Tensorflow实现卷积神经网络的详细代码

技术  /  管理员 发布于 7年前   164

本文实例为大家分享了Tensorflow实现卷积神经网络的具体代码，供大家参考，具体内容如下

1.概述

定义：

卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）是一种前馈神经网络，它的人工神经元可以响应一部分覆盖范围内的周围单元，对于大型图像处理有出色表现。它包括卷积层(alternating convolutional layer)和池层(pooling layer)。

卷积层（convolutional layer）：

对输入数据应用若干过滤器，一个输入参数被用来做很多类型的提取。

池化层（Pooling Layer）：

也叫子采样层，缩减数据的规模

2. 代码实现

首先要导入mnist数据，下载地址

训练数据：60000*784，训练标签：60000*10
测试数据：10000*784，测试标签：10000*10

#导入mnist数据import input_datamnist = input_data.read_data_sets("/tmp/data/", one_hot=True)# start tensorflow interactiveSessionimport tensorflow as tfsess = tf.InteractiveSession()# weight initialization#初始化时加入轻微噪声，来打破对称性，防止零梯度问题#权重初始化def weight_variable(shape): #截断正态分布 initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1) return tf.Variable(initial)#偏置初始化def bias_variable(shape): initial = tf.constant(0.1, shape = shape) return tf.Variable(initial)# convolution卷积#卷积使用1步长(stride size)，0边距(padding size)的模板，#padding='SAME'说明在#保证输出和输入是同一个大小def conv2d(x, W): return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')# pooling池化#把特征图像区域的一部分求个均值或者最大值，用来代表这部分区域。#如果是求均值就是mean pooling，求最大值就是max pooling。#池化用简单传统的2x2大小的模板做max poolingdef max_pool_2x2(x): return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1], strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')# 输入任意数量的图像，每一张图平铺成784维向量x = tf.placeholder("float", [None, 784])# target为10维标签向量y_ = tf.placeholder("float", [None, 10])# 权重是784*10，偏置值是[10]W = tf.Variable(tf.zeros([784,10]))b = tf.Variable(tf.zeros([10]))# y=x*W+by = tf.nn.softmax(tf.matmul(x,W) + b)# 第一个卷积层# 权重是一个 [5, 5, 1, 32] 的张量，前两个维度是patch的大小，# 接着是输入的通道数目，最后是输出的通道数目。# 输出对应一个同样大小的偏置向量。w_conv1 = weight_variable([5, 5, 1, 32])b_conv1 = bias_variable([32])# 为了用这一层，我们把 x 变成一个4d向量，# 第2、3维对应图片的宽高，最后一维代表颜色通道。x_image = tf.reshape(x, [-1, 28, 28, 1])'''x_image 和权值向量进行卷积相乘，加上偏置，使用ReLU激活函数，最后max pooling'''#h_conv1由于步长是1，输出单张图片大小不变是[28,28]h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, w_conv1) + b_conv1)#h_pool1由于步长是2，输出单张图片大小减半[14,14]h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)# 第二个卷积层'''为了构建一个更深的网络，我们会把几个类似的层堆叠起来。第二层中，每个5x5的patch会得到64个特征。'''w_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])b_conv2 = bias_variable([64])#h_conv2由于步长是1，输出单张图片大小不变是[14,14]h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, w_conv2) + b_conv2)#h_pool2由于步长是2，输出单张图片大小减半[7,7]h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)# densely connected layer密集连接层'''现在，图片降维到7x7，我们加入一个有1024个神经元的全连接层，用于处理整个图片。我们把池化层输出的张量reshape成一些向量，乘上权重矩阵，加上偏置，使用ReLU激活。'''w_fc1 = weight_variable([7*7*64, 1024])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'''为了减少过拟合，我们在输出层之前加入dropout。我们用一个 placeholder 来代表一个神经元在dropout中被保留的概率。这样我们可以在训练过程中启用dropout，在测试过程中关闭dropout。 TensorFlow的 操作会自动处理神经元输出值的scale。所以用dropout的时候可以不用考虑scale。'''keep_prob = tf.placeholder("float")h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)# readout layer#添加一个softmax层，就像前面的单层softmax regression一样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)'''我们会用更加复杂的ADAM优化器来做梯度最速下降，在 feed_dict 中加入额外的参数keep_prob来控制dropout比例。然后每100次迭代输出一次日志。'''# train and evaluate the model训练和评价模型#计算交叉熵cross_entropy = -tf.reduce_sum(y_*tf.log(y_conv))#梯度下降求最小交叉熵train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(1e-3).minimize(cross_entropy)#train_step = tf.train.AdagradOptimizer(1e-5).minimize(cross_entropy)#检测我们的预测是否真实标签匹配correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv, 1), tf.argmax(y_, 1))#把布尔值转换成浮点数，然后取平均值accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, "float"))#初始化变量sess.run(tf.initialize_all_variables())for i in range(20000): #随机抓取训练数据中的50个批处理数据点，然后我们用这些数据点作为参数替换 之前的占位符来运行train_step batch = mnist.train.next_batch(50) #每100次打印下 if i%100 == 0:  train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={x:batch[0], y_:batch[1], keep_prob:1.0})  print "step %d, train 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})

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。