第四篇:captcha验证码识别模型(基于tensorflow2.0版本api)

tensorflow已经出到2.0.0版本,之前的环境搭建也是为2.0.0版本api服务的。
之前demo里举的captcha的验证码识别模型的例子却是1.*版本api,所以要在导入步骤时:
import tensorflow as tf => import tensorflow.compat.v1 as tf

今天抽空熟悉一下2.0版本中keras的api,试着搭建了一下,发现2.0版本api搭建模型真的好方便!
原来的3个文件减为2个,具体代码如下:
模型并不一一对应,只是个模式举例。
第一个文件没变化:capthca_model.py

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

import tensorflow.compat.v1 as tf
import math

class captchaModel():
    def __init__(self,
                 width = 160,
                 height = 60,
                 char_num = 4,
                 classes = 62):
        self.width = width
        self.height = height
        self.char_num = char_num
        self.classes = classes

    def conv2d(self,x, W):
        return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

    def max_pool_2x2(self,x):
        return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1],
                              strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')

    def weight_variable(self,shape):
        initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
        return tf.Variable(initial)

    def bias_variable(self,shape):
        initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
        return tf.Variable(initial)

    def create_model(self,x_images,keep_prob):
        #first layer
        w_conv1 = self.weight_variable([5, 5, 1, 32])
        b_conv1 = self.bias_variable([32])
        h_conv1 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(x_images, w_conv1), b_conv1))
        h_pool1 = self.max_pool_2x2(h_conv1)
        h_dropout1 = tf.nn.dropout(h_pool1,keep_prob)
        conv_width = math.ceil(self.width/2)
        conv_height = math.ceil(self.height/2)

        #second layer
        w_conv2 = self.weight_variable([5, 5, 32, 64])
        b_conv2 = self.bias_variable([64])
        h_conv2 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(h_dropout1, w_conv2), b_conv2))
        h_pool2 = self.max_pool_2x2(h_conv2)
        h_dropout2 = tf.nn.dropout(h_pool2,keep_prob)
        conv_width = math.ceil(conv_width/2)
        conv_height = math.ceil(conv_height/2)

        #third layer
        w_conv3 = self.weight_variable([5, 5, 64, 64])
        b_conv3 = self.bias_variable([64])
        h_conv3 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(self.conv2d(h_dropout2, w_conv3), b_conv3))
        h_pool3 = self.max_pool_2x2(h_conv3)
        h_dropout3 = tf.nn.dropout(h_pool3,keep_prob)
        conv_width = math.ceil(conv_width/2)
        conv_height = math.ceil(conv_height/2)

        #first fully layer
        conv_width = int(conv_width)
        conv_height = int(conv_height)
        w_fc1 = self.weight_variable([64*conv_width*conv_height,1024])
        b_fc1 = self.bias_variable([1024])
        h_dropout3_flat = tf.reshape(h_dropout3,[-1,64*conv_width*conv_height])
        h_fc1 = tf.nn.relu(tf.nn.bias_add(tf.matmul(h_dropout3_flat, w_fc1), b_fc1))
        h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)

        #second fully layer
        w_fc2 = self.weight_variable([1024,self.char_num*self.classes])
        b_fc2 = self.bias_variable([self.char_num*self.classes])
        y_conv = tf.add(tf.matmul(h_fc1_drop, w_fc2), b_fc2)

        return y_conv

另一个文件文件:train.py

# coding:utf8
import os
import string

import numpy as np
import tensorflow as tf

from captcha_tensorflow_apiv2 import gen_captcha


def crack_captcha_cnn(MAX_CAPTCHA, CHAR_SET_LEN):
    model = tf.keras.Sequential()

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(32, (3, 3)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))
    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(64, (5, 5)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))

    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(128, (5, 5)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))

    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Flatten())
    model.add(tf.keras.layers.Dense(MAX_CAPTCHA * CHAR_SET_LEN))
    model.add(tf.keras.layers.Reshape([MAX_CAPTCHA, CHAR_SET_LEN]))

    model.add(tf.keras.layers.Softmax())

    return model


if __name__ == '__main__':
    captcha = gen_captcha.generateCaptcha()
    characters = string.digits + string.ascii_uppercase
    width, height, char_num, characters, classes = captcha.get_parameter()
    SAVE_PATH = os.path.abspath("./")
    try:
        model = tf.keras.models.load_model(SAVE_PATH + 'model')
    except Exception as e:
        print('#######Exception', e)
        model = crack_captcha_cnn(4,62)

    model.compile(optimizer='Adam',
                  metrics=['accuracy'],
                  loss='categorical_crossentropy')

    for times in range(500000):
        batch_x, batch_y = next(captcha.gen_captcha(batch_size=512))
        print('times=', times, ' batch_x.shape=', batch_x.shape, ' batch_y.shape=', batch_y.shape)
        import os

        print(os.path.abspath('./'))
        model.fit(batch_x, batch_y, epochs=4)
        print("y预测=\n", np.argmax(model.predict(batch_x), axis=2))
        print("y实际=\n", np.argmax(batch_y, axis=2))

        if 0 == times % 10:
            print("save model at times=", times)
            model.save(SAVE_PATH + 'model')

主要代码是这里:

def crack_captcha_cnn(MAX_CAPTCHA, CHAR_SET_LEN):
    model = tf.keras.Sequential()

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(32, (3, 3)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))
    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(64, (5, 5)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))

    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Conv2D(128, (5, 5)))
    model.add(tf.keras.layers.PReLU())
    model.add(tf.keras.layers.Dropout(0.5))

    model.add(tf.keras.layers.MaxPool2D((2, 2), strides=2))

    model.add(tf.keras.layers.Flatten())
    model.add(tf.keras.layers.Dense(MAX_CAPTCHA * CHAR_SET_LEN))
    model.add(tf.keras.layers.Reshape([MAX_CAPTCHA, CHAR_SET_LEN]))

    model.add(tf.keras.layers.Softmax())

    return model
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