caffe简易上手指南（一）—— 运行cifar例子

简介

caffe是一个友好、易于上手的开源深度学习平台，主要用于图像的相关处理，可以支持CNN等多种深度学习网络。

基于caffe，开发者可以方便快速地开发简单的学习网络，用于分类、定位等任务，也可以用于科研，在其源码基础上进行修改，实现自己的算法。

本文的主要目的，是介绍caffe的基本使用方法，希望通过本文，能让普通的工程师可以使用caffe训练自己的简单模型。

本文主要包括以下内容：运行caffe的例子训练cifar训练集、使用别人定义好的网络训练自己的数据、使用训练好的模型fine tune自己的数据。

背景知识简介

深度学习是机器学习的一个分支，主要目标在于通过学习的方法，解决以往普通编程无法解决的问题，例如：图像识别、文字识别等等。

机器学习里的“学习”，指通过向程序输入经验数据，通过若干次“迭代”，不断改进算法参数，最终能够获得“模型”，使用新数据输入模型，计算得出想要的结果。

例如图像分类任务中，经验数据是图片和对应的文字，训练出模型后，将新图片使用模型运算，就可以知道其对应的类别。

以上只是简单介绍，这里还是建议先学习机器学习、卷积神经网络的相关基础知识。

安装

这一部分网上有不少教程，这里就略掉，另外，我是用docker的镜像直接安装的，网上可以直接搜到带caffe的docker镜像。好处是省去安装环境的时间，缺点是后面设置文件会麻烦一些，建议从长计议还是直接安装在电脑上。

训练cifar训练集

cifar是一个常见的图像分类训练集，包括上万张图片及20个分类，caffe提供了一个网络用于分类cifar数据集。

cifar网络的定义在examples/cifar10目录下，训练的过程十分简单。

（以下命令均在caffe默认根目录下运行，下同）

1、获取训练数据

cd $CAFFE_ROOT
./data/cifar10/get_cifar10.sh
./examples/cifar10/create_cifar10.sh

2、开始训练

cd $CAFFE_ROOT
./examples/cifar10/train_quick.sh

3、训练完成后我们会得到：

cifar10_quick_iter_4000.caffemodel.h5

cifar10_quick_iter_4000.solverstate.h5

此时，我们就训练得到了模型，用于后面的分类。

4、下面我们使用模型来分类新数据

先直接用一下别人的模型分类试一下：（默认用的ImageNet的模型）

python python/classify.py examples/images/cat.jpg foo

下面我们来指定自己的模型进行分类：

python python/classify.py --model_def examples/cifar10/cifar10_quick.prototxt --pretrained_model examples/cifar10/cifar10_quick_iter_4000.caffemodel.h5 --center_only  examples/images/cat.jpg foo

上面这句话的意思是，使用cifar10_quick.prototxt网络 + cifar10_quick_iter_4000.caffemodel.h5模型，对examples/images/cat.jpg图片进行分类。

默认的classify脚本不会直接输出结果，而是会把结果输入到foo文件里，不太直观，这里我在网上找了一个修改版，添加了一些参数，可以输出概率最高的分类。

替换python/classify.py，下载地址：http://download.csdn.net/detail/caisenchuan/9513196

这个脚本添加了两个参数，可以指定labels_file，然后可以直接把分类结果输出出来：

python python/classify.py --print_results --model_def examples/cifar10/cifar10_quick.prototxt --pretrained_model examples/cifar10/cifar10_quick_iter_4000.caffemodel.h5 --labels_file data/cifar10/cifar10_words.txt  --center_only  examples/images/cat.jpg foo

输出结果：

Loading file: examples/images/cat.jpg
Classifying  inputs.
predict  inputs.
Done in 0.02 s.
Predictions : [[ 0.03903743  0.00722749  0.04582177  0.44352672  0.01203315  0.11832549
   0.02335102  0.25013766  0.03541689  0.02512246]]
python/classify.py:: FutureWarning: sort(columns=....) is deprecated, use sort_values(by=.....)
  labels = labels_df.sort('synset_id')['name'].values
[('cat', '0.44353'), ('horse', '0.25014'), ('dog', '0.11833'), ('bird', '0.04582'), ('airplane', '0.03904')]
上面标明了各个分类的顺序和置信度
Saving results into foo

Tips

最后，总结一下训练一个网络用到的相关文件：

cifar10_quick_solver.prototxt：方案配置，用于配置迭代次数等信息，训练时直接调用caffe train指定这个文件，就会开始训练

cifar10_quick_train_test.prototxt：训练网络配置，用来设置训练用的网络，这个文件的名字会在solver.prototxt里指定

cifar10_quick_iter_4000.caffemodel.h5：训练出来的模型，后面就用这个模型来做分类

cifar10_quick_iter_4000.solverstate.h5：也是训练出来的，应该是用来中断后继续训练用的文件

cifar10_quick.prototxt：分类用的网络