使用tensorflow实现AlexNet


Posted in Python onNovember 20, 2017

AlexNet是2012年ImageNet比赛的冠军,虽然过去了很长时间,但是作为深度学习中的经典模型,AlexNet不但有助于我们理解其中所使用的很多技巧,而且非常有助于提升我们使用深度学习工具箱的熟练度。尤其是我刚入门深度学习,迫切需要一个能让自己熟悉tensorflow的小练习,于是就有了这个小玩意儿......

先放上我的代码:https://github.com/hjptriplebee/AlexNet_with_tensorflow

如果想运行代码,详细的配置要求都在上面链接的readme文件中了。本文建立在一定的tensorflow基础上,不会对太细的点进行说明。

模型结构

使用tensorflow实现AlexNet

关于模型结构网上的文献很多,我这里不赘述,一会儿都在代码里解释。

有一点需要注意,AlexNet将网络分成了上下两个部分,在论文中两部分结构完全相同,唯一不同的是他们放在不同GPU上训练,因为每一层的feature map之间都是独立的(除了全连接层),所以这相当于是提升训练速度的一种方法。很多AlexNet的复现都将上下两部分合并了,因为他们都是在单个GPU上运行的。虽然我也是在单个GPU上运行,但是我还是很想将最原始的网络结构还原出来,所以我的代码里也是分开的。

模型定义

def maxPoolLayer(x, kHeight, kWidth, strideX, strideY, name, padding = "SAME"): 
  """max-pooling""" 
  return tf.nn.max_pool(x, ksize = [1, kHeight, kWidth, 1], 
             strides = [1, strideX, strideY, 1], padding = padding, name = name) 
 
def dropout(x, keepPro, name = None): 
  """dropout""" 
  return tf.nn.dropout(x, keepPro, name) 
 
def LRN(x, R, alpha, beta, name = None, bias = 1.0): 
  """LRN""" 
  return tf.nn.local_response_normalization(x, depth_radius = R, alpha = alpha, 
                       beta = beta, bias = bias, name = name) 
 
def fcLayer(x, inputD, outputD, reluFlag, name): 
  """fully-connect""" 
  with tf.variable_scope(name) as scope: 
    w = tf.get_variable("w", shape = [inputD, outputD], dtype = "float") 
    b = tf.get_variable("b", [outputD], dtype = "float") 
    out = tf.nn.xw_plus_b(x, w, b, name = scope.name) 
    if reluFlag: 
      return tf.nn.relu(out) 
    else: 
      return out 
 
def convLayer(x, kHeight, kWidth, strideX, strideY, 
       featureNum, name, padding = "SAME", groups = 1):#group为2时等于AlexNet中分上下两部分 
  """convlutional""" 
  channel = int(x.get_shape()[-1])#获取channel 
  conv = lambda a, b: tf.nn.conv2d(a, b, strides = [1, strideY, strideX, 1], padding = padding)#定义卷积的匿名函数 
  with tf.variable_scope(name) as scope: 
    w = tf.get_variable("w", shape = [kHeight, kWidth, channel/groups, featureNum]) 
    b = tf.get_variable("b", shape = [featureNum]) 
 
    xNew = tf.split(value = x, num_or_size_splits = groups, axis = 3)#划分后的输入和权重 
    wNew = tf.split(value = w, num_or_size_splits = groups, axis = 3) 
 
    featureMap = [conv(t1, t2) for t1, t2 in zip(xNew, wNew)] #分别提取feature map 
    mergeFeatureMap = tf.concat(axis = 3, values = featureMap) #feature map整合 
    # print mergeFeatureMap.shape 
    out = tf.nn.bias_add(mergeFeatureMap, b) 
    return tf.nn.relu(tf.reshape(out, mergeFeatureMap.get_shape().as_list()), name = scope.name) #relu后的结果

定义了卷积、pooling、LRN、dropout、全连接五个模块,其中卷积模块因为将网络的上下两部分分开了,所以比较复杂。接下来定义AlexNet。

class alexNet(object): 
  """alexNet model""" 
  def __init__(self, x, keepPro, classNum, skip, modelPath = "bvlc_alexnet.npy"): 
    self.X = x 
    self.KEEPPRO = keepPro 
    self.CLASSNUM = classNum 
    self.SKIP = skip 
    self.MODELPATH = modelPath 
    #build CNN 
    self.buildCNN() 
 
  def buildCNN(self): 
    """build model""" 
    conv1 = convLayer(self.X, 11, 11, 4, 4, 96, "conv1", "VALID") 
    pool1 = maxPoolLayer(conv1, 3, 3, 2, 2, "pool1", "VALID") 
    lrn1 = LRN(pool1, 2, 2e-05, 0.75, "norm1") 
 
    conv2 = convLayer(lrn1, 5, 5, 1, 1, 256, "conv2", groups = 2) 
    pool2 = maxPoolLayer(conv2, 3, 3, 2, 2, "pool2", "VALID") 
    lrn2 = LRN(pool2, 2, 2e-05, 0.75, "lrn2") 
 
    conv3 = convLayer(lrn2, 3, 3, 1, 1, 384, "conv3") 
 
    conv4 = convLayer(conv3, 3, 3, 1, 1, 384, "conv4", groups = 2) 
 
    conv5 = convLayer(conv4, 3, 3, 1, 1, 256, "conv5", groups = 2) 
    pool5 = maxPoolLayer(conv5, 3, 3, 2, 2, "pool5", "VALID") 
 
    fcIn = tf.reshape(pool5, [-1, 256 * 6 * 6]) 
    fc1 = fcLayer(fcIn, 256 * 6 * 6, 4096, True, "fc6") 
    dropout1 = dropout(fc1, self.KEEPPRO) 
 
    fc2 = fcLayer(dropout1, 4096, 4096, True, "fc7") 
    dropout2 = dropout(fc2, self.KEEPPRO) 
 
    self.fc3 = fcLayer(dropout2, 4096, self.CLASSNUM, True, "fc8") 
 
  def loadModel(self, sess): 
    """load model""" 
    wDict = np.load(self.MODELPATH, encoding = "bytes").item() 
    #for layers in model 
    for name in wDict: 
      if name not in self.SKIP: 
        with tf.variable_scope(name, reuse = True): 
          for p in wDict[name]: 
            if len(p.shape) == 1:  
              #bias 只有一维 
              sess.run(tf.get_variable('b', trainable = False).assign(p)) 
            else: 
              #weights  
              sess.run(tf.get_variable('w', trainable = False).assign(p))

buildCNN函数完全按照alexnet的结构搭建网络。
loadModel函数从模型文件中读取参数,采用的模型文件见github上的readme说明。
至此,我们定义了完整的模型,下面开始测试模型。

模型测试

ImageNet训练的AlexNet有很多类,几乎包含所有常见的物体,因此我们随便从网上找几张图片测试。比如我直接用了之前做项目的渣土车图片:

使用tensorflow实现AlexNet

然后编写测试代码:

#some params 
dropoutPro = 1 
classNum = 1000 
skip = [] 
#get testImage 
testPath = "testModel" 
testImg = [] 
for f in os.listdir(testPath): 
  testImg.append(cv2.imread(testPath + "/" + f)) 
 
imgMean = np.array([104, 117, 124], np.float) 
x = tf.placeholder("float", [1, 227, 227, 3]) 
 
model = alexnet.alexNet(x, dropoutPro, classNum, skip) 
score = model.fc3 
softmax = tf.nn.softmax(score) 
 
with tf.Session() as sess: 
  sess.run(tf.global_variables_initializer()) 
  model.loadModel(sess) #加载模型 
 
  for i, img in enumerate(testImg): 
    #img preprocess 
    test = cv2.resize(img.astype(np.float), (227, 227)) #resize成网络输入大小 
    test -= imgMean #去均值 
    test = test.reshape((1, 227, 227, 3)) #拉成tensor 
    maxx = np.argmax(sess.run(softmax, feed_dict = {x: test})) 
    res = caffe_classes.class_names[maxx] #取概率最大类的下标 
    #print(res) 
    font = cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX 
    cv2.putText(img, res, (int(img.shape[0]/3), int(img.shape[1]/3)), font, 1, (0, 255, 0), 2)#绘制类的名字 
    cv2.imshow("demo", img)  
    cv2.waitKey(5000) #显示5秒

如上代码所示,首先需要设置一些参数,然后读取指定路径下的测试图像,再对模型做一个初始化,最后是真正测试代码。测试结果如下:

使用tensorflow实现AlexNet

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
Python类的用法实例浅析
May 27 Python
详解如何在python中读写和存储matlab的数据文件(*.mat)
Feb 24 Python
python批量读取txt文件为DataFrame的方法
Apr 03 Python
Python 3.6 读取并操作文件内容的实例
Apr 23 Python
python爬虫之模拟登陆csdn的实例代码
May 18 Python
浅谈Python2、Python3相对路径、绝对路径导入方法
Jun 22 Python
深入解析神经网络从原理到实现
Jul 26 Python
python GUI库图形界面开发之PyQt5工具栏控件QToolBar的详细使用方法与实例
Feb 28 Python
Python爬虫实现vip电影下载的示例代码
Apr 20 Python
python属于解释语言吗
Jun 11 Python
Python 发送邮件方法总结
Aug 10 Python
Python 如何实现文件自动去重
Jun 02 Python
Django在win10下的安装并创建工程
Nov 20 #Python
Python2与python3中 for 循环语句基础与实例分析
Nov 20 #Python
Python3中类、模块、错误与异常、文件的简易教程
Nov 20 #Python
Python实现将HTML转换成doc格式文件的方法示例
Nov 20 #Python
python中学习K-Means和图片压缩
Nov 20 #Python
深入理解Python中的super()方法
Nov 20 #Python
python实现读取excel写入mysql的小工具详解
Nov 20 #Python
You might like
提升PHP执行速度全攻略(上)
2006/10/09 PHP
一些关于PHP的知识
2006/11/17 PHP
收藏的PHP常用函数 推荐收藏保存
2010/02/21 PHP
PHP GD库生成图像的几个函数总结
2014/11/19 PHP
通过javascript的匿名函数来分析几段简单有趣的代码
2010/06/29 Javascript
使用js对select动态添加和删除OPTION示例代码
2013/08/12 Javascript
深入理解JavaScript系列(25):设计模式之单例模式详解
2015/03/03 Javascript
jQuery 中的 DOM 操作
2016/04/26 Javascript
Nodejs获取网络数据并生成Excel表格
2020/03/31 NodeJs
jquery实现无刷新验证码的简单实例
2016/05/19 Javascript
js智能获取浏览器版本UA信息的方法
2016/08/08 Javascript
nodejs利用http模块实现银行卡所属银行查询和骚扰电话验证示例
2016/12/30 NodeJs
基于JavaScript实现轮播图原理及示例
2020/04/10 Javascript
基于js中的原型(全面讲解)
2017/09/19 Javascript
JavaScript多线程运行库Nexus.js详解
2017/12/22 Javascript
JS事件绑定的常用方式实例总结
2019/03/02 Javascript
vue 路由缓存 路由嵌套 路由守卫 监听物理返回操作
2020/08/06 Javascript
jQuery使用hide()、toggle()函数实现相机品牌展示隐藏功能
2021/01/29 jQuery
Java中重定向输出流实现用文件记录程序日志
2015/06/12 Python
Python环境下安装使用异步任务队列包Celery的基础教程
2016/05/07 Python
python实现获取Ip归属地等信息
2016/08/27 Python
python2.x实现人民币转大写人民币
2018/06/20 Python
python 读取文本文件的行数据,文件.splitlines()的方法
2018/07/12 Python
python操作excel的方法
2018/08/16 Python
Python中作用域的深入讲解
2018/12/10 Python
python圣诞树编写实例详解
2020/02/13 Python
浅析Python 简单工厂模式和工厂方法模式的优缺点
2020/07/13 Python
HTML5 canvas实现雪花飘落特效
2016/03/08 HTML / CSS
学生实习自我鉴定
2013/10/11 职场文书
网游商务专员求职信
2013/10/15 职场文书
酒店led欢迎词
2014/01/09 职场文书
护士感人事迹
2014/05/01 职场文书
求职教师自荐书
2014/06/19 职场文书
安全生产隐患排查制度
2015/08/05 职场文书
个人合作协议范本
2015/08/06 职场文书
使用Springboot实现健身房管理系统
2021/07/01 Java/Android