Apple机器学习库turicreate实战——使用cifar-10数据集做图像分类

我之前一直都是通过tensorflow训练模型再通过tfcoreml转换成mlmodel使用,这样做中间的过程是非常的复杂,还需要把输入输出用coremltools做对应的转换,偶然之间我发现了turicreate这个库,使用之后感觉体验是非常的棒,简直是我等iOS开发者的福音

先放上turicreate的API文档

这个东西其实中文资料并不多,使用起来还得靠看文档摸索,但是这里面的API调用起来非常方便,比起tensorflow是使用感觉又好上了不少,因为不需要考虑网络的结构。但是我这次训练完的模型与测试集作比较的准确率只有0.5312,暂时还不知道是哪里出现了问题导致这么低的准确率,有可能是迭代次数不够多

cifar-10下载地址 没有的同学先下载一下

下载下来的数据集是二进制的

我们要了解一下turicreate是如何加载图片的

首先

import turicreate as tc

根据官方文档,有个方法叫

image_analysis.load_images()

点到方法里看一下注释


load_images

这里注释写得很清楚,要求加载的图片是JPEG和PNG(.jpg也是可以的),放在一个文件夹里加载,比如

data = tc.image_analysis.load_images('train', with_path=True)

既然知道我们要用jpg或者png格式的图片,那cifar-10的二进制显然不能满足我的需求,所以我们需要先把他转化为jpg格式

from scipy.misc import imsave
import numpy as np


# 解压缩,返回解压后的字典
def unpickle(file):
    import pickle
    fo = open(file, 'rb')
    dic = pickle.load(fo, encoding='bytes')
    fo.close()
    return dic


# 生成训练集图片,如果需要png格式,只需要改图片后缀名即可。
for j in range(1, 6):
    dataName = "cifar-10-batches-py/data_batch_" + str(j)
    Xtr = unpickle(dataName)
    print(dataName + " is loading...")
    for i in range(0, 10000):
        # Xtr['data']为图片二进制数据
        img = np.reshape(Xtr[b'data'][i], (3, 32, 32))
        # 读取image
        img = img.transpose(1, 2, 0)
        # Xtr['labels']为图片的标签,值范围0-9,本文中,train文件夹需要存在,并与脚本文件在同一目录下。
        picName = 'train/' + str(Xtr[b'labels'][i]) + '_' + str(i + (j - 1)*10000) + '.jpg'
        imsave(picName, img)
    print(dataName + " loaded.")

print("test_batch is loading...")

# 生成测试集图片
testXtr = unpickle("cifar-10-batches-py/test_batch")
for i in range(0, 10000):
    img = np.reshape(testXtr[b'data'][i], (3, 32, 32))
    img = img.transpose(1, 2, 0)
    picName = 'test/' + str(testXtr[b'labels'][i]) + '_' + str(i) + '.jpg'
    imsave(picName, img)
print("test_batch loaded.")

这段代码是我从网上找来的,来自代码,注释也写得很清楚,改改就可以用了(我懒得写...)

好了跑完这段代码以后你的train和test文件夹下就都是jpg格式的图片了

接着你就可以如愿以偿的使用

tc.image_analysis.load_images()

那接着就是看看数据集长啥样咯,所以

data.explore()
数据集

两列,50000行,都加载进来了

光有这两列肯定是不够的还需要一列label,这个表叫做SFrame,列就是SArray了,所以我们需要一个SArray类型的数据加到SFrame里。

那首先还是得把每张图对应的label给标上对吧,之前我们生成jpg格式的图片的时候命名下划线前的是类别,根据cifar-10提供的10个类别,我对每个图片都做了一次判断存到了list里

label = []
data_path = data['path']
for i in range(0, len(data_path)):
    path = data_path[I]
    if "0_" in path:
        label.append("飞机")
    elif "1_" in path:
        label.append("汽车")
    elif "2_" in path:
        label.append("鸟")
    elif "3_" in path:
        label.append("猫")
    elif "4_" in path:
        label.append("鹿")
    elif "5_" in path:
        label.append("狗")
    elif "6_" in path:
        label.append("青蛙")
    elif "7_" in path:
        label.append("马")
    elif "8_" in path:
        label.append("轮船")
    elif "9_" in path:
        label.append("卡车")
label_array = tc.SArray(data=label, dtype=str)

data就是加载完图片的SFrame,然后我先获取了data['path']这一列,拿到路劲,通过字符串包含关系判断这个图片是哪个类别(我怀疑就是这里出了问题导致准确率极低),这么做其实挺傻的,应该会有更好的办法

通过tc.SArray()就可以把list转成SArray了

接着

data = data.add_column(data= label_array, column_name='label')

就可以把这一列加载进去了,来看看效果

数据集

好了,加载进去了

我们使用

data.save('cifar-10.sframe')

就可以把SFrame保存起来,下次直接

data = tc.load_sframe('cifar-10.sframe')

即可

接下来就是训练模型了

model = tc.image_classifier.create(data, target='label')

因为我们是图像分类,所以使用tc.image_classifier.create,过程长这样

过程

我用MacBook Pro跑的,加测试集跑了4个多小时...

别忘了保存模型

model.save('cifar-10_model')

跑完之后就是跟测试集做比较,测试集生成的过程我就略过了

result = model.evaluate(test_data)
print(result['accuracy'])

这样就可以看你的准确率了

导出成mlmodel

model.export_coreml('cifar-10.mlmodel')

这里是demo

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