TensorFlow技术解析与实战学习笔记(13)------Mnist识别和卷积神经网络AlexNet
一、AlexNet:共8层:5个卷积层(卷积+池化)、3个全连接层,输出到softmax层,产生分类。
论文中lrn层推荐的参数:depth_radius = 4,bias = 1.0 , alpha = 0.001 / 9.0 , beta = 0.75
lrn现在仅在AlexNet中使用,主要是别的卷积神经网络模型效果不明显。而LRN在AlexNet中会让前向和后向速度下降,(下降1/3)。
【训练时耗时是预测的3倍】

代码:
#加载数据
import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
mnist = input_data.read_data_sets("MNIST_data/",one_hot = True) #定义卷积操作
def conv2d(name , input_x , w , b , stride = 1,padding = 'SAME'):
conv = tf.nn.conv2d(input_x,w,strides = [1,stride,stride,1],padding = padding , name = name)
return tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(conv,b))
def max_pool(name , input_x , k=2):
return tf.nn.max_pool(input_x,ksize = [1,k,k,1],strides = [1,k,k,1],padding = 'SAME' , name = name)
def norm(name , input_x , lsize = 4):
return tf.nn.lrn(input_x , lsize , bias = 1.0 , alpha = 0.001 / 9.0 , beta = 0.75 , name = name) def buildGraph(x,learning_rate,weight,bias,dropout): #############前向传播##################
#定义网络
x = tf.reshape(x , [-1,28,28,1])
#第一层卷积
with tf.variable_scope('layer1'):
conv1 = conv2d('conv1',x,weight['wc1'],bias['bc1'])
pool1 = max_pool('pool1',conv1)
norm1 = norm('norm1',pool1)
with tf.variable_scope('layer2'):
conv2 = conv2d('conv2',norm1,weight['wc2'],bias['bc2'])
pool2 = max_pool('pool2',conv2)
norm2 = norm('norm2',pool2)
with tf.variable_scope('layer3'):
conv3 = conv2d('conv3',norm2,weight['wc3'],bias['bc3'])
pool3 = max_pool('pool3',conv3)
norm3 = norm('norm3',pool3)
with tf.variable_scope('layer4'):
conv4 = conv2d('conv4',norm3,weight['wc4'],bias['bc4'])
with tf.variable_scope('layer5'):
conv5 = conv2d('conv5',conv4,weight['wc5'],bias['bc5'])
pool5 = max_pool('pool5',conv5)
norm5 = norm('norm5',pool5)
with tf.variable_scope('func1'):
norm5 = tf.reshape(norm5,[-1,4*4*256])
fc1 = tf.add(tf.matmul(norm5,weight['wf1']) , bias['bf1'])
fc1 = tf.nn.relu(fc1)
#dropout
fc1 = tf.nn.dropout(fc1,dropout)
with tf.variable_scope('func2'):
fc2 = tf.reshape(fc1,[-1,weight['wf1'].get_shape().as_list()[0]])
fc2 = tf.add(tf.matmul(fc1,weight['wf2']),bias['bf2'])
fc2 = tf.nn.relu(fc2)
#dropout
fc2 = tf.nn.dropout(fc2,dropout)
with tf.variable_scope('outlayer'):
out = tf.add(tf.matmul(fc2,weight['w_out']),bias['b_out'])
return out def train(mnist):
#定义网络的超参数
learning_rate = 0.001
training_step = 20000
batch_size = 128 #定义网络的参数
n_input = 784
n_output = 10
dropout = 0.75 #x、y的占位
x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784])
y = tf.placeholder(tf.float32,[None,10])
keep_prob = tf.placeholder(tf.float32) #权重和偏置的设置
weight = {
'wc1':tf.Variable(tf.truncated_normal([11,11,1,96],stddev = 0.1)),
'wc2':tf.Variable(tf.truncated_normal([5,5,96,256],stddev = 0.1)),
'wc3':tf.Variable(tf.truncated_normal([3,3,256,384],stddev = 0.1)),
'wc4':tf.Variable(tf.truncated_normal([3,3,384,384],stddev = 0.1)),
'wc5':tf.Variable(tf.truncated_normal([3,3,384,256],stddev = 0.1)),
'wf1':tf.Variable(tf.truncated_normal([4*4*256,4096])),
'wf2':tf.Variable(tf.truncated_normal([4096,4096])),
'w_out':tf.Variable(tf.truncated_normal([4096,10]))
}
bias = {
'bc1':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape = [96])),
'bc2':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[256])),
'bc3':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[384])),
'bc4':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[384])),
'bc5':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[256])),
'bf1':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[4096])),
'bf2':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[4096])),
'b_out':tf.Variable(tf.constant(0.1,shape =[10]))
} out = buildGraph(x,learning_rate,weight,bias,keep_prob)
####################后向传播####################
#定义损失函数
loss = tf.reduce_mean(tf.nn.softmax_cross_entropy_with_logits(labels=y, logits=out))
optimizer = tf.train.AdamOptimizer(learning_rate).minimize(loss) #评估函数
correction = tf.equal(tf.argmax(out,1),tf.argmax(y,1))
acc = tf.reduce_mean(tf.cast(correction,tf.float32))
#####################################开始训练############################## init = tf.global_variables_initializer() with tf.Session() as sess:
sess.run(init)
step = 1
while step <= training_step:
batch_x , batch_y = mnist.train.next_batch(batch_size)
sess.run(out,feed_dict = {x:batch_x,y:batch_y,keep_prob:dropout})
print(out.shape)
sess.run(optimizer,feed_dict = {x:batch_x,y:batch_y,keep_prob:dropout})
if step % 500 == 0:
loss , acc = sess.run([loss,acc],feed_dict = {x:batch_x,y:batch_y,keep_prob:1})
print(step,loss,acc)
step += 1
print(sess.run(acc,feed_dict = {x:mnist.test.images[:256],y:mnist.test.images[:256],keep_prob:1})) if __name__=='__main__':
train(mnist)
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