2024年MobileNet实战：tensorflow2(2)_tensorflow mobilenetv2

albumentations.RandomBrightnessContrast(brightness_limit=0.2, contrast_limit=0.2, p=0.9),

albumentations.CLAHE(clip_limit=4.0, tile_grid_size=(4, 4), p=0.9),

]),

albumentations.HorizontalFlip(p=0.5),

albumentations.ShiftScaleRotate(shift_limit=0.2, scale_limit=0.2, rotate_limit=20,

interpolation=cv2.INTER_LINEAR, border_mode=cv2.BORDER_CONSTANT, p=1),

albumentations.Normalize(mean=(0.485, 0.456, 0.406), std=(0.229, 0.224, 0.225), max_pixel_value=255.0, p=1.0)

])

val_transform = albumentations.Compose([

albumentations.Normalize(mean=(0.485, 0.456, 0.406), std=(0.229, 0.224, 0.225), max_pixel_value=255.0, p=1.0)

])

这个随意写的，具体的设置可以参考我以前写的文章：

图像增强库Albumentations使用总结_AI浩-CSDN博客_albumentations

写了两个数据增强，一个是用于训练，一个用于验证。验证集只需要对图片做归一化处理。

第四步 定义图像处理的方法

---

generator的主要作用是处理图像，并迭代的方式返回一个batch的图像以及对应的label。

思路：

在while循环：

• 初始化input_samples和input_labels，连个list分别用来存放image和image对应的标签。

• 循环batch_size次数：

• • 随机一个index

• 分别从file_pathList和labels，得到图片的路径和对应的label

• 读取图片

• 如果是训练就训练的transform，如果不是就执行验证的transform。

• resize图片

• 将image转数组

• 将图像和label分别放到input_samples和input_labels

• 将list转numpy数组。

• 返回一次迭代

def generator(file_pathList,labels,batch_size,train_action=False):

L = len(file_pathList)

while True:

input_labels = []

input_samples = []

for row in range(0, batch_size):

temp = np.random.randint(0, L)

X = file_pathList[temp]

Y = labels[temp]

image = cv2.imdecode(np.fromfile(X, dtype=np.uint8), -1)

if image.shape[2] > 3:

image = image[:, :, :3]

if train_action:

image=train_transform(image=image)[‘image’]

else:

image = val_transform(image=image)[‘image’]

image = cv2.resize(image, (norm_size, norm_size), interpolation=cv2.INTER_LANCZOS4)

image = img_to_array(image)

input_samples.append(image)

input_labels.append(Y)

batch_x = np.asarray(input_samples)

batch_y = np.asarray(input_labels)

yield (batch_x, batch_y)

第五步 保留最好的模型和动态设置学习率

---

ModelCheckpoint：用来保存成绩最好的模型。

语法如下：

keras.callbacks.ModelCheckpoint(filepath, monitor=‘val_loss’, verbose=0, save_best_only=False, save_weights_only=False, mode=‘auto’, period=1)

该回调函数将在每个epoch后保存模型到filepath

filepath可以是格式化的字符串，里面的占位符将会被epoch值和传入on_epoch_end的logs关键字所填入

例如，filepath若为weights.{epoch:02d-{val_loss:.2f}}.hdf5，则会生成对应epoch和验证集loss的多个文件。

参数

• filename：字符串，保存模型的路径

• monitor：需要监视的值

• verbose：信息展示模式，0或1

• save_best_only：当设置为True时，将只保存在验证集上性能最好的模型

• mode：‘auto’，‘min’，‘max’之一，在save_best_only=True时决定性能最佳模型的评判准则，例如，当监测值为val_acc时，模式应为max，当检测值为val_loss时，模式应为min。在auto模式下，评价准则由被监测值的名字自动推断。

• save_weights_only：若设置为True，则只保存模型权重，否则将保存整个模型（包括模型结构，配置信息等）

• period：CheckPoint之间的间隔的epoch数

ReduceLROnPlateau：当评价指标不在提升时，减少学习率，语法如下：

keras.callbacks.ReduceLROnPlateau(monitor=‘val_loss’, factor=0.1, patience=10, verbose=0, mode=‘auto’, epsilon=0.0001, cooldown=0, min_lr=0)

当学习停滞时，减少2倍或10倍的学习率常常能获得较好的效果。该回调函数检测指标的情况，如果在patience个epoch中看不到模型性能提升，则减少学习率

参数

• monitor：被监测的量

• factor：每次减少学习率的因子，学习率将以lr = lr*factor的形式被减少

• patience：当patience个epoch过去而模型性能不提升时，学习率减少的动作会被触发

• mode：‘auto’，‘min’，‘max’之一，在min模式下，如果检测值触发学习率减少。在max模式下，当检测值不再上升则触发学习率减少。

• epsilon：阈值，用来确定是否进入检测值的“平原区”

• cooldown：学习率减少后，会经过cooldown个epoch才重新进行正常操作

• min_lr:学习率的下限

本例代码如下：

checkpointer = ModelCheckpoint(filepath=‘best_model.hdf5’,

monitor=‘val_accuracy’, verbose=1, save_best_only=True, mode=‘max’)

reduce = ReduceLROnPlateau(monitor=‘val_accuracy’, patience=10,

verbose=1,

factor=0.5,

min_lr=1e-6)

第六步 建立模型并训练

---

model = Sequential()

model.add(MobileNetV2(include_top=False, pooling=‘avg’, weights=‘imagenet’))

model.add(Dense(classnum, activation=‘softmax’))

optimizer = Adam(learning_rate=INIT_LR)

model.compile(optimizer=optimizer, loss=‘sparse_categorical_crossentropy’, metrics=[‘accuracy’])

history = model.fit(generator(trainX,trainY,batch_size,train_action=True),

steps_per_epoch=len(trainX) / batch_size,

validation_data=generator(valX,valY,batch_size,train_action=False),

epochs=EPOCHS,

validation_steps=len(valX) / batch_size,

callbacks=[checkpointer, reduce])

model.save(‘my_model.h5’)

print(history)

如果想指定classes，有两个条件：include_top：True， weights：None。否则无法指定classes。

所以指定classes就不能用预训练了，所以采用另一种方式：

model = Sequential()

model.add(MobileNet(include_top=False, pooling=‘avg’, weights=‘imagenet’))

model.add(Dense(classnum, activation=‘softmax’))

这样既能使用预训练，又能指定classnum。

另外，在2.X版本中fit支持generator方式，所以直接使用fit。

第七步 保留训练结果，并将其生成图片

---

loss_trend_graph_path = r"WW_loss.jpg"

acc_trend_graph_path = r"WW_acc.jpg"

import matplotlib.pyplot as plt

print(“Now,we start drawing the loss and acc trends graph…”)

summarize history for accuracy

fig = plt.figure(1)

plt.plot(history.history[“accuracy”])

plt.plot(history.history[“val_accuracy”])

plt.title(“Model accuracy”)

plt.ylabel(“accuracy”)

plt.xlabel(“epoch”)

plt.legend([“train”, “test”], loc=“upper left”)

plt.savefig(acc_trend_graph_path)

plt.close(1)

summarize history for loss

fig = plt.figure(2)

plt.plot(history.history[“loss”])

plt.plot(history.history[“val_loss”])

plt.title(“Model loss”)

plt.ylabel(“loss”)

plt.xlabel(“epoch”)

plt.legend([“train”, “test”], loc=“upper left”)

plt.savefig(loss_trend_graph_path)

plt.close(2)

print(“We are done, everything seems OK…”)

#windows系统设置10关机

#os.system(“shutdown -s -t 10”)

测试部分

===============================================================

单张图片预测

---

1、导入依赖

import cv2

import numpy as np

from tensorflow.keras.preprocessing.image import img_to_array

from tensorflow.keras.models import load_model

import time

import os

import albumentations

2、设置全局参数

这里注意，字典的顺序和训练时的顺序保持一致

norm_size=224

imagelist=[]

emotion_labels = {

0: ‘Black-grass’,

1: ‘Charlock’,

2: ‘Cleavers’,

3: ‘Common Chickweed’,

4: ‘Common wheat’,

5: ‘Fat Hen’,

6: ‘Loose Silky-bent’,

7: ‘Maize’,

8: ‘Scentless Mayweed’,

9: ‘Shepherds Purse’,

10: ‘Small-flowered Cranesbill’,

11: ‘Sugar beet’,

}

3、设置图片归一化参数

---

归一化参数的设置和验证的参数保持一致

val_transform = albumentations.Compose([

albumentations.Normalize(mean=(0.485, 0.456, 0.406), std=(0.229, 0.224, 0.225), max_pixel_value=255.0, p=1.0)

])

3、加载模型

emotion_classifier=load_model(“my_model.h5”)

4、处理图片

处理图片的逻辑和训练集也类似，步骤：

• 读取图片

• 将图片resize为norm_size×norm_size大小。

• 将图片转为数组。

• 放到imagelist中。

• 将list转为numpy数组。

image = cv2.imdecode(np.fromfile(‘data/test/0a64e3e6c.png’, dtype=np.uint8), -1)

image = val_transform(image=image)[‘image’]

image = cv2.resize(image, (norm_size, norm_size), interpolation=cv2.INTER_LANCZOS4)

image = img_to_array(image)

imagelist.append(image)

imageList = np.array(imagelist, dtype=“float”)

5、预测类别

预测类别，并获取最高类别的index。

pre=np.argmax(emotion_classifier.predict(imageList))

emotion = emotion_labels[pre]

t2=time.time()

print(emotion)

t3=t2-t1

print(t3)

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由于文件比较多，这里只是将部分目录截图出来，全套包含大厂面经、学习笔记、源码讲义、实战项目、大纲路线、讲解视频，并且后续会持续更新

需要这份系统化资料的朋友，可以戳这里获取

imageList = np.array(imagelist, dtype=“float”)

5、预测类别

预测类别，并获取最高类别的index。

pre=np.argmax(emotion_classifier.predict(imageList))

emotion = emotion_labels[pre]

t2=time.time()

print(emotion)

t3=t2-t1

print(t3)

[外链图片转存中…(img-REHNtOu1-1714631826681)]
[外链图片转存中…(img-01Ay4els-1714631826681)]
[外链图片转存中…(img-03faaEQT-1714631826682)]

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