tensorflow搭建卷积神经网络

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最终测试集结果0.9912

test accuracy 0.9912

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]import tensorflow as tf

from tensorflow.examples.tutorials.mnistimport input_data

def weight_variable(shape):  # 产生正态分布的卷积核权重,若生成的值与均值的差值大于两倍的标准差,就重新生成

    initial= tf.truncated_normal(shape,stddev=0.1)

    return tf.Variable(initial)

def bias_variable(shape):  # 产生偏差矩阵

    initial= tf.constant(0.1,shape=shape)

    return tf.Variable(initial)

def conv2d(x, W):  # 卷积函数

    return tf.nn.conv2d(x, W,strides=[1,1,1,1],padding='SAME')  # 步长strides决定卷积的步伐,padding决定是否丢弃一部分,VALID丢弃,SAME不丢弃,不足之处补0

def max_pool_2x2(x):  # 池化函数

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

mnist= input_data.read_data_sets("MNIST_data/",one_hot=True)  # 下载或读取数据集,one_hot编码

x= tf.placeholder(tf.float32,[None,784])  # n行784列的输入矩阵

W= tf.Variable(tf.zeros([784,10]))  # 权重矩阵,784行10列,初始化为零

b= tf.Variable(tf.zeros([10]))  # 偏置矩阵,10列的一个array

y_= tf.placeholder("float",[None,10])  # 训练集的标签

# 第一层卷积池化(采样)得到14*14*32

W_conv1= weight_variable([5,5,1,32])

b_conv1= bias_variable([32])

x_image= tf.reshape(x,[-1,28,28,1])

h_conv1= tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)  # 首先是卷积加上偏置,卷积后再使用激活函数进行映射(实际是卷积层每个feature maps上的神经元阵列进行卷积、映射)

h_pool1= max_pool_2x2(h_conv1)  # 实际上是进行采样,减小数据量,提取主要特征

# 第二层卷积池化(采样)得到7*7*64

W_conv2= weight_variable([5,5,32,64])

b_conv2= bias_variable([64])

h_conv2= tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)

h_pool2= max_pool_2x2(h_conv2)

# 全连接层将7*7*64展开

W_fc1= weight_variable([7 * 7 * 64,1024])  # 7*7*64个输入,1024个神经元

b_fc1= bias_variable([1024])

h_pool2_flat= tf.reshape(h_pool2,[-1,7 * 7 * 64])

h_fc1= tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1)

# Dropout,减少过拟合

keep_prob= tf.placeholder('float')

h_fc1_drop= tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)  # 一般用在全连接层,其含义是指,以keep_prob概率变为原来的1/keep_prob,以keep_prob概率变为0

# 输出层,输出到10个神经元,构造softmax regression

W_fc2= weight_variable([1024,10])

b_fc2= bias_variable([10])

y_conv= tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)

# 训练和评估模型

cross_entropy= -tf.reduce_sum(y_*tf.log(y_conv))  # 计算交叉熵,用来衡量模型好坏

train_step= tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(cross_entropy)

correct_prediction= tf.equal(tf.argmax(y_conv,1), tf.argmax(y_,1))  # 正确的标签与预测的标签进行比对,确定正确率

accuracy= tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,"float"))  # argmax当axis=0时返回每一列的最大值的位置索引,当axis=1时返回每一行中的最大值的位置索引

sess= tf.InteractiveSession()  # 交互式环境比Session更加灵活

sess.run(tf.global_variables_initializer())

for iin range(20000):

    batch= mnist.train.next_batch(50)

    if i% 100 == 0:

        train_accuracy= accuracy.eval(feed_dict={x: batch[0], y_: batch[1], keep_prob: 1})

        print("step %d ,training accuracy %g " % (i, train_accuracy))

    train_step.run(feed_dict={x: batch[0], y_: batch[1], keep_prob: 0.5})

print("test accuracy %g" % accuracy.eval(feed_dict={x: mnist.test.images, y_: mnist.test.labels, keep_prob: 1.0}))

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