Tensorflow加载Vgg预训练模型操作


Posted in Python onMay 26, 2020

很多深度神经网络模型需要加载预训练过的Vgg参数,比如说:风格迁移、目标检测、图像标注等计算机视觉中常见的任务。那么到底如何加载Vgg模型呢?Vgg文件的参数到底有何意义呢?加载后的模型该如何使用呢?

本文将以Vgg19为例子,详细说明Tensorflow如何加载Vgg预训练模型。

实验环境

GTX1050-ti, cuda9.0

Window10, Tensorflow 1.12

展示Vgg19构造

import tensorflow as tf
 
import numpy as np
import scipy.io
 
data_path = 'model/vgg19.mat' # data_path指下载下来的Vgg19预训练模型的文件地址
 
# 读取Vgg19文件
data = scipy.io.loadmat(data_path)
# 打印Vgg19的数据类型及其组成
print("type: ", type(data))
print("data.keys: ", data.keys())
 
# 得到对应卷积核的矩阵
weights = data['layers'][0]
# 定义Vgg19的组成
layers = (
 'conv1_1', 'relu1_1', 'conv1_2', 'relu1_2', 'pool1',
 
 'conv2_1', 'relu2_1', 'conv2_2', 'relu2_2', 'pool2',
 
 'conv3_1', 'relu3_1', 'conv3_2', 'relu3_2', 'conv3_3',
 'relu3_3', 'conv3_4', 'relu3_4', 'pool3',
 
 'conv4_1', 'relu4_1', 'conv4_2', 'relu4_2', 'conv4_3',
 'relu4_3', 'conv4_4', 'relu4_4', 'pool4',
 
 'conv5_1', 'relu5_1', 'conv5_2', 'relu5_2', 'conv5_3',
 'relu5_3', 'conv5_4', 'relu5_4'
)
 
# 打印Vgg19不同卷积层所对应的维度
for i, name in enumerate(layers):
 kind = name[:4]
 if kind == 'conv':
  print("%s: %s" % (name, weights[i][0][0][2][0][0].shape))
 elif kind == 'relu':
  print(name)
 elif kind == 'pool':
  print(name)
 
 
代码输出结果如下:
type: <class 'dict'>
data.keys: dict_keys(['__header__', '__version__', '__globals__', 'layers', 'meta'])
 
conv1_1: (3, 3, 3, 64)
relu1_1
conv1_2: (3, 3, 64, 64)
relu1_2
pool1
conv2_1: (3, 3, 64, 128)
relu2_1
conv2_2: (3, 3, 128, 128)
relu2_2
pool2
conv3_1: (3, 3, 128, 256)
relu3_1
conv3_2: (3, 3, 256, 256)
relu3_2
conv3_3: (3, 3, 256, 256)
relu3_3
conv3_4: (3, 3, 256, 256)
relu3_4
pool3
conv4_1: (3, 3, 256, 512)
relu4_1
conv4_2: (3, 3, 512, 512)
relu4_2
conv4_3: (3, 3, 512, 512)
relu4_3
conv4_4: (3, 3, 512, 512)
relu4_4
pool4
conv5_1: (3, 3, 512, 512)
relu5_1
conv5_2: (3, 3, 512, 512)
relu5_2
conv5_3: (3, 3, 512, 512)
relu5_3
conv5_4: (3, 3, 512, 512)
relu5_4

那么Vgg19真实的网络结构是怎么样子的呢,如下图所示:

Tensorflow加载Vgg预训练模型操作

在本文,主要讨论卷积模块,大家通过对比可以发现,我们打印出来的Vgg19结构及其卷积核的构造的确如论文中给出的Vgg19结构一致。

构建Vgg19模型

def _conv_layer(input, weights, bias):
 conv = tf.nn.conv2d(input, tf.constant(weights), strides=(1, 1, 1, 1),
   padding='SAME')
 return tf.nn.bias_add(conv, bias)
 
def _pool_layer(input):
 return tf.nn.max_pool(input, ksize=(1, 2, 2, 1), strides=(1, 2, 2, 1),
   padding='SAME')
 
class VGG19:
 layers = (
  'conv1_1', 'relu1_1', 'conv1_2', 'relu1_2', 'pool1',
 
  'conv2_1', 'relu2_1', 'conv2_2', 'relu2_2', 'pool2',
 
  'conv3_1', 'relu3_1', 'conv3_2', 'relu3_2', 'conv3_3',
  'relu3_3', 'conv3_4', 'relu3_4', 'pool3',
 
  'conv4_1', 'relu4_1', 'conv4_2', 'relu4_2', 'conv4_3',
  'relu4_3', 'conv4_4', 'relu4_4', 'pool4',
 
  'conv5_1', 'relu5_1', 'conv5_2', 'relu5_2', 'conv5_3',
  'relu5_3', 'conv5_4', 'relu5_4'
 )
 
 def __init__(self, data_path):
  data = scipy.io.loadmat(data_path)
 
  self.weights = data['layers'][0]
 
 def feed_forward(self, input_image, scope=None):
  # 定义net用来保存模型每一步输出的特征图
  net = {}
  current = input_image
 
  with tf.variable_scope(scope):
   for i, name in enumerate(self.layers):
    kind = name[:4]
    if kind == 'conv':
     kernels = self.weights[i][0][0][2][0][0]
     bias = self.weights[i][0][0][2][0][1]
 
     kernels = np.transpose(kernels, (1, 0, 2, 3))
     bias = bias.reshape(-1)
 
     current = _conv_layer(current, kernels, bias)
    elif kind == 'relu':
     current = tf.nn.relu(current)
    elif kind == 'pool':
     current = _pool_layer(current)
    # 在每一步都保存当前输出的特征图
    net[name] = current
 
  return net

在上面的代码中,我们定义了一个Vgg19的类别专门用来加载Vgg19模型,并且将每一层卷积得到的特征图保存到net中,最后返回这个net,用于代码后续的处理。

测试Vgg19模型

在给出Vgg19的构造模型后,我们下一步就是如何用它,我们的思路如下:

加载本地图片

定义Vgg19模型,传入本地图片

得到返回每一层的特征图

image_path = "data/test.jpg" # 本地的测试图片
 
image_raw = tf.gfile.GFile(image_path, 'rb').read()
# 一定要tf.float(),否则会报错
image_decoded = tf.to_float(tf.image.decode_jpeg(image_raw))
 
# 扩展图片的维度,从三维变成四维,符合Vgg19的输入接口
image_expand_dim = tf.expand_dims(image_decoded, 0)
 
# 定义Vgg19模型
vgg19 = VGG19(data_path)
net = vgg19.feed_forward(image_expand_dim, 'vgg19')
print(net)
 
代码结果如下所示:
{'conv1_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd:0' shape=(1, ?, ?, 64) dtype=float32>,
 'relu1_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu:0' shape=(1, ?, ?, 64) dtype=float32>,
 'conv1_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_1:0' shape=(1, ?, ?, 64) dtype=float32>,
 'relu1_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_1:0' shape=(1, ?, ?, 64) dtype=float32>,
 'pool1': <tf.Tensor 'vgg19_1/MaxPool:0' shape=(1, ?, ?, 64) dtype=float32>,
 'conv2_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_2:0' shape=(1, ?, ?, 128) dtype=float32>,
 'relu2_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_2:0' shape=(1, ?, ?, 128) dtype=float32>,
 'conv2_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_3:0' shape=(1, ?, ?, 128) dtype=float32>,
 'relu2_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_3:0' shape=(1, ?, ?, 128) dtype=float32>,
 'pool2': <tf.Tensor 'vgg19_1/MaxPool_1:0' shape=(1, ?, ?, 128) dtype=float32>,
 'conv3_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_4:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'relu3_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_4:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'conv3_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_5:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'relu3_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_5:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'conv3_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_6:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'relu3_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_6:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'conv3_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_7:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'relu3_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_7:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'pool3': <tf.Tensor 'vgg19_1/MaxPool_2:0' shape=(1, ?, ?, 256) dtype=float32>,
 'conv4_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_8:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu4_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_8:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv4_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_9:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu4_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_9:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv4_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_10:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu4_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_10:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv4_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_11:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu4_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_11:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'pool4': <tf.Tensor 'vgg19_1/MaxPool_3:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv5_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_12:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu5_1': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_12:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv5_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_13:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu5_2': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_13:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv5_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_14:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu5_3': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_14:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'conv5_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/BiasAdd_15:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>,
 'relu5_4': <tf.Tensor 'vgg19_1/Relu_15:0' shape=(1, ?, ?, 512) dtype=float32>}

本文提供的测试代码是完成正确的,已经避免了很多使用Vgg19预训练模型的坑操作,比如:给图片添加维度,转换读取图片的的格式等,为什么这么做的详细原因可参考我的另一篇博客:Tensorflow加载Vgg预训练模型的几个注意事项。

到这里,如何使用tensorflow读取Vgg19模型结束了,若是大家有其他疑惑,可在评论区留言,会定时回答。

好了,以上就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
使用PYTHON创建XML文档
Mar 01 Python
Python删除指定目录下过期文件的2个脚本分享
Apr 10 Python
python实现图片变亮或者变暗的方法
Jun 01 Python
python函数局部变量用法实例分析
Aug 04 Python
Python输出\u编码将其转换成中文的实例
Dec 15 Python
pthon贪吃蛇游戏详细代码
Jan 27 Python
python实现烟花小程序
Jan 30 Python
Python面向对象之私有属性和私有方法应用案例分析
Dec 31 Python
使用keras实现非线性回归(两种加激活函数的方式)
Jul 05 Python
python读取图片颜色值并生成excel像素画的方法实例
Feb 19 Python
深入探讨opencv图像矫正算法实战
May 21 Python
Python实现随机生成迷宫并自动寻路
Jun 13 Python
PyQt5如何将.ui文件转换为.py文件的实例代码
May 26 #Python
TensorFlow实现模型断点训练,checkpoint模型载入方式
May 26 #Python
python 日志模块 日志等级设置失效的解决方案
May 26 #Python
python3.7+selenium模拟淘宝登录功能的实现
May 26 #Python
TensorFlow固化模型的实现操作
May 26 #Python
Python 如何批量更新已安装的库
May 26 #Python
tensorflow 20:搭网络,导出模型,运行模型的实例
May 26 #Python
You might like
PHP中设置时区方法小结
2012/06/03 PHP
php对文件夹进行相关操作(遍历、计算大小)
2015/11/04 PHP
浅谈PHP链表数据结构(单链表)
2016/06/08 PHP
PHP优化之批量操作MySQL实例分析
2020/04/23 PHP
JScript中的undefined和&quot;undefined&quot;的区别
2007/03/08 Javascript
js 页面刷新location.reload和location.replace的区别小结
2009/12/24 Javascript
jQuery UI 应用不同Theme的办法
2010/09/12 Javascript
基于jquery的仿百度的鼠标移入图片抖动效果
2010/09/17 Javascript
multiSteps 基于Jquery的多步骤滑动切换插件
2011/07/22 Javascript
JavaScript制作的可折叠弹出式菜单示例
2014/04/04 Javascript
JavaScript观察者模式(经典)
2015/12/09 Javascript
Vue概念及常见命令介绍(1)
2016/12/08 Javascript
Nodejs 获取时间加手机标识的32位标识实现代码
2017/03/07 NodeJs
基于JavaScript实现滑动门效果
2017/03/16 Javascript
win系统下nodejs环境安装配置
2017/05/04 NodeJs
详解使用vue脚手架工具搭建vue-webpack项目
2017/05/10 Javascript
Vue 组件间的样式冲突污染
2017/08/31 Javascript
老生常谈JavaScript面向对象基础与this指向问题
2017/10/16 Javascript
Vue.js实现的表格增加删除demo示例
2018/05/22 Javascript
jQuery序列化form表单数据为JSON对象的实现方法
2018/09/20 jQuery
angular将html代码输出为内容的实例
2018/09/30 Javascript
VUE 实现复制内容到剪贴板的两种方法
2019/04/24 Javascript
Element-ui el-tree新增和删除节点后如何刷新tree的实例
2020/08/31 Javascript
[42:32]完美世界DOTA2联赛PWL S2 LBZS vs FTD.C 第二场 11.27
2020/12/01 DOTA
Python读取环境变量的方法和自定义类分享
2014/11/22 Python
浅谈Python黑帽子取代netcat
2018/02/10 Python
为什么Python中没有&quot;a++&quot;这种写法
2018/11/27 Python
Django实现图片上传功能步骤解析
2020/04/22 Python
css3中transition属性详解
2014/09/02 HTML / CSS
澳大利亚领先的在线机械五金、园艺和存储专家:Edisons
2018/03/24 全球购物
软件测试面试题
2015/10/21 面试题
店长岗位职责
2015/02/11 职场文书
2015年检察院个人工作总结
2015/05/20 职场文书
vite+vue3.0+ts+element-plus快速搭建项目的实现
2021/06/24 Vue.js
Golang使用Panic与Recover进行错误捕获
2022/03/22 Golang
Python几种酷炫的进度条的方式
2022/04/11 Python