict(x)
print('Predicted:', decode_predictions(preds))
預(yù)測所需的已經(jīng)訓(xùn)練好的ResNet50模型可以在https://github.com/fchollet/deep-learning-models/releases下載。非常方便。
預(yù)測結(jié)果為:
Predicted: [[('n01871265', 'tusker', 0.41107917), ('n02504458', 'African_elephant', 0.39015812), ('n02504013', 'Indian_elephant', 0.12260196), ('n03000247', 'chain_mail', 0.023176488), ('n02437312', 'Arabian_camel', 0.020982226)]]以上就是python神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ResNet50模型的復(fù)現(xiàn)詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于ResNet50模型復(fù)現(xiàn)的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!
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