我是靠谱客的博主 虚拟大神,最近开发中收集的这篇文章主要介绍CNN卷积神经网络TensorFlow代码实战(二),觉得挺不错的,现在分享给大家,希望可以做个参考。

概述

上篇文章,我们来简单聊了下CNN卷积神经网络,在这篇文章中,我将用TensorFlow来创建一个对Mnist数据集分类的模型。我是在Anaconda下的Jupyter Notebook运行的。

1. 不用卷积神经网络

import tensorflow as tf
import numpy as np
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data

mnist = input_data.read_data_sets('MNIST_data',one_hot=True)

#每个批次的大小
batch_size = 100
#计算一共有多少个批次
n_batch = mnist.train.num_examples // batch_size
#定义两个placeholder
x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784])
y = tf.placeholder(tf.float32,[None,10])
keep_prob=tf.placeholder(tf.float32)
lr = tf.Variable(0.001, dtype=tf.float32)

#创建一个简单的神经网络
W1 = tf.Variable(tf.truncated_normal([784,500],stddev=0.1))
b1 = tf.Variable(tf.zeros([1,500])+0.1)
L1 = tf.nn.tanh(tf.matmul(x,W1)+b1)
L1_drop = tf.nn.dropout(L1,keep_prob) 

W2 = tf.Variable(tf.truncated_normal([500,300],stddev=0.1))
b2 = tf.Variable(tf.zeros([1,300])+0.1)
L2 = tf.nn.tanh(tf.matmul(L1_drop,W2)+b2)
L2_drop = tf.nn.dropout(L2,keep_prob) 

W3 = tf.Variable(tf.truncated_normal([300,10],stddev=0.1))
b3 = tf.Variable(tf.zeros([1,10])+0.1)
prediction = tf.nn.softmax(tf.matmul(L2_drop,W3)+b3)

#交叉熵代价函数
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y,logits=prediction))
#训练
train_step = tf.train.AdamOptimizer(lr).minimize(loss)

#初始化变量
init = tf.global_variables_initializer()

#结果存放在一个布尔型列表中
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y,1),tf.argmax(prediction,1))#argmax返回一维张量中最大的值所在的位置
#求准确率
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,tf.float32))

with tf.Session() as sess:
    sess.run(init)
    for epoch in range(21):
        sess.run(tf.assign(lr, 0.001 * (0.95 ** epoch)))
        for batch in range(n_batch):
            batch_xs,batch_ys =  mnist.train.next_batch(batch_size)
            sess.run(train_step,feed_dict={x:batch_xs,y:batch_ys,keep_prob:1.0})

        learning_rate = sess.run(lr)
        acc = sess.run(accuracy,feed_dict={x:mnist.test.images,y:mnist.test.labels,keep_prob:1.0})
        print ("Iter " + str(epoch) + ", Testing Accuracy= " + str(acc) + ", Learning Rate= " + str(learning_rate))      

迭代结果如下:
这里写图片描述

2. 用卷积神经网络

import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data

mnist = input_data.read_data_sets('MNIST_data',one_hot=True)

#设置每个批次的大小
batch_size = 100
#计算一共有多少个批次
n_batch = mnist.train.num_examples // batch_size

#初始化权值
def weight_variable(shape):
    initial = tf.truncated_normal(shape,stddev=0.1)#生成一个截断的正态分布
    return tf.Variable(initial)

#初始化偏置
def bias_variable(shape):
    initial = tf.constant(0.1,shape=shape)
    return tf.Variable(initial)

#卷积层
def conv2d(x,W):
    #x input tensor of shape `[batch, in_height, in_width, in_channels]`
    #W filter / kernel tensor of shape [filter_height, filter_width, in_channels, out_channels]
    #`strides[0] = strides[3] = 1`. strides[1]代表x方向的步长,strides[2]代表y方向的步长
    #padding: A `string` from: `"SAME", "VALID"`
    return tf.nn.conv2d(x,W,strides=[1,1,1,1],padding='SAME')

#池化层
def max_pool_2x2(x):
    #ksize [1,x,y,1]
    return tf.nn.max_pool(x,ksize=[1,2,2,1],strides=[1,2,2,1],padding='SAME')


#定义两个placeholder
x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784])
y = tf.placeholder(tf.float32,[None,10])

#改变x的格式转为4D的向量[batch, in_height, in_width, in_channels]`
x_image = tf.reshape(x,[-1,28,28,1])


#初始化第一个卷积层的权值和偏置
W_conv1 = weight_variable([5,5,1,32])#5*5的采样窗口,32个卷积核从1个平面抽取特征
b_conv1 = bias_variable([32])#每一个卷积核一个偏置值

#把x_image和权值向量进行卷积,再加上偏置值,然后应用于relu激活函数
conv2d_1 = conv2d(x_image,W_conv1) + b_conv1
h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d_1)
h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)#进行max-pooling

#初始化第二个卷积层的权值和偏置
W_conv2 = weight_variable([5,5,32,64])#5*5的采样窗口,64个卷积核从32个平面抽取特征
b_conv2 = bias_variable([64])#每一个卷积核一个偏置值

#把h_pool1和权值向量进行卷积,再加上偏置值,然后应用于relu激活函数
conv2d_2 = conv2d(h_pool1,W_conv2) + b_conv2
h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d_2)
h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)#进行max-pooling

#28*28的图片第一次卷积后还是28*28,第一次池化后变为14*14
#第二次卷积后为14*14,第二次池化后变为了7*7
#进过上面操作后得到64张7*7的平面


#初始化第一个全连接层的权值
W_fc1 = weight_variable([7*7*64,1024])#上一场有7*7*64个神经元,全连接层有1024个神经元
b_fc1 = bias_variable([1024])#1024个节点
#把池化层2的输出扁平化为1维
h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2,[-1,7*7*64])
#求第一个全连接层的输出
wx_plus_b1 = tf.matmul(h_pool2_flat,W_fc1) + b_fc1
h_fc1 = tf.nn.relu(wx_plus_b1)

#keep_prob用来表示神经元的输出概率
keep_prob = tf.placeholder(tf.float32)
h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1,keep_prob)

#初始化第二个全连接层
W_fc2 = weight_variable([1024,10])
b_fc2 = bias_variable([10])
wx_plus_b2 = tf.matmul(h_fc1_drop,W_fc2) + b_fc2
#计算输出
prediction = tf.nn.softmax(wx_plus_b2)

#交叉熵代价函数
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y,logits=prediction))
#训练
train_step = tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(loss)

#初始化变量
init = tf.global_variables_initializer()

#结果存放在一个布尔型列表中
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y,1),tf.argmax(prediction,1))#argmax返回一维张量中最大的值所在的位置
#求准确率
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,tf.float32))


with tf.Session() as sess:
    sess.run(init)
    for epoch in range(21):
        for batch in range(n_batch):
            batch_xs,batch_ys =  mnist.train.next_batch(batch_size)
            sess.run(train_step,feed_dict={x:batch_xs,y:batch_ys,keep_prob:0.7})

        acc = sess.run(accuracy,feed_dict={x:mnist.test.images,y:mnist.test.labels,keep_prob:1.0})
        print ("Iter " + str(epoch) + ", Testing Accuracy= " + str(acc)) 

这里写图片描述

3. 总结

通过上述两部分代码的实现结果来看,在都只迭代20次的情况下,卷积神经网络的训练速度非常快,从迭代了三次,准确率就上升到了98%,但是非卷积神经网络迭代了19次,准确率才上升到98%。由此可见卷积神经网络在分类模型的强大表现。

最后

以上就是虚拟大神为你收集整理的CNN卷积神经网络TensorFlow代码实战(二)的全部内容,希望文章能够帮你解决CNN卷积神经网络TensorFlow代码实战(二)所遇到的程序开发问题。

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