Содержание статьи
INFO
В предыдущей статье я показывал примеры простейших нейросетей и демонстрировал, как научить нейронку распознавать цифры. А из статьи «Исходный кот. Как заставить нейронную сеть ошибиться» ты узнаешь, как обмануть машинное зрение.
Бинарная классификация
Научим нашу нейросеть распознавать, кошка или собака изображены на фото. Это классический пример, и к нему в Keras Datasets уже есть необходимый для обучения набор картинок. Иначе нам пришлось бы вручную создать и классифицировать несколько тысяч фотографий.
Подключим необходимые библиотеки.
from tensorflow import keras
from tensorflow.keras import layers
from tensorflow.keras import Sequential
from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense, Dropout, Activation, BatchNormalization, AveragePooling2D
from tensorflow.keras.optimizers import SGD, RMSprop, Adam
## pip install tensorflow-datasets
import tensorflow_datasets as tfds
import tensorflow as tf
import logging
import numpy as np
import time
Создадим модель нейросети.
def dog_cat_model():
model = Sequential()
model.add(Conv2D(32, (3, 3), input_shape=(128, 128, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Conv2D(32, (3, 3), activation='relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(units=128, activation='relu'))
model.add(Dense(units=1, activation='sigmoid'))
model.compile(optimizer=Adam(),
loss='binary_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
return model
У нашей нейронки только один выход, поскольку результатом ее работы будет бинарная величина: единица — собака, ноль — кошка.
Теперь нейросеть следует обучить. В исходном датасете — 25 тысяч изображений. Мы разделим его на две части для обучения и верификации, а каждое изображение обработаем. Размер изображения должен быть 128 × 128 пикселей, а цвет в диапазоне от нуля до единицы.
def dog_cat_train(model):
splits = tfds.Split.TRAIN.subsplit(weighted=(80, 10, 10))
(cat_train, cat_valid, cat_test), info = tfds.load('cats_vs_dogs',
split=list(splits), with_info=True, as_supervised=True)
def pre_process_image(image, label):
image = tf.cast(image, tf.float32)
image = image/255.0
image = tf.image.resize(image, (128, 128))
return image, label
BATCH_SIZE = 32
SHUFFLE_BUFFER_SIZE = 1000
train_batch = cat_train.map(pre_process_image)
.shuffle(SHUFFLE_BUFFER_SIZE)
.repeat().batch(BATCH_SIZE)
validation_batch = cat_valid.map(pre_process_image)
.repeat().batch(BATCH_SIZE)
t_start = time.time()
model.fit(train_batch, steps_per_epoch=4000, epochs=2,
validation_data=validation_batch,
validation_steps=10,
callbacks=None)
print("Training done, dT:", time.time() - t_start)
Теперь мы запускаем обучение модели и сохраняем результаты в файл:
model = dog_cat_model()
dog_cat_train(model)
model.save('dogs_cats.h5')
На моем компьютере с видеокартой GeForce 1060 обучение сети заняло примерно восемь минут.
Теперь мы можем использовать обученную сеть. Напишем функцию распознавания изображения.
def dog_cat_predict(model, image_file):
label_names = ["cat", "dog"]
img = keras.preprocessing.image.load_img(image_file,
target_size=(128, 128))
img_arr = np.expand_dims(img, axis=0) / 255.0
result = model.predict_classes(img_arr)
print("Result: %s" % label_names[result[0][0]])
model = tf.keras.models.load_model('dogs_cats.h5')
dog_cat_predict(model, "cat.png")
dog_cat_predict(model, "dog1.png")
dog_cat_predict(model, "dog2.png")
Этот способ можно использовать и для распознавания других изображений, сложность только в поиске данных для обучения сети.
Продолжение доступно только участникам
Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте
Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», позволит скачивать выпуски в PDF, отключит рекламу на сайте и увеличит личную накопительную скидку! Подробнее
Вариант 2. Открой один материал
Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.
Я уже участник «Xakep.ru»
