【火炉炼AI】深度学习008-Keras解决多分类问题
【火炉炼AI】深度学习008-Keras解决多分类问题
(本文所使用的Python库和版本号: Python 3.6, Numpy 1.14, scikit-learn 0.19, matplotlib 2.2, Keras 2.1.6, Tensorflow 1.9.0)
在我前面的文章【火炉炼AI】深度学习005-简单几行Keras代码解决二分类问题中,介绍了用Keras解决二分类问题。那么多分类问题该怎么解决?有哪些不同?
1. 准备数据集
为了演示,本次选用了博文keras系列︱图像多分类训练与利用bottleneck features进行微调(三)中提到的数据集,原始的数据集将所有类别的train照片放到train文件夹中,所有的test照片放在test文件夹中,而用不同数字开头来表示不同类别,比如以3开头的照片就是bus类等。首先将这些不同类别的照片放在不同的文件夹中,最终的train文件夹有5个子文件夹,每个子文件夹中有80张图片,最终的test文件夹中有5个子文件夹,每个子文件夹中有20张图片。总共只有500张图片。
在代码上,需要用ImageDataGenerator来做数据增强,并且用flow_from_directory来从文件夹中产生数据流。
代码和二分类的文章基本相同,此处就不贴出来了,可以去我的github直接看全部的代码。
唯一的不同之处是要设置class_mode='categorical',而不是原来二分类问题的class_mode='binary'
2. 模型的构建和训练
基本和二分类一样,如下为模型的构建部分:
# 4,建立Keras模型:模型的建立主要包括模型的搭建,模型的配置
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D
from keras.layers import Activation, Dropout, Flatten, Dense
from keras import optimizers
def build_model(input_shape):
# 模型的搭建:此处构建三个CNN层+2个全连接层的结构
model = Sequential()
model.add(Conv2D(32, (3, 3), input_shape=input_shape))
model.add(Activation('relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Conv2D(32, (3, 3)))
model.add(Activation('relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Conv2D(64, (3, 3)))
model.add(Activation('relu'))
model.add(MaxPooling2D(pool_size=(2, 2)))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(64))
model.add(Activation('relu'))
model.add(Dropout(0.5)) # Dropout防止过拟合
model.add(Dense(class_num)) # 此处多分类问题,用Dense(class_num)
model.add(Activation('softmax')) #多分类问题用softmax作为activation function
# 模型的配置
model.compile(loss='categorical_crossentropy', # 定义模型的loss func,optimizer,
optimizer=optimizers.RMSprop(), # 使用默认的lr=0.001
metrics=['accuracy'])# 主要优化accuracy
return model # 返回构建好的模型
改变之处是:最后的Dense层需要用Dense(class_num)来代替Dense(1),然后用多分类的标配activation function: softmax。在模型的配置方面,也需要将loss function改为'categorical_crossentropy'。
通过模型的训练后,最终结果如下所示:
从结果上看:没有出现过拟合现象,但是test acc不太稳定,变化比较大。在平台期后的test acc约为0.85.
########################小**********结###############################
1,多分类问题和二分类问题基本相同,不同之处在于:1,设置flow_flow_directory时要用设置class_mode='categorical'。2,模型的最后一层要用Dense(class_num)和softmax这个多分类专用激活函数。3,模型的loss function要使用categorical_crossentropy。
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注:本部分代码已经全部上传到(我的github)上,欢迎下载。