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使用 Tensorflow 构建属于自己的图片分类器

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近几年火热的AI领域吸引了众多有志之士加入,在一段时间的学习之后,不知道你是否有一个疑惑:我能够用AI来做点什么呢?

就拿AI最常见的应用而言,人脸识别已经相当成熟,由巨头把持,围棋AI也有好几个开源实现,都是重量级的玩家在玩,医疗领域涉及太广,不是个人能hold住的。还有我们能够想到的领域,如机器翻译、无人驾驶、搜索引擎、美颜…好像都被别人早早布局,现在进入是不是太晚了?

别着急,在机器学习领域,有一个重要的定理叫做“没有免费的午餐”定理(No Free Lunch Theorem,简称NFL定理)。NFL定理是这样的,对于一个学习算法Ea,若它在某些问题上比学习算法Eb好,则必然存在另一些问题,在那里Eb比Ea好,这个结论对任何算法均成立。换而言之,机器学习领域,不存在一种算法,对所有问题都有效。

在面对具体的问题时,我们总需要选择算法、训练算法、针对具体问题进行调优,这也是大多数从事机器学习行业的人的工作。下面我就以一个图片分类器的构建为例,说明如何构建一个属于自己的AI模型。

说到图片分类器,有的同学可能又存在疑问?市面上不是已经有很多模型了吗?比如拍照识花、给猫狗图片分类等等。对的,本文就是在这些模型的基础上,训练出能够识别我常喝的两种牛奶的分类器(牛顿不是也说过,要站在巨人的肩膀上。。。)。我常喝的牛奶是长这样的:

要构建自己的图片分类器,首先需要数据,数据不能太少。在深度学习领域,数据往往比算法更重要(不是我说的,吴恩达说的。。。)。在本问题中,我们需要的数据就是有关这两种牛奶包装的图片。一种方法是编写脚本,从网络上抓取,还有一种笨办法,自己拿手机从各个不同角度拍摄。第三种办法是对着这两种牛奶录一段视频,然后通过软件将一帧帧的图像保存为图片,该方法也不是我想到的,你可以看这段视频了解一下。

我选择第三种录视频的方法来生成我的训练数据。

数据生成

首先使用手机拍一段视频,导入到电脑,然后通过软件保存图像。在ubuntu上可以使用ffmpeg软件来完成。

sudo apt-get install ffmpegffmpeg -i VID_20180520_162407.mp4 -r 1 milk_photos/arla/%03d.jpg

训练模型

我们基于ImageNet模型训练自己的模型,这是一个大型视觉识别挑战数据集上训练的模型,可以识别大约1000中物体的类别。

安装tensorflow

pip install --upgrade "==1.7.*"

克隆git仓库

git clone https://github.com/googlecodelabs/tensorflow-for-poets-2cd tensorflow-for-poets-2

训练数据集

将前面通过视频生成的图片集放到tf_files目录下,每一类图片单独建一个文件夹,文件夹可以如下所示:

milk_photos  |----yili  |      |--001.png  |      |--002.png  |      ...  |  |----arla  |      |--001.png  |      |--002.png  |      ...

再训练模型

export IMAGE_SIZE=224export ARCHITECTURE="mobilenet_0.50_${IMAGE_SIZE}"python -m scripts.retrain   --bottleneck_dir=tf_files/bottlenecks   --how_many_training_steps=500   --model_dir=tf_files/models/   --summaries_dir=tf_files/training_summaries/"${ARCHITECTURE}"   --output_graph=tf_files/retrained_graph.pb   --output_labels=tf_files/retrained_labels.txt   --architecture="${ARCHITECTURE}"   --image_dir=tf_files/milk_photos

再训练脚本将生成以下两个文件:

  • tf_files/retrained_graph.pb,再训练的图文件。

  • tf_files/retrained_labels.txt,这是一个包含标签的文本文件。

使用再训练的模型

python -m scripts.label_image     --graph=tf_files/retrained_graph.pb      --image=tf_files/milk_photos/yili/008.jpg

结果:

yili (score=0.99988)arla (score=0.00012)

我们也可以再拍一张照片,试试效果。

至此,训练我们自己的分类器的任务就结束了,在下一篇文章中,我将带领大家探索如何在Android手机上使用我们的图片分类器。

注:本文主要参考了google codelab的教程:<>,这个题目还真不好翻译,TensorFlow之歌?原文的步骤更加详细,有兴趣可以参看原文。使用录制视频的方式生成数据集学的是这个视频: https://youtu.be/EnFyneRScQ8?t=4m17s

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