# 使用 Keras 中的再訓練 VGG16 進行圖像分類
讓我們使用 COCO 圖像數據集來再訓練模型以微調分類任務。我們將刪除 Keras 模型中的最后一層,并添加我們自己的完全連接層,其中`softmax`激活 8 個類。我們還將通過將前 15 層的`trainable`屬性設置為`False`來演示凍結前幾層。
1. 首先導入 VGG16 模型而不使用頂層變量,方法是將`include_top`設置為`False`:
```py
# load the vgg model
from keras.applications import VGG16
base_model=VGG16(weights='imagenet',include_top=False, input_shape=(224,224,3))
```
我們還在上面的代碼中指定了`input_shape`,否則 Keras 會在以后拋出異常。
1. 現在我們構建分類器模型以置于導入的 VGG 模型之上:
```py
top_model = Sequential()
top_model.add(Flatten(input_shape=base_model.output_shape[1:]))
top_model.add(Dense(256, activation='relu'))
top_model.add(Dropout(0.5))
top_model.add(Dense(coco.n_classes, activation='softmax'))
```
1. 接下來,在 VGG 基礎之上添加模型:
```py
model=Model(inputs=base_model.input, outputs=top_model(base_model.output))
```
1. 凍結前 15 層:
```py
for layer in model.layers[:15]:
layer.trainable = False
```
1. 我們隨機挑選了 15 層凍結,你可能想要玩這個數字。讓我們編譯模型并打印模型摘要:
```py
model.compile(loss='categorical_crossentropy',
optimizer=optimizers.SGD(lr=1e-4, momentum=0.9),
metrics=['accuracy'])
model.summary()
```
```py
_________________________________________________________________
Layer (type) Output Shape Param #
=================================================================
input_1 (InputLayer) (None, 224, 224, 3) 0
_________________________________________________________________
block1_conv1 (Conv2D) (None, 224, 224, 64) 1792
_________________________________________________________________
block1_conv2 (Conv2D) (None, 224, 224, 64) 36928
_________________________________________________________________
block1_pool (MaxPooling2D) (None, 112, 112, 64) 0
_________________________________________________________________
block2_conv1 (Conv2D) (None, 112, 112, 128) 73856
_________________________________________________________________
block2_conv2 (Conv2D) (None, 112, 112, 128) 147584
_________________________________________________________________
block2_pool (MaxPooling2D) (None, 56, 56, 128) 0
_________________________________________________________________
block3_conv1 (Conv2D) (None, 56, 56, 256) 295168
_________________________________________________________________
block3_conv2 (Conv2D) (None, 56, 56, 256) 590080
_________________________________________________________________
block3_conv3 (Conv2D) (None, 56, 56, 256) 590080
_________________________________________________________________
block3_pool (MaxPooling2D) (None, 28, 28, 256) 0
_________________________________________________________________
block4_conv1 (Conv2D) (None, 28, 28, 512) 1180160
_________________________________________________________________
block4_conv2 (Conv2D) (None, 28, 28, 512) 2359808
_________________________________________________________________
block4_conv3 (Conv2D) (None, 28, 28, 512) 2359808
_________________________________________________________________
block4_pool (MaxPooling2D) (None, 14, 14, 512) 0
_________________________________________________________________
block5_conv1 (Conv2D) (None, 14, 14, 512) 2359808
_________________________________________________________________
block5_conv2 (Conv2D) (None, 14, 14, 512) 2359808
_________________________________________________________________
block5_conv3 (Conv2D) (None, 14, 14, 512) 2359808
_________________________________________________________________
block5_pool (MaxPooling2D) (None, 7, 7, 512) 0
_________________________________________________________________
sequential_1 (Sequential) (None, 8) 6424840
=================================================================
Total params: 21,139,528
Trainable params: 13,504,264
Non-trainable params: 7,635,264
```
我們看到近 40%的參數是凍結的和不可訓練的。
1. 接下來,訓練 Keras 模型 20 個周期,批量大小為 32:
```py
from keras.utils import np_utils
batch_size=32
n_epochs=20
total_images = len(x_train_files)
n_batches = total_images // batch_size
for epoch in range(n_epochs):
print('Starting epoch ',epoch)
coco.reset_index_in_epoch()
for batch in range(n_batches):
try:
x_batch, y_batch = coco.next_batch(batch_size=batch_size)
images=np.array([coco.preprocess_image(x) for x in x_batch])
y_onehot = np_utils.to_categorical(y_batch,
num_classes=coco.n_classes)
model.fit(x=images,y=y_onehot,verbose=0)
except Exception as ex:
print('error in epoch {} batch {}'.format(epoch,batch))
print(ex)
```
1. 讓我們使用新再訓練的模型對圖像進行分類:
```py
probs = model.predict(images_test)
```
以下是分類結果:

```py
Probability 100.00% of [zebra]
Probability 0.00% of [dog]
Probability 0.00% of [horse]
Probability 0.00% of [giraffe]
Probability 0.00% of [bear]
```
---

```py
Probability 96.11% of [horse]
Probability 1.85% of [cat]
Probability 0.77% of [bird]
Probability 0.43% of [giraffe]
Probability 0.40% of [sheep]
```
---

```py
Probability 99.75% of [dog] Probability 0.22% of [cat] Probability 0.03% of [horse] Probability 0.00% of [bear] Probability 0.00% of [zebra]
```
---

```py
Probability 99.88% of [bird]
Probability 0.11% of [horse]
Probability 0.00% of [giraffe]
Probability 0.00% of [bear]
Probability 0.00% of [cat]
```
---

```py
Probability 65.28% of [bear]
Probability 27.09% of [sheep]
Probability 4.34% of [bird]
Probability 1.71% of [giraffe]
Probability 0.63% of [dog]
```
---

```py
Probability 100.00% of [bear]
Probability 0.00% of [sheep]
Probability 0.00% of [dog]
Probability 0.00% of [cat]
Probability 0.00% of [giraffe]
```
---

```py
Probability 100.00% of [giraffe]
Probability 0.00% of [bird]
Probability 0.00% of [bear]
Probability 0.00% of [sheep]
Probability 0.00% of [zebra]
```
---

```py
Probability 81.05% of [cat]
Probability 15.68% of [dog]
Probability 1.64% of [bird]
Probability 0.90% of [horse]
Probability 0.43% of [bear]
```
除了最后的嘈雜圖像外,所有類別都已正確識別。通過適當的超參數調整,也可以進行改進。
到目前為止,您已經看到了使用預訓練模型進行分類并對預訓練模型進行微調的示例。接下來,我們將使用 Inception v3 模型顯示分類示例。
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- 使用 TensorFlow 中的 Inception v3 進行圖像分類
- 使用 TensorFlow 中的再訓練的 Inception v3 進行圖像分類
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