Keras-图片预处理
图片预处理
图片生成器ImageDataGenerator
keras.preprocessing.image.ImageDataGenerator(featurewise_center=False, samplewise_center=False, featurewise_std_normalization=False, samplewise_std_normalization=False, zca_whitening=False, zca_epsilon=1e-6, rotation_range=0., width_shift_range=0., height_shift_range=0., shear_range=0., zoom_range=0., channel_shift_range=0., fill_mode='nearest', cval=0., horizontal_flip=False, vertical_flip=False, rescale=None, preprocessing_function=None, data_format=K.image_data_format())
用以生成一个batch的图像数据，支持实时数据提升。训练时该函数无限生成数据，知道达到规定的epoch次数为止。
参数
- featurewise_center：布尔值，使输入数据集去中心化（均值为0）按feature执行
- samplewise_center：布尔值，使输入数据的每个样本均值为0
- featurewise_std_normalization:布尔值，将输入除以数据集的标准差以完成标准化，按feature执行
- samplewise_std_normalization：布尔值，将输入的每个样本除以其自身的标准差
- zca_whitening：布尔值，对输入数据施加ZCA白化
- zca_epsilon：ZCA使用的eposilon，默认是1e-6
- rotation_range：整数，数据增强时图片随机转动的角度
- width_shift_range：浮点数，图片宽度的某个比例，数据增强时图片水平偏移的幅度
- height_shift_range：浮点数，图片高度的某个比例，数据提升时图片竖直偏移的幅度
- shear_range：浮点数，剪切强度(逆时针方向的剪切变换角度)
- zoom_range：浮点数或形如[lower,upper]的列表，随机缩放的幅度，若为浮点数，则相当于[lower,upper] = [ 1 - zoom_range, 1 + zoom_range ]
- channel_shift_range：浮点数，随机通道偏移的幅度
- fill_mode：'constant','nearest','reflect','wrap'之一，当进行变换时超出边界的点将根据本参数给定的方法进行处理
- cval：浮点数或整数，当fill_model=constant时,指定要向超出边界的点填充的值
- horizontal_flip：布尔值，进行随机水平翻转
- vertical_flip：布尔值，进行随机竖值翻转
- rescale：重放缩因子，默认为None，如果为None或0则不进行放缩，否则会将该数值乘到数据上(在应用其他变换之前)
- preprocessing_function：将被应用于每个输入的函数。该函数将在任何其他修改之前运行。该函数接受一个参数，为一张图片(秩为3的numpy array)，并且输出一个具有相同shape的numpy array
- data_format：字符串，“channel_first”或“channel_last”之一，代表图像的通道维的位置。该参数是Keras 1.x中的image_dim_ordering，“channel_last”对应原本的“tf”，“channel_first”对应原本的“th”。以128x128的RGB图像为例，“channel_first”应将数据组织为（3,128,128），而“channel_last”应将数据组织为（128,128,3）。该参数的默认值是
~/.keras/keras.json中设置的值，若从未设置过，则为“channel_last”
方法
- fit(x, augment=False, rounds=1)：计算依赖于数据的变换所需要的统计信息(均值方差等),只有使用
featurewise_center，featurewise_std_normalization或zca_whitening时需要此函数。
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X：numpy array，样本数据，秩应为4.在黑白图像的情况下channel轴的值为1，在彩色图像情况下值为3
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augment：布尔值，确定是否使用随即提升过的数据
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round：若设
augment=True，确定要在数据上进行多少轮数据提升，默认值为1 -
seed: 整数,随机数种子
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- flow(self, X, y, batch_size=32, shuffle=True, seed=None, save_to_dir=None, save_prefix='', save_format='png')：接收numpy数组和标签为参数,生成经过数据提升或标准化后的batch数据,并在一个无限循环中不断的返回batch数据
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x：样本数据，秩应为4.在黑白图像的情况下channel轴的值为1，在彩色图像情况下值为3
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y：标签
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batch_size：整数，默认32
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shuffle：布尔值，是否随机打乱数据，默认为True
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save_to_dir：None或字符串，该参数能让你将提升后的图片保存起来，用以可视化
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save_prefix：字符串，保存提升后图片时使用的前缀, 仅当设置了
save_to_dir时生效 -
save_format："png"或"jpeg"之一，指定保存图片的数据格式,默认"jpeg"
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yields:形如(x,y)的tuple,x是代表图像数据的numpy数组.y是代表标签的numpy数组.该迭代器无限循环.
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seed: 整数,随机数种子
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- flow_from_directory(directory): 以文件夹路径为参数,生成经过数据提升/归一化后的数据,在一个无限循环中无限产生batch数据
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- directory: 目标文件夹路径,对于每一个类,该文件夹都要包含一个子文件夹.子文件夹中任何JPG、PNG、BNP、PPM的图片都会被生成器使用.详情请查看此脚本
- target_size: 整数tuple,默认为(256, 256). 图像将被resize成该尺寸
- color_mode: 颜色模式,为"grayscale","rgb"之一,默认为"rgb".代表这些图片是否会被转换为单通道或三通道的图片.
- classes: 可选参数,为子文件夹的列表,如['dogs','cats']默认为None. 若未提供,则该类别列表将从
directory下的子文件夹名称/结构自动推断。每一个子文件夹都会被认为是一个新的类。(类别的顺序将按照字母表顺序映射到标签值)。通过属性class_indices可获得文件夹名与类的序号的对应字典。 - class_mode: "categorical", "binary", "sparse"或None之一. 默认为"categorical. 该参数决定了返回的标签数组的形式, "categorical"会返回2D的one-hot编码标签,"binary"返回1D的二值标签."sparse"返回1D的整数标签,如果为None则不返回任何标签, 生成器将仅仅生成batch数据, 这种情况在使用
model.predict_generator()和model.evaluate_generator()等函数时会用到. - batch_size: batch数据的大小,默认32
- shuffle: 是否打乱数据,默认为True
- seed: 可选参数,打乱数据和进行变换时的随机数种子
- save_to_dir: None或字符串，该参数能让你将提升后的图片保存起来，用以可视化
- save_prefix：字符串，保存提升后图片时使用的前缀, 仅当设置了
save_to_dir时生效 - save_format："png"或"jpeg"之一，指定保存图片的数据格式,默认"jpeg"
- flollow_links: 是否访问子文件夹中的软链接
例子
使用.flow()的例子
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = cifar10.load_data() y_train = np_utils.to_categorical(y_train, num_classes) y_test = np_utils.to_categorical(y_test, num_classes) datagen = ImageDataGenerator( featurewise_center=True, featurewise_std_normalization=True, rotation_range=20, width_shift_range=0.2, height_shift_range=0.2, horizontal_flip=True) # compute quantities required for featurewise normalization # (std, mean, and principal components if ZCA whitening is applied) datagen.fit(x_train) # fits the model on batches with real-time data augmentation: model.fit_generator(datagen.flow(x_train, y_train, batch_size=32), steps_per_epoch=len(x_train), epochs=epochs) # here's a more "manual" example for e in range(epochs): print 'Epoch', e batches = 0 for x_batch, y_batch in datagen.flow(x_train, y_train, batch_size=32): loss = model.train(x_batch, y_batch) batches += 1 if batches >= len(x_train) / 32: # we need to break the loop by hand because # the generator loops indefinitely break
使用.flow_from_directory(directory)的例子
train_datagen = ImageDataGenerator( rescale=1./255, shear_range=0.2, zoom_range=0.2, horizontal_flip=True) test_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1./255) train_generator = train_datagen.flow_from_directory( 'data/train', target_size=(150, 150), batch_size=32, class_mode='binary') validation_generator = test_datagen.flow_from_directory( 'data/validation', target_size=(150, 150), batch_size=32, class_mode='binary') model.fit_generator( train_generator, steps_per_epoch=2000, epochs=50, validation_data=validation_generator, validation_steps=800) 同时变换图像和mask # we create two instances with the same arguments data_gen_args = dict(featurewise_center=True, featurewise_std_normalization=True, rotation_range=90., width_shift_range=0.1, height_shift_range=0.1, zoom_range=0.2) image_datagen = ImageDataGenerator(**data_gen_args) mask_datagen = ImageDataGenerator(**data_gen_args) # Provide the same seed and keyword arguments to the fit and flow methods seed = 1 image_datagen.fit(images, augment=True, seed=seed) mask_datagen.fit(masks, augment=True, seed=seed) image_generator = image_datagen.flow_from_directory( 'data/images', class_mode=None, seed=seed) mask_generator = mask_datagen.flow_from_directory( 'data/masks', class_mode=None, seed=seed) # combine generators into one which yields image and masks train_generator = zip(image_generator, mask_generator) model.fit_generator( train_generator, steps_per_epoch=2000, epochs=50)
