TensorFlow数据集（二）——数据集的高层操作

参考书

《TensorFlow：实战Google深度学习框架》（第2版）

一个使用数据集进行训练和测试的完整例子。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
# coding=utf-8 

"""
@author: Li Tian
@contact: 694317828@qq.com
@software: pycharm
@file: dataset_test5.py
@time: 2019/2/12 13:45
@desc: 使用数据集实现数据输入流程
"""

import tensorflow as tf
from figuredata_deal.figure_deal_test2 import preprocess_for_train

# 列举输入文件。训练和测试使用不同的数据
train_files = tf.train.match_filenames_once('./train_file-*')
test_files = tf.train.match_filenames_once('./test_files-*')

# 定义parser方法从TFRecord中解析数据。这里假设image中存储的是图像的原始数据，
# label为该样例所对应的标签。height、width和channels给出了图片的维度。
def parser(record):
    features = tf.parse_single_example(
        record,
        features={
            'image': tf.FixedLenFeature([], tf.string),
            'label': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
            'height': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
            'width': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
            'channels': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
        }
    )

    # 从原始图像数据解析出像素矩阵，并根据图像尺寸还原图像。
    decoded_image = tf.decode_raw(features['image'], tf.uint8)
    decoded_image.set_shape([features['height'], features['width'], features['channels']])
    label = features['label']
    return decoded_image, label

# 定义神经网络输入层图片的大小
image_size = 299
# 定义组合数据batch的大小
batch_size = 100
# 定义随机打乱数据时buffer的大小
shuffle_buffer = 10000

# 定义读取训练数据的数据集
dataset = tf.data.TFRecordDataset(train_files)
dataset = dataset.map(parser)

# 对数据依次进行预处理、shuffle和batching操作。preprocess_for_train为前面介绍的
# 图像预处理程序。因为上一个map得到的数据集中提供了decoded_image和label两个结果，所以这个
# map需要提供一个有2个参数的函数来处理数据。在下面的代码中，lambda中的image代表的就是第一个map返回的
# decoded_image，label代表的就是第一个map返回的label。在这个lambda表达式中我们首先将decoded_image
# 在传入preprocess_for_train来进一步对图像数据进行预处理。然后再将处理好的图像和label组成最终的输出。
dataset = dataset.map(
    lambda image, label: (
        preprocess_for_train(image, image_size, image_size, None), label
    )
)
dataset = dataset.shuffle(shuffle_buffer).batch(batch_size)

# 重复NUM_EPOCHS个epoch。在前面TRAINING_ROUNDS指定了训练的轮数，
# 而这里指定了整个数据集重复的次数，它也间接地确定了训练的论述。
NUM_EPOCHS = 10
dataset = dataset.repeat(NUM_EPOCHS)

# 定义数据集迭代器。虽然定义数据集的时候没直接使用placeholder来提供文件地址，但是
# tf.train.match_filenames_once方法得到的结果和与placeholder的机制类似，也需要初始化。
# 所以这里使用的是initializable_iterator
iterator = dataset.make_initializable_iterator()
image_batch, label_batch = iterator.get_next()

# 定义神经网络的结果以及优化过程。这里与前面的相同。
learning_rate = 0.01
logit = inference(image_batch)
loss = calc_loss(logit, label_batch)
train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(learning_rate).minimize(loss)

# 定义测试用的Dataset。与训练时不同，测试数据的Dataset不需要经过随机翻转等预处理操作，
# 也不需要打乱顺序和重复多个epoch。这里使用于训练数据相同的parser进行解析，调整分辨率
# 到网络输入层大小，然后直接进行batching操作。
test_dataset = tf.data.TFRecordDataset(test_files)
test_dataset = test_dataset.map(parser).map(
    lambda image, label: (
        tf.image.resize_images(image, [image_size, image_size]), label
    )
)
test_dataset = test_dataset.batch(batch_size)

# 定义测试数据上的迭代器
test_iterator = test_dataset.make_initializable_iterator()
test_image_batch, test_label_batch = test_iterator.get_next()

# 定义预测结果为logit值最大的分类
test_logit = inference(test_image_batch)
predictions = tf.argmax(test_logit, axis=-1, output_type=tf.int32)

# 声明会话并运行神经网络的优化过程
with tf.Session() as sess:
    # 初始化变量
    sess.run((
        tf.global_variables_initializer(),
        tf.local_variables_initializer()
    ))

    # 初始化训练数据的迭代器。
    sess.run(iterator.initializer)

    # 循环进行训练，知道数据集完成输入，抛出OutOfRangeError错误
    while True:
        try:
            sess.run(train_step)
        except tf.errors.OutOfRangeError:
            break

    # 初始化测试数据的迭代器
    sess.run(test_iterator.initializer)

    # 获取预测结果
    test_results = []
    test_labels = []
    while True:
        try:
            pred, label = sess.run([predictions, test_label_batch])
            test_results.extend(pred)
            test_labels.extend(label)
        except tf.errors.OutOfRangeError:
            break

    # 计算准确率
    correct = [float(y == y_) for (y, y_) in zip(test_results, test_labels)]
    accuracy = sum(correct) / len(correct)
    print("Test accuracy is: ", accuracy)