CNN-MNIST
2018-09-17 11:06:17 32 举报AI智能生成
MNIST手写数据集训练卷积神经网络的过程，包括数据的导入，网络的设计，参数的优化等。
作者其他创作
大纲/内容
步骤简述
1.数据集的下载
2.确定好输入数据的格式（矩阵）
3.构建神经网络
conv-->pooling-->conv-->pooling-->平坦化-->全连接-->dropout-->全连接
4.使用softmax分类和交叉熵计算出loss，然后用梯度下降反向传播来优化参数
5.神经网络的输出结果与标签真实值进行比较，计算出准确率
6.设置超参数，将训练数据集的train和label传到占位符输入到神经网络去训练
再用测试集的train和label去检测准确率
再用测试集的train和label去检测准确率
设置x,y占位符, x-->train, y-->label，要注意占位符设置的类型是float32
# x = [-1, 28 * 28]
# y = [-1, 10], one_hot 编码
# y = [-1, 10], one_hot 编码
改变输入图片x的形状
input_x_images = tf.reshape(input_x, [-1, 28, 28, 1])
# x = [-1, 28, 28, 1], 2维矩阵
# x = [-1, 28, 28, 1], 2维矩阵
开始构建神经网络：
构建卷积层 conv，使用 tf.layers.conv2d 这个方法
构建卷积层 conv，使用 tf.layers.conv2d 这个方法
参数：
- inputs=input_x_images, # 输入形状 [28, 28, 1]
- filters=32, # 32 个过滤器， 输出的深度 (depth) 是 32
- kernel_size=[5, 5], # 过滤器在二维的大小是(5 * 5)
- strides=1, # 步长是 1
- padding='same', # same 表示输出的大小不变， 因此需要在外围补零 2 圈
- activation=tf.nn.relu # 激活函数是 Relu
构建池化层，使用 tf.layers.max_pooling2d
参数
- inputs=conv_shape # 输入形状是卷积后的矩阵
- kernel_size=(2, 2) # 亚采用矩阵的大小
- strides=(2, 2) # 步幅
卷积池化2~3层后，进行平坦化，将二维矩阵摊平成零位矩阵（直接使用 tf.reshape 改变它的形状）
tf.reshape(x, [-1, ??]) # 将 x reshape 成 [-1, ??]的矩阵
平坦化后，进行全连接，使用 tf.layers.dense
参数
- inputs=pooding_shape, # 上一层的输出矩阵
- units=1024, # 卷积完后的神经元个数
- activation=tf.nn.relu # 使用的激活函数
全连接后抛弃一部分连接，使用tf.layers.dropout
dropout = tf.layers.dropout(inputs=dense, rate=0.5)
# rate = 0.5 每个循环，随机给50%的神经元带上面具，让他们不能连接
# rate = 0.5 每个循环，随机给50%的神经元带上面具，让他们不能连接
再进行一次全连接，输出10个神经元，对应one_hot编码~
logits = tf.layers.dense(x, 10)
以上就是全部的神经网络，接下来要对网络输出的结果与label真实值进行对比预测
softmax函数和交叉熵函数，我们可以使用tensorflow封装好的函数
——tf.losses.sparse_softmax_cross_entropy(labels=y, logit=y_)
——tf.losses.sparse_softmax_cross_entropy(labels=y, logit=y_)
softmax的意义：比如神经网络最终输出的是[2, 4.0, 6.5....]，softmax函数会把他们转成对应的概率值[0.1, 0.15, 0.23....],概率全部相加等于1。
交叉熵函数（cross_entropy）通过交叉熵，能够计算出一个 loss 值，这个loss值越小证明预测出来的值准确率越高
优化器optimize，这是十分重要的一个东西，它将上面计算好的loss值，通过梯度下降进
行求导反向传播，从而改变W权重的参数，也就是所谓的“调参”，不断优化网络的参数，
这里我们使用梯度下降的一个进化版，AdamOptimizer（动量梯度下降）
行求导反向传播，从而改变W权重的参数，也就是所谓的“调参”，不断优化网络的参数，
这里我们使用梯度下降的一个进化版，AdamOptimizer（动量梯度下降）
tf.train.AdamOptimizer(learning_rate=0.001).minimize(loss)
# learing_rate 学习率，minmize 要优化的对象是以减小的方向进行优化
# learing_rate 学习率，minmize 要优化的对象是以减小的方向进行优化
比较预测值和实际标签label的匹配程度，求平均值时
候要转成tf.float64，求百分比，使用的函数右边所示
候要转成tf.float64，求百分比，使用的函数右边所示
- predict = tf.argmax(y_, 1)
- correct_values = tf.argmax(label, 1)
- correct_prediction = tf.equal(predict, correct_values)
- accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float64))
创建Session，启动神经网络！！！~
注意：启动前要激活所有的变量，使用
init = tf.global_variables_initializer()
sess.run(init)
init = tf.global_variables_initializer()
sess.run(init)
设置超参数，Epoch，minibatch
Epochs=20
batch_size=128
for epoch in range(Epochs):
for ites in range(input_size / batch_size):
batch_x, batch_y_ = mnist.train.next_batch(batch_size)
# input_size 就是输入的数据集大小，意思是要经过ites次遍历才能跑完一次完整的数据集（epoch）
# 每一次迭代都将更新一次权重参数
# mnist.train.next_batch是mnist数据集自带的，返回的是匹配的图片和标签
batch_size=128
for epoch in range(Epochs):
for ites in range(input_size / batch_size):
batch_x, batch_y_ = mnist.train.next_batch(batch_size)
# input_size 就是输入的数据集大小，意思是要经过ites次遍历才能跑完一次完整的数据集（epoch）
# 每一次迭代都将更新一次权重参数
# mnist.train.next_batch是mnist数据集自带的，返回的是匹配的图片和标签
将数据集读写进神经网络！！！之前的占位符就是为了这个用的！！!
batch_x, batch_y_ = mnist.train.next_batch(batch_size) # 读取训练数据集，上面一步有解释
loss_val, acc_val, _ = sess.run([loss, accuracy, train_op],
feed_dict={x: batch_data, y: batch_labels}) # 这里的 train_op 就是优化器，虽然没有赋值进去，但是一定要用 run 启动它！！！不然没办法进行梯度下降反向传播！
loss_val, acc_val, _ = sess.run([loss, accuracy, train_op],
feed_dict={x: batch_data, y: batch_labels}) # 这里的 train_op 就是优化器，虽然没有赋值进去，但是一定要用 run 启动它！！！不然没办法进行梯度下降反向传播！
1.每隔一个batch_size就打印一次训练集的准确率和loss值
2.每隔一个batch就打印一次测试集的准确率和loss值，输入数据的方式和上一步相同
2.每隔一个batch就打印一次测试集的准确率和loss值，输入数据的方式和上一步相同
mnist数据集下载
# 下载并载入 MNIST 手写数字库 (55000 * 28 * 28) 55000张训练图像
# mnist = [-1, 28 *28]， -1表示输入图片的张数
# mnist = [-1, 28 *28]， -1表示输入图片的张数
详细步骤
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