keras中VGG19预训练模型的使用

keras提供了VGG19在ImageNet上的预训练权重模型文件，其他可用的模型还有VGG16、Xception、ResNet50、InceptionV3 4个。

VGG19在keras中的定义：

def VGG19(include_top=True, weights='imagenet',
          input_tensor=None, input_shape=None,
          pooling=None,
          classes=1000)

1. include_top: 是否包含最后的3个全连接层

2. weights： 定义为‘imagenet’，表示加载在imagenet数据库上训练的预训练权重，定义为None则不加载权重，参数随机初始化

包含最后3个全连接层的VGG19模型下载地址：  https://github.com/fchollet/deep-learning-models/releases/download/v0.1/vgg19_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels.h5

不包含最后3个全连接层的VGG19模型下载地址： https://github.com/fchollet/deep-learning-models/releases/download/v0.1/vgg19_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels_notop.h5

不包含全连接层的VGG19模型文件名称是" vgg19_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels_notop.h5 " ，文件大小约80MB;

包含全连接层的VGG19模型文件名称是 " vgg19_weights_tf_dim_ordering_tf_kernels.h5 " ，文件大小约575MB

ubuntu中，下载的VGG19模型文件的本地路径是 ～/.keras/models/ ， .keras是一个隐藏文件夹。可以预先下载模型文件放到对应目录下，程序执行时检测到存在模型文件就不会再下载了。

使用VGG19预训练模型分类图片的例子

# coding: utf-8
from keras.applications.vgg19 import VGG19
from keras.preprocessing import image
from keras.applications.vgg19 import preprocess_input
from keras.models import Model
import numpy as np

base_model = VGG19(weights='imagenet', include_top=True)
img_path = 'cat.jpg'
img = image.load_img(img_path, target_size=(224, 224))  # 加载图像，归一化大小
x = image.img_to_array(img)   # 序列化
x = np.expand_dims(x, axis=0)  # 展开
x = preprocess_input(x)       # 预处理到0～1
out = base_model.predict(x)  # 预测结果，1000维的向量
print(out.shape)   # (1,1000)

程序首先加载带3个全连接层的VGG19模型，然后读入图片并做格式转换和归一化等处理后执行VGG模型预测，预测结果out是一个1000维的向量，代表了预测结果分别属于10000个分类的概率，形状是（1,1000），out内容如下：

使用VGG19预训练模型提取VGG19网络中任意层的输出特征的例子

上个例子可以看到keras对VGG网络的封装异常好，简单几行代码就可以分类图片。keras中VGG预训练参数模型另一个更常用的应用是可以提取VGG网络中任意一层的特征。

以下例子提取的是VGG19网络中第5个卷积层的输出特征（也是第1个全连接层的输入特征）

# coding: utf-8
from keras.applications.vgg19 import VGG19
from keras.preprocessing import image
from keras.applications.vgg19 import preprocess_input
from keras.models import Model
import numpy as np

base_model = VGG19(weights='imagenet', include_top=False)
model = Model(inputs=base_model.input, outputs=base_model.get_layer('block5_pool').output)
img_path = 'cat.jpg'
img = image.load_img(img_path, target_size=(224, 224))
x = image.img_to_array(img)
x = np.expand_dims(x, axis=0)
x = preprocess_input(x)
block5_pool_features = model.predict(x)
print(block5_pool_features.shape) #(1, 7, 7, 512)

base_model.get_layer('block5_pool')中的block5_pool参数定义了获取的是第5个卷积层的输出。第5层的输出是一个 1×7×7×512的向量，如下：

也可以设置为加载最后3个全连接层的VGG19网络，就可以获取最后3个全连接层的输出了：

# coding: utf-8
from keras.applications.vgg19 import VGG19
from keras.preprocessing import image
from keras.applications.vgg19 import preprocess_input
from keras.models import Model
import numpy as np
base_model = VGG19(weights='imagenet', include_top=True)
model = Model(inputs=base_model.input, outputs=base_model.get_layer('fc2').output)
img_path = 'cat.jpg'
img = image.load_img(img_path, target_size=(224, 224))
x = image.img_to_array(img)
x = np.expand_dims(x, axis=0)
x = preprocess_input(x)
fc2 = model.predict(x)
print(fc2.shape)  #(1, 4096)

加了全连接层，所以base_model.get_layer('fc2') 里参数也可以是 flatten、fc1、fc2和predictions 。

VGG19各个模块在keras中定义的名称如下，可以根据名称轻松获取该层特征：