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  • 深度学习-Tensorflow2.2-多分类{8}-多输出模型实例-20

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    import tensorflow as tf
    from tensorflow import keras
    import matplotlib.pyplot as plt
    %matplotlib inline
    import numpy as np
    import pathlib
    import os
    import random
    os.environ['TF_FORCE_GPU_ALLOW_GROWTH'] = 'true'
    import IPython.display as display
    
    gpu_ok = tf.test.is_gpu_available()
    print("tf version:", tf.__version__)
    print("use GPU", gpu_ok) # 判断是否使用gpu进行训练
    

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    data_dir = "F:/py/ziliao/数据集/multi-output-classification/dataset" # 定义路径
    
    data_root = pathlib.Path(data_dir)
    data_root
    

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    for item in data_root.iterdir():
        print(item) # 查看所有目录
    

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    all_image_paths = list(data_root.glob("*/*")) # 使用glob方法取出所有图片
    
    image_count = len(all_image_paths)
    image_count # 查看图片张数
    

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    all_image_paths = [str(path) for path in all_image_paths]
    random.shuffle(all_image_paths)  # 对所有图片路径进行乱序
    
    # 提取目录名称
    label_names = sorted(item.name for item in data_root.glob("*/") if item.is_dir()) 
    label_names
    

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    # 因为要预测颜色和种类 使用切割 set取出唯一的值 进行提取
    color_label_names = set(name.split("_")[0] for name in label_names)
    item_label_names = set(name.split("_")[1] for name in label_names) 
    
    color_label_names,item_label_names  # 颜色,种类
    

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    # 编写一个对应的索引
    color_label_to_index = dict((name,index)for index,name in enumerate(color_label_names))
    item_label_to_index = dict((name,index)for index,name in enumerate(item_label_names))
    
    color_label_to_index,item_label_to_index
    

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    # 对每一个图片label进行编码
    all_image_labels = [pathlib.Path(path).parent.name for path in all_image_paths]
    all_image_labels[:5],len(all_image_labels)
    

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    #  把颜色及物品转换成对应的序号
    color_labels = [color_label_to_index[label.split("_")[0]]for label in all_image_labels]
    item_labels = [item_label_to_index[label.split("_")[1]]for label in all_image_labels]
    color_labels[:5],item_labels[:5]
    

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    # 绘制图片 及 对应的label
    for n in range(3):
        image_index = random.choice(range(len(all_image_paths)))
        display.display(display.Image(all_image_paths[image_index],width=100,height=100))
        print(all_image_labels[image_index])
        print()
    

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    加载和格式化图像

    img_path = all_image_paths[0]
    img_path
    img_raw = tf.io.read_file(img_path)
    print(repr(img_raw)[:100]+"...")
    
    img_tensor = tf.image.decode_image(img_raw)
    
    print(img_tensor.shape)
    print(img_tensor.dtype)
    

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    img_tensor = tf.cast(img_tensor,tf.float32)
    img_tensor = tf.image.resize(img_tensor,[224,224])
    img_final = img_tensor/255.0
    print(img_final.shape)
    print(img_final.numpy().min())
    print(img_final.numpy().max())
    

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    def load_and_preporocess_image(path):
        image = tf.io.read_file(path) # 读取图片
        image = tf.image.decode_jpeg(image,channels=3) # 对图片进行解码
        image = tf.image.resize(image,[224,224]) # 定义图片形状
        image = tf.cast(image,tf.float32) # 改变图片的数据类型
        image = image/255.0 # 归一化
        image = 2*image-1  #  归一化到-1到1 之间
        return image
    
    image_path = all_image_paths[0] # 取出第一个路径
    label = all_image_labels[0] # 取出第一个label
    
    plt.imshow((load_and_preporocess_image(image_path)+1)/2) # 使用上面函数对图片进行处理
    plt.grid(False)
    plt.xlabel(label)
    print()
    

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    path_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices(all_image_paths) # 创建样本数据集
    
    AUTOTUNE = tf.data.experimental.AUTOTUNE
    image_ds = path_ds.map(load_and_preporocess_image,num_parallel_calls=AUTOTUNE)
    
    label_ds = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((color_labels,item_labels)) # 创建目标值数据集
    
    for ele in label_ds.take(3):
        print(ele[0].numpy(),ele[1].numpy())
    

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    image_label_ds = tf.data.Dataset.zip((image_ds,label_ds)) # 拼接
    image_label_ds
    

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    # 划分数据集
    test_count = int(image_count*0.2) # 测试集取百分之20
    train_count = image_count-test_count
    
    train_data = image_label_ds.skip(test_count) # 训练集 : skip 跳过 test数据集
    test_data = image_label_ds.take(test_count) #  测试集
    
    BATCH_SIZE = 32 # 定义批次
    
    train_data = train_data.shuffle(buffer_size=train_count).repeat(-1) # 对训练集进行乱序,repeat(-1) 一直重复
    train_data = train_data.batch(BATCH_SIZE)
    train_data = train_data.prefetch(buffer_size=AUTOTUNE)
    train_data
    

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    test_data = test_data.batch(BATCH_SIZE)
    

    建立模型

    mobile_net = tf.keras.applications.MobileNetV2(input_shape=(224, 224, 3),
                                                   include_top=False)
    
    inputs = tf.keras.Input(shape=(224, 224, 3))
    
    x = mobile_net(inputs)
    x = tf.keras.layers.GlobalAveragePooling2D()(x)
    x1 = tf.keras.layers.Dense(1024,activation="relu")(x)
    out_color = tf.keras.layers.Dense(len(color_label_names),
                                      activation="softmax")(x1)
    
    x2 = tf.keras.layers.Dense(1024,activation="relu")(x)
    out_item = tf.keras.layers.Dense(len(item_label_names),
                                     activation="softmax")(x2)
    
    model = tf.keras.Model(inputs = inputs,
                           outputs = [out_color,out_item])
    
    model.summary()
    

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    # 编译
    model.compile(optimizer="adam",
                 loss="sparse_categorical_crossentropy", 
                 metrics=["acc"])
    
    train_steps = train_count//BATCH_SIZE
    test_steps = test_count//BATCH_SIZE
    
    model.fit(train_data,
              epochs=10,
              steps_per_epoch=train_steps,
              validation_data=test_data,
              validation_steps=test_steps)
    

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