一、简介

图像分类是计算机视觉的重要领域,它的目标是将图像分类到预定义的标签。近期,许多研究者提出很多不同种类的神经网络,并且极大的提升了分类算法的性能。本文以Kaggle的猫狗分类数据集为例子,介绍如何使用PaddleHub进行图像分类。

下载安装命令

## CPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/cpu paddlepaddle

## GPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/gpu paddlepaddle-gpu

请务必使用GPU环境, 因为下方的代码基于GPU环境.

如何使用PaddleHub进行图像分类-LMLPHP

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二、准备工作

首先导入必要的python包

In[1]
!pip install --upgrade paddlehub -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
In[2]
!hub uninstall resnet_v2_50_imagenet
In[3]
# -*- coding: utf8 -*-
import paddlehub as hub
 

接下来我们要在PaddleHub中选择合适的预训练模型来Finetune,由于猫狗分类是一个图像分类任务,因此我们使用经典的ResNet-50作为预训练模型。PaddleHub提供了丰富的图像分类预训练模型,包括了最新的神经网络架构搜索类的PNASNet,我们推荐您尝试不同的预训练模型来获得更好的性能。

In[4]
module = hub.Module(name="resnet_v2_50_imagenet")
 

PaddleHub 还有着许多的图像分类预训练模型,更多信息参见PaddleHub官方网站

 

三、数据准备

接着需要加载图片数据集。为了快速体验,我们直接加载paddlehub提供的猫狗分类数据集,如果想要使用自定义的数据进行体验,请查看适配自定义数据

In[5]
# 直接用PaddleHub提供的数据集
dataset = hub.dataset.DogCat()
 

如果想加载自定义数据集完成迁移学习,详细参见自定义数据集

 

四、生成Reader

接着生成一个图像分类的reader,reader负责将dataset的数据进行预处理,接着以特定格式组织并输入给模型进行训练。

当我们生成一个图像分类的reader时,需要指定输入图片的大小

In[6]
data_reader = hub.reader.ImageClassificationReader(
    image_width=module.get_expected_image_width(),
    image_height=module.get_expected_image_height(),
    images_mean=module.get_pretrained_images_mean(),
    images_std=module.get_pretrained_images_std(),
    dataset=dataset)
 

五、选择运行时配置

在进行Finetune前,我们可以设置一些运行时的配置,例如如下代码中的配置,表示:

  • use_cuda:设置为False表示使用CPU进行训练。如果您本机支持GPU,且安装的是GPU版本的PaddlePaddle,我们建议您将这个选项设置为True;

  • epoch:要求Finetune的任务只遍历1次训练集;

  • batch_size:每次训练的时候,给模型输入的每批数据大小为32,模型训练时能够并行处理批数据,因此batch_size越大,训练的效率越高,但是同时带来了内存的负荷,过大的batch_size可能导致内存不足而无法训练,因此选择一个合适的batch_size是很重要的一步;

  • log_interval:每隔10 step打印一次训练日志;

  • eval_interval:每隔50 step在验证集上进行一次性能评估;

  • checkpoint_dir:将训练的参数和数据保存到cv_finetune_turtorial_demo目录中;

  • strategy:使用DefaultFinetuneStrategy策略进行finetune;

更多运行配置,请查看RunConfig

同时PaddleHub提供了许多优化策略,如AdamWeightDecayStrategyULMFiTStrategyDefaultFinetuneStrategy等,详细信息参见策略

In[7]
config = hub.RunConfig(
    use_cuda=True,
    num_epoch=1,
    checkpoint_dir="cv_finetune_turtorial_demo",
    batch_size=32,
    eval_interval=50,
    strategy=hub.finetune.strategy.DefaultFinetuneStrategy())
 

六、组建Finetune Task

有了合适的预训练模型和准备要迁移的数据集后,我们开始组建一个Task。

由于猫狗分类是一个二分类的任务,而我们下载的分类module是在ImageNet数据集上训练的千分类模型,所以我们需要对模型进行简单的微调,把模型改造为一个二分类模型:

  1. 获取module的上下文环境,包括输入和输出的变量,以及Paddle Program;
  2. 从输出变量中找到特征图提取层feature_map;
  3. 在feature_map后面接入一个全连接层,生成Task;
In[8]
input_dict, output_dict, program = module.context(trainable=True)

img = input_dict["image"]

feature_map = output_dict["feature_map"]

feed_list = [img.name]

task = hub.ImageClassifierTask(
    data_reader=data_reader,
    feed_list=feed_list,
    feature=feature_map,
    num_classes=dataset.num_labels,
    config=config)
 

如果想改变迁移任务组网,详细参见自定义迁移任务

 

七、开始Finetune

我们选择finetune_and_eval接口来进行模型训练,这个接口在finetune的过程中,会周期性的进行模型效果的评估,以便我们了解整个训练过程的性能变化。

In[9]
run_states = task.finetune_and_eval()
 

八、使用模型进行预测

当Finetune完成后,我们使用模型来进行预测,先通过以下命令来获取测试的图片

注意:以下示例仍然以猫狗分类为例子,其他数据集所用的测试图片请自行准备

In[10]
!wget --no-check-certificate https://paddlehub.bj.bcebos.com/resources/test_img_cat.jpg
!wget --no-check-certificate https://paddlehub.bj.bcebos.com/resources/test_img_dog.jpg
 

预测代码如下:

In[11]
import numpy as np

data = ["test_img_dog.jpg"]
label_map = dataset.label_dict()
index = 0
# get classification result
run_states = task.predict(data=data)
results = [run_state.run_results for run_state in run_states]

for batch_result in results:
    # get predict index
    batch_result = np.argmax(batch_result, axis=2)[0]
    for result in batch_result:
        index += 1
        result = label_map[result]
        print("input %i is %s, and the predict result is %s" %
              (index, data[index - 1], result))

想了解更多资讯,可访问飞桨PaddlePaddle官网 https://www.paddlepaddle.org.cn/?fr=osc

想尝试在线运行,可关注项目链接:https://aistudio.baidu.com/aistudio/projectdetail/147010

>> 访问 PaddlePaddle 官网,了解更多相关内容

下载安装命令

## CPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/cpu paddlepaddle

## GPU版本安装命令
pip install -f https://paddlepaddle.org.cn/pip/oschina/gpu paddlepaddle-gpu
09-04 17:55
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