快捷導(dǎo)航

Tensorflow加載Vgg預(yù)訓(xùn)練模型操作

更新時間：2020年05月26日 11:17:16 作者：GodWriter

這篇文章主要介紹了Tensorflow加載Vgg預(yù)訓(xùn)練模型操作，具有很好的參考價值，希望對大家有所幫助。一起跟隨小編過來看看吧

很多深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型需要加載預(yù)訓(xùn)練過的Vgg參數(shù)，比如說：風(fēng)格遷移、目標(biāo)檢測、圖像標(biāo)注等計算機(jī)視覺中常見的任務(wù)。那么到底如何加載Vgg模型呢？Vgg文件的參數(shù)到底有何意義呢？加載后的模型該如何使用呢？

本文將以Vgg19為例子，詳細(xì)說明Tensorflow如何加載Vgg預(yù)訓(xùn)練模型。

實驗環(huán)境

GTX1050-ti, cuda9.0

Window10, Tensorflow 1.12

展示Vgg19構(gòu)造

import tensorflow as tf
 
import numpy as np
import scipy.io
 
data_path = 'model/vgg19.mat' # data_path指下載下來的Vgg19預(yù)訓(xùn)練模型的文件地址
 
# 讀取Vgg19文件
data = scipy.io.loadmat(data_path)
# 打印Vgg19的數(shù)據(jù)類型及其組成
print("type: ", type(data))
print("data.keys: ", data.keys())
 
# 得到對應(yīng)卷積核的矩陣
weights = data['layers'][0]
# 定義Vgg19的組成
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不同卷積層所對應(yīng)的維度
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)
 
 
代碼輸出結(jié)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真實的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是怎么樣子的呢，如下圖所示：

在本文，主要討論卷積模塊，大家通過對比可以發(fā)現(xiàn)，我們打印出來的Vgg19結(jié)構(gòu)及其卷積核的構(gòu)造的確如論文中給出的Vgg19結(jié)構(gòu)一致。

構(gòu)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):
  # 定義net用來保存模型每一步輸出的特征圖
  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)
    # 在每一步都保存當(dāng)前輸出的特征圖
    net[name] = current
 
  return net

在上面的代碼中，我們定義了一個Vgg19的類別專門用來加載Vgg19模型，并且將每一層卷積得到的特征圖保存到net中，最后返回這個net，用于代碼后續(xù)的處理。

測試Vgg19模型

在給出Vgg19的構(gòu)造模型后，我們下一步就是如何用它，我們的思路如下：

加載本地圖片

定義Vgg19模型，傳入本地圖片

得到返回每一層的特征圖

image_path = "data/test.jpg" # 本地的測試圖片
 
image_raw = tf.gfile.GFile(image_path, 'rb').read()
# 一定要tf.float()，否則會報錯
image_decoded = tf.to_float(tf.image.decode_jpeg(image_raw))
 
# 擴(kuò)展圖片的維度，從三維變成四維，符合Vgg19的輸入接口
image_expand_dim = tf.expand_dims(image_decoded, 0)
 
# 定義Vgg19模型
vgg19 = VGG19(data_path)
net = vgg19.feed_forward(image_expand_dim, 'vgg19')
print(net)
 
代碼結(jié)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>}

本文提供的測試代碼是完成正確的，已經(jīng)避免了很多使用Vgg19預(yù)訓(xùn)練模型的坑操作，比如：給圖片添加維度，轉(zhuǎn)換讀取圖片的的格式等，為什么這么做的詳細(xì)原因可參考我的另一篇博客：Tensorflow加載Vgg預(yù)訓(xùn)練模型的幾個注意事項。

到這里，如何使用tensorflow讀取Vgg19模型結(jié)束了，若是大家有其他疑惑，可在評論區(qū)留言，會定時回答。

好了，以上就是小編分享給大家的全部內(nèi)容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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