使用caffe中的imagenet对自己的图片进行分类训练(超级详细版)
因为自己在网络上查到的资料对于一个新手来说虽然指明了方向，但是在细节上没有给出很好的实例，因此我把自己训练的过程记录下来。
【实验环境】
物理内存：64G Free：7.5G CPU个数：3，单个CPU物理核数：8
操作系统：Linux
备注：具有GPU运算能力
【实验目标】
使用自己的图片集，以及caffe框架，对imagenet进行训练，得到自己的model。
【前期准备】
1. 安装并配置caffe环境
【实验过程】
1. 数据集准备
获取训练图片集与验证图片集，并产生train.txt与val.txt，内容为图片路径与分类标签；将图片进行大小重设，设置为256*256大小；使用create_imagenet.sh脚本将2组图片集转换为lmbp格式。
2. 计算图像均值
使用make_imagenet_mean.sh计算图像均值，产生imagenet_mean.binaryproto文件。
3. 设置网络参数
拷贝caffe-master/model/bvlc_reference_caffenet中的文件，修改train_val.prototxt，solver.prototxt中的运行参数，并进行路径的修改；拷贝caffe_master/examples/imagenet中的train_caffnet.sh文件，对路径进行修改。
4. 运行train_caffnet.sh
【实验过程详细版】
备注一下目录的情况，这样比较调理啦：
Caffe根目录：caffe_root=/home/james/caffe/
图片类数据：caffe_root/data/mydata
命令参数类数据：caffe_root/examples/mytask
注：默认我们手动添加的除图片以及.txt之外的文件都属于命令参数类数据，运行的时候注意路径就好，另外，我门在实验的时候换了别人的电脑，因此存在caffe根路径前后不一致的状况，大家注意一下就好。
1. 数据集准备
a. 准备训练图片集以及验证图片集
新建caffe_root/data/mydata，分别将图片集放置于caffe_root/data/mydata/train与caffe_root/data/mydata/val下面
b. 准备图片清单
在caffe_root/data/mydata下面新建两个文件train.txt与val.txt，train.txt中的内容为：
1.jpg 7
2.jpg7
3.jpg 7
…
以上格式为图片名称+空格+类标（数字）的格式，val.txt的格式也是一样的（同样需要类标）。
此步可以使用create_filelist.sh进行批量添加图片路径至train.txt。create_filelist.sh内容需要按照自身图片的名称与类标情况进行修改，并持续运行（因为是在文件后面追加）内容如下：
#!/usr/bin/env sh
#!/bin/bash
DATA=/home/james/caffe/data/mydata/val
MY=/home/james/caffe/data/mydata
for i in {3122..3221}
do
echo $i.jpg 3 >> $MY/val.txt
done
echo "All done"
以上命令意思是，在val文件夹下面的图片中，名称为3122.jpg至3221.jpg的图片都是第3类，因此就会在val.txt写入：
3122.jpg 3
3123.jpg 3
…
注意：此时可能会报出bad loop variable的错误，这是由于Ubuntu bash的版本的原因，可以自行查看如何解决。
c. 调整图片大小至256*256
因为之前没有仔细看caffe的相关文件，后来才知道可以使用之自动调整大小，因此此步采用的是自己调用命令进行调整大小。如果不调整图片大小的话，在运行后面命令的时候是会报错的。
可以使用convert256.sh进行转换。注意，该命令中用到了imagemagick工具，因此如果自己没有安装的话，还需要安装该工具（命令为：sudo apt-get install imagemagick）。convert256.sh内容如下：
for name in/home/james/caffe/data/mydata/train/*.jpg; do
convert -resize 256x256\! $name $name
done
d. 构建图片数据库
要让Caffe进行图片的训练，必须有图片数据库，并且也是使用其作为输入，而非直接使用图片作为输入。使用create_imagenet.sh脚本将train与val的2组图片集转换为lmbp格式。create_imagenet.sh内容如下：
#!/usr/bin/env sh
# Create the imagenet lmdb inputs
# N.B. set the path to the imagenet train +val data dirs
EXAMPLE=/home/james/caffe/examples/mytask
DATA=/home/james/caffe/data/mydata
TOOLS=/home/james/caffe/build/tools
TRAIN_DATA_ROOT=/home/james/caffe/data/mydata/train/
VAL_DATA_ROOT=/home/james/caffe/data/mydata/val/
# Set RESIZE=true to resize the images to256x256. Leave as false if images have
# already been resized using another tool.
RESIZE=false
if $RESIZE; then
RESIZE_HEIGHT=256
RESIZE_WIDTH=256
else
RESIZE_HEIGHT=0
RESIZE_WIDTH=0
fi
if [ ! -d "$TRAIN_DATA_ROOT" ];then
echo "Error: TRAIN_DATA_ROOT is not a path to a directory:$TRAIN_DATA_ROOT"
echo "Set the TRAIN_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to thepath" \
"where the ImageNet training data is stored."
exit 1
fi
if [ ! -d "$VAL_DATA_ROOT" ]; then
echo "Error: VAL_DATA_ROOT is not a path to a directory:$VAL_DATA_ROOT"
echo "Set the VAL_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to thepath" \
"where the ImageNet validation data is stored."
exit 1
fi
echo "Creating train lmdb..."
GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset\
--resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
--resize_width=$RESIZE_WIDTH \
--shuffle \
$TRAIN_DATA_ROOT \
$DATA/train.txt \
$EXAMPLE/ilsvrc12_train_lmdb
echo "Creating val lmdb..."
GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset\
--resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
--resize_width=$RESIZE_WIDTH \
--shuffle \
$VAL_DATA_ROOT \
$DATA/val.txt \
$EXAMPLE/ilsvrc12_val_lmdb
echo "Done."
注：将其中的地址均修改为自己的对应地址，不是地址的就不要强行修改啦。
2. 计算图像均值
据说计算图像均值之后的训练效果会更好，使用make_imagenet_mean.sh计算图像均值，产生imagenet_mean.binaryproto文件。make_imagenet_mean.sh文件内容如下：
#!/usr/bin/env sh
# Compute the mean image from the imagenettraining lmdb
# N.B. this is available in data/ilsvrc12
EXAMPLE=/home/james/caffe/examples/mytask
DATA=/home/james/caffe/data/mydata/
TOOLS=/home/james/caffe/build/tools
$TOOLS/compute_image_mean$EXAMPLE/ilsvrc12_train_lmdb \
$DATA/imagenet_mean.binaryproto
echo "Done."
注：将其中的地址修改为自己的地址，并且产生的imagenet_mean.binaryproto文件在data/mydata文件夹下，稍后设置的时候注意该路径。
3. 设置训练参数
拷贝caffe-master/model/bvlc_reference_caffenet中的文件，修改train_val.prototxt，solver.prototxt中的运行参数，并进行路径的修改；拷贝caffe_master/examples/imagenet中的train_caffnet.sh文件，对路径进行修改。
train_val.prototxt是网络的结构，内容如下：
name: "CaffeNet"
layer {
name: "data"
type: "Data"
top: "data"
top: "label"
include {
phase: TRAIN
}
transform_param {
mirror: true
crop_size: 227
mean_file:"/home/dina/caffe/examples/mytask/imagenet_mean.binaryproto"
}
# mean pixel / channel-wise mean instead ofmean image
# transform_param {
# crop_size: 227
# mean_value: 104
# mean_value: 117
# mean_value: 123
# mirror: true
# }
data_param {
source: "/home/dina/caffe/examples/mytask/ilsvrc12_train_lmdb"
batch_size: 256
backend: LMDB
}
}
layer {
name: "data"
type: "Data"
top: "data"
top: "label"
include {
phase: TEST
}
transform_param {
mirror: false
crop_size: 227
mean_file:"/home/dina/caffe/examples/mytask/imagenet_mean.binaryproto"
}
# mean pixel / channel-wise mean instead ofmean image
# transform_param {
# crop_size: 227
# mean_value: 104
# mean_value: 117
# mean_value: 123
# mirror: false
# }
data_param {
source: "/home/dina/caffe/examples/mytask/ilsvrc12_val_lmdb"
batch_size: 50
backend: LMDB
}
}
layer {
name: "conv1"
type: "Convolution"
bottom: "data"
top: "conv1"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
convolution_param {
num_output: 96
kernel_size: 11
stride: 4
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 0
}
}
}
layer {
name: "relu1"
type: "ReLU"
bottom: "conv1"
top: "conv1"
}
layer {
name: "pool1"
type: "Pooling"
bottom: "conv1"
top: "pool1"
pooling_param {
pool: MAX
kernel_size: 3
stride: 2
}
}
layer {
name: "norm1"
type: "LRN"
bottom: "pool1"
top: "norm1"
lrn_param {
local_size: 5
alpha: 0.0001
beta: 0.75
}
}
layer {
name: "conv2"
type: "Convolution"
bottom: "norm1"
top: "conv2"
param {
lr_mult:1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
convolution_param {
num_output: 256
pad: 2
kernel_size: 5
group: 2
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 1
}
}
}
layer {
name: "relu2"
type: "ReLU"
bottom: "conv2"
top: "conv2"
}
layer {
name: "pool2"
type: "Pooling"
bottom: "conv2"
top: "pool2"
pooling_param {
pool: MAX
kernel_size: 3
stride: 2
}
}
layer {
name: "norm2"
type: "LRN"
bottom: "pool2"
top: "norm2"
lrn_param {
local_size: 5
alpha: 0.0001
beta: 0.75
}
}
layer {
name: "conv3"
type: "Convolution"
bottom: "norm2"
top: "conv3"
param {
lr_mult:1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
convolution_param {
num_output: 384
pad: 1
kernel_size: 3
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 0
}
}
}
layer {
name: "relu3"
type: "ReLU"
bottom: "conv3"
top: "conv3"
}
layer {
name: "conv4"
type: "Convolution"
bottom: "conv3"
top: "conv4"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
convolution_param {
num_output: 384
pad: 1
kernel_size: 3
group: 2
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 1
}
}
}
layer {
name: "relu4"
type: "ReLU"
bottom: "conv4"
top: "conv4"
}
layer {
name: "conv5"
type: "Convolution"
bottom: "conv4"
top: "conv5"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
convolution_param {
num_output: 256
pad: 1
kernel_size: 3
group: 2
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 1
}
}
}
layer {
name: "relu5"
type: "ReLU"
bottom: "conv5"
top: "conv5"
}
layer {
name: "pool5"
type: "Pooling"
bottom: "conv5"
top: "pool5"
pooling_param {
pool: MAX
kernel_size: 3
stride: 2
}
}
layer {
name: "fc6"
type: "InnerProduct"
bottom: "pool5"
top: "fc6"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
inner_product_param {
num_output: 4096
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.005
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 1
}
}
}
layer {
name: "relu6"
type: "ReLU"
bottom: "fc6"
top: "fc6"
}
layer {
name: "drop6"
type: "Dropout"
bottom: "fc6"
top: "fc6"
dropout_param {
dropout_ratio: 0.5
}
}
layer {
name: "fc7"
type: "InnerProduct"
bottom: "fc6"
top: "fc7"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
inner_product_param {
num_output: 4096
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.005
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 1
}
}
}
layer {
name: "relu7"
type: "ReLU"
bottom: "fc7"
top: "fc7"
}
layer {
name: "drop7"
type: "Dropout"
bottom: "fc7"
top: "fc7"
dropout_param {
dropout_ratio: 0.5
}
}
layer {
name: "fc8"
type: "InnerProduct"
bottom: "fc7"
top: "fc8"
param {
lr_mult: 1
decay_mult: 1
}
param {
lr_mult: 2
decay_mult: 0
}
inner_product_param {
num_output: 1000
weight_filler {
type: "gaussian"
std: 0.01
}
bias_filler {
type: "constant"
value: 0
}
}
}
layer {
name: "accuracy"
type: "Accuracy"
bottom: "fc8"
bottom: "label"
top: "accuracy"
include {
phase: TEST
}
}
layer {
name: "loss"
type: "SoftmaxWithLoss"
bottom: "fc8"
bottom: "label"
top: "loss"
}
solver.prototxt是网络参数的设置，内容如下：
net:"/home/dina/caffe/examples/mytask/train_val.prototxt"
test_iter: 2
test_interval: 50
base_lr: 0.001
lr_policy: "step"
gamma: 0.1
stepsize: 100
display: 20
max_iter: 1000
momentum: 0.9
weight_decay: 0.0005
snapshot: 500
snapshot_prefix:"models/bvlc_reference_caffenet/caffenet_train"
solver_mode: GPU
train_caffnet.sh是运行网络的命令，内容如下：
#!/usr/bin/env sh
./build/tools/caffe train \
--solver=./examples/mytask/solver.prototxt
好了，可以等待训练过程了，我们的训练图片是2000个训练图片，1000个验证图片，大约过了3-4个小时，就训练好了。
