TensorFlow 制作自己的TFRecord數據集


官網的mnist和cifar10數據之后,筆者嘗試着制作自己的數據集,並保存,讀入,顯示。 TensorFlow可以支持cifar10的數據格式, 也提供了標准的TFRecord 格式,而關於 tensorflow 讀取數據, 官網提供了3中方法 
1 Feeding: 在tensorflow程序運行的每一步, 用Python代碼在線提供數據 
2 Reader : 在一個計算圖(tf.graph)的開始前,將文件讀入到流(queue)中 
3 在聲明tf.variable變量或numpy數組時保存數據。受限於內存大小,適用於數據較小的情況

在本文,主要介紹第二種方法,利用tf.record標准接口來讀入文件

准備圖片數據

筆者找了2類狗的圖片, 哈士奇和吉娃娃, 全部 resize成128 * 128大小 
如下圖, 保存地址為/home/molys/Python/data/dog 
這里寫圖片描述 
每類中有10張圖片 
這里寫圖片描述 
這里寫圖片描述

現在利用這2 類 20張圖片制作TFRecord文件

制作TFRECORD文件

1 先聊一下tfrecord, 這是一種將圖像數據和標簽放在一起的二進制文件,能更好的利用內存,在tensorflow中快速的復制,移動,讀取,存儲 等等..

這里注意,tfrecord會根據你選擇輸入文件的類,自動給每一類打上同樣的標簽 
如在本例中,只有0,1 兩類

2 先上“制作TFRecord文件”的代碼,注釋附詳解


import os 
import tensorflow as tf 
from PIL import Image  #注意Image,后面會用到
import matplotlib.pyplot as plt 
import numpy as np

cwd='/home/molys/Python/data/' 
classes={'husky','chihuahua'} #人為 設定 2 類
writer= tf.python_io.TFRecordWriter("dog_train.tfrecords") #要生成的文件

for index,name in enumerate(classes):
    class_path=cwd+name+'/'
    for img_name in os.listdir(class_path): 
        img_path=class_path+img_name #每一個圖片的地址

        img=Image.open(img_path)
        img= img.resize((128,128))
        img_raw=img.tobytes()#將圖片轉化為二進制格式
        example = tf.train.Example(features=tf.train.Features(feature={
            "label": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[index])),
            'img_raw': tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList(value=[img_raw]))
        })) #example對象對label和image數據進行封裝
        writer.write(example.SerializeToString())  #序列化為字符串

writer.close()

運行完這段代碼后,會生成dog_train.tfrecords 文件,如下圖 
這里寫圖片描述

tf.train.Example 協議內存塊包含了Features字段,通過feature將圖片的二進制數據和label進行統一封裝, 然后將example協議內存塊轉化為字符串, tf.python_io.TFRecordWriter 寫入到TFRecords文件中。

讀取TFRECORD文件

在制作完tfrecord文件后, 將該文件讀入到數據流中。 
代碼如下


def read_and_decode(filename): # 讀入dog_train.tfrecords
    filename_queue = tf.train.string_input_producer([filename])#生成一個queue隊列

    reader = tf.TFRecordReader()
    _, serialized_example = reader.read(filename_queue)#返回文件名和文件
    features = tf.parse_single_example(serialized_example,
                                       features={
                                           'label': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
                                           'img_raw' : tf.FixedLenFeature([], tf.string),
                                       })#將image數據和label取出來

    img = tf.decode_raw(features['img_raw'], tf.uint8)
    img = tf.reshape(img, [128, 128, 3])  #reshape為128*128的3通道圖片
    img = tf.cast(img, tf.float32) * (1. / 255) - 0.5 #在流中拋出img張量
    label = tf.cast(features['label'], tf.int32) #在流中拋出label張量
    return img, label

注意,feature的屬性“label”和“img_raw”名稱要和制作時統一 ,返回的img數據和label數據一一對應。返回的img和label是2個 tf 張量,print出來 如下圖 
這里寫圖片描述

顯示tfrecord格式的圖片

有些時候我們希望檢查分類是否有誤,或者在之后的網絡訓練過程中可以監視,輸出圖片,來觀察分類等操作的結果,那么我們就可以session回話中,將tfrecord的圖片從流中讀取出來,再保存。 緊跟着一開始的代碼寫:


filename_queue = tf.train.string_input_producer(["dog_train.tfrecords"]) #讀入流中
reader = tf.TFRecordReader()
_, serialized_example = reader.read(filename_queue)   #返回文件名和文件
features = tf.parse_single_example(serialized_example,
                                   features={
                                       'label': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
                                       'img_raw' : tf.FixedLenFeature([], tf.string),
                                   })  #取出包含image和label的feature對象
image = tf.decode_raw(features['img_raw'], tf.uint8)
image = tf.reshape(image, [128, 128, 3])
label = tf.cast(features['label'], tf.int32)
with tf.Session() as sess: #開始一個會話
    init_op = tf.initialize_all_variables()
    sess.run(init_op)
    coord=tf.train.Coordinator()
    threads= tf.train.start_queue_runners(coord=coord)
    for i in range(20):
        example, l = sess.run([image,label])#在會話中取出image和label
        img=Image.fromarray(example, 'RGB')#這里Image是之前提到的
        img.save(cwd+str(i)+'_''Label_'+str(l)+'.jpg')#存下圖片
        print(example, l)
    coord.request_stop()
    coord.join(threads)

代碼運行完后, 從tfrecord中取出的文件被保存了。如下圖: 
這里寫圖片描述

在這里我們可以看到,圖片文件名的第一個數字表示在流中的順序(筆者這里沒有用shuffle), 第二個數字則是 每個圖片的label,吉娃娃都為0,哈士奇都為1。 由此可見,我們一開始制作tfrecord文件時,圖片分類正確。


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