当前位置: 首页 > news >正文

LeNet对MNIST 数据集中的图像进行分类--keras实现

我们将训练一个卷积神经网络来对 MNIST 数据库中的图像进行分类,可以与前面所提到的CNN实现对比CNN对 MNIST 数据库中的图像进行分类-CSDN博客

加载 MNIST 数据库

MNIST 是机器学习领域最著名的数据集之一。

  • 它有 70,000 张手写数字图像 - 下载非常简单 - 图像尺寸为 28x28 - 灰度图像
from keras.datasets import mnist# 使用 Keras 导入预洗牌 MNIST 数据库
(X_train, y_train), (X_test, y_test) = mnist.load_data()print("The MNIST database has a training set of %d examples." % len(X_train))
print("The MNIST database has a test set of %d examples." % len(X_test))

将前六个训练图像可视化 

import matplotlib.pyplot as plt
%matplotlib inline
import matplotlib.cm as cm
import numpy as np# 绘制前六幅训练图像
fig = plt.figure(figsize=(20,20))
for i in range(6):ax = fig.add_subplot(1, 6, i+1, xticks=[], yticks=[])ax.imshow(X_train[i], cmap='gray')ax.set_title(str(y_train[i]))

 查看图像的更多细节

def visualize_input(img, ax):ax.imshow(img, cmap='gray')width, height = img.shapethresh = img.max()/2.5for x in range(width):for y in range(height):ax.annotate(str(round(img[x][y],2)), xy=(y,x),horizontalalignment='center',verticalalignment='center',color='white' if img[x][y]<thresh else 'black')fig = plt.figure(figsize = (12,12)) 
ax = fig.add_subplot(111)
visualize_input(X_train[0], ax)

预处理输入图像:通过将每幅图像中的每个像素除以 255 来调整图像比例

# normalize the data to accelerate learning
mean = np.mean(X_train)
std = np.std(X_train)
X_train = (X_train-mean)/(std+1e-7)
X_test = (X_test-mean)/(std+1e-7)print('X_train shape:', X_train.shape)
print(X_train.shape[0], 'train samples')
print(X_test.shape[0], 'test samples')

对标签进行预处理:使用单热方案对分类整数标签进行编码

from keras.utils import np_utilsnum_classes = 10 
# print first ten (integer-valued) training labels
print('Integer-valued labels:')
print(y_train[:10])# one-hot encode the labels
# convert class vectors to binary class matrices
y_train = np_utils.to_categorical(y_train, num_classes)
y_test = np_utils.to_categorical(y_test, num_classes)# print first ten (one-hot) training labels
print('One-hot labels:')
print(y_train[:10])

重塑数据以适应我们的 CNN(和 input_shape)

# input image dimensions 28x28 pixel images. 
img_rows, img_cols = 28, 28X_train = X_train.reshape(X_train.shape[0], img_rows, img_cols, 1)
X_test = X_test.reshape(X_test.shape[0], img_rows, img_cols, 1)
input_shape = (img_rows, img_cols, 1)print('image input shape: ', input_shape)
print('x_train shape:', X_train.shape)

定义模型架构

论文地址:lecun-01a.pdf

要在 Keras 中实现 LeNet-5,请阅读原始论文并从第 6、7 和 8 页中提取架构信息。以下是构建 LeNet-5 网络的主要启示:

  • 每个卷积层的滤波器数量:从图中(以及论文中的定义)可以看出,每个卷积层的深度(滤波器数量)如下:C1 = 6、C3 = 16、C5 = 120 层。
  • 每个 CONV 层的内核大小:根据论文,内核大小 = 5 x 5
  • 每个卷积层之后都会添加一个子采样层(POOL)。每个单元的感受野是一个 2 x 2 的区域(即 pool_size = 2)。请注意,LeNet-5 创建者使用的是平均池化,它计算的是输入的平均值,而不是我们在早期项目中使用的最大池化层,后者传递的是输入的最大值。如果您有兴趣了解两者的区别,可以同时尝试。在本实验中,我们将采用论文架构。
  • 激活函数:LeNet-5 的创建者为隐藏层使用了 tanh 激活函数,因为对称函数被认为比 sigmoid 函数收敛更快。一般来说,我们强烈建议您为网络中的每个卷积层添加 ReLU 激活函数。

需要记住的事项

  • 始终为 CNN 中的 Conv2D 层添加 ReLU 激活函数。除了网络中的最后一层,密集层也应具有 ReLU 激活函数。
  • 在构建分类网络时,网络的最后一层应该是具有软最大激活函数的密集(FC)层。最终层的节点数应等于数据集中的类别总数。
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Conv2D, AveragePooling2D, Flatten, Dense
#Instantiate an empty model
model = Sequential()# C1 Convolutional Layer
model.add(Conv2D(6, kernel_size=(5, 5), strides=(1, 1), activation='tanh', input_shape=input_shape, padding='same'))# S2 Pooling Layer
model.add(AveragePooling2D(pool_size=(2, 2), strides=2, padding='valid'))# C3 Convolutional Layer
model.add(Conv2D(16, kernel_size=(5, 5), strides=(1, 1), activation='tanh', padding='valid'))# S4 Pooling Layer
model.add(AveragePooling2D(pool_size=(2, 2), strides=2, padding='valid'))# C5 Fully Connected Convolutional Layer
model.add(Conv2D(120, kernel_size=(5, 5), strides=(1, 1), activation='tanh', padding='valid'))#Flatten the CNN output so that we can connect it with fully connected layers
model.add(Flatten())# FC6 Fully Connected Layer
model.add(Dense(84, activation='tanh'))# Output Layer with softmax activation
model.add(Dense(10, activation='softmax'))# print the model summary
model.summary()

编译模型

我们将使用亚当优化器

# the loss function is categorical cross entropy since we have multiple classes (10) # compile the model by defining the loss function, optimizer, and performance metric
model.compile(loss='categorical_crossentropy', optimizer='adam', metrics=['accuracy'])

训练模型

LeCun 和他的团队采用了计划衰减学习法,学习率的值按照以下时间表递减:前两个历元为 0.0005,接下来的三个历元为 0.0002,接下来的四个历元为 0.00005,之后为 0.00001。在论文中,作者对其网络进行了 20 个历元的训练。

from keras.callbacks import ModelCheckpoint, LearningRateScheduler# set the learning rate schedule as created in the original paper
def lr_schedule(epoch):if epoch <= 2:     lr = 5e-4elif epoch > 2 and epoch <= 5:lr = 2e-4elif epoch > 5 and epoch <= 9:lr = 5e-5else: lr = 1e-5return lrlr_scheduler = LearningRateScheduler(lr_schedule)# set the checkpointer
checkpointer = ModelCheckpoint(filepath='model.weights.best.hdf5', verbose=1, save_best_only=True)# train the model
hist = model.fit(X_train, y_train, batch_size=32, epochs=20,validation_data=(X_test, y_test), callbacks=[checkpointer, lr_scheduler], verbose=2, shuffle=True)

在验证集上加载分类准确率最高的模型

# load the weights that yielded the best validation accuracy
model.load_weights('model.weights.best.hdf5')

计算测试集的分类准确率

# evaluate test accuracy
score = model.evaluate(X_test, y_test, verbose=0)
accuracy = 100*score[1]# print test accuracy
print('Test accuracy: %.4f%%' % accuracy)

评估模型

import matplotlib.pyplot as pltf, ax = plt.subplots()
ax.plot([None] + hist.history['accuracy'], 'o-')
ax.plot([None] + hist.history['val_accuracy'], 'x-')
# 绘制图例并自动使用最佳位置: loc = 0。
ax.legend(['Train acc', 'Validation acc'], loc = 0)
ax.set_title('Training/Validation acc per Epoch')
ax.set_xlabel('Epoch')
ax.set_ylabel('acc')
plt.show()

import matplotlib.pyplot as pltf, ax = plt.subplots()
ax.plot([None] + hist.history['loss'], 'o-')
ax.plot([None] + hist.history['val_loss'], 'x-')# Plot legend and use the best location automatically: loc = 0.
ax.legend(['Train loss', "Val loss"], loc = 0)
ax.set_title('Training/Validation Loss per Epoch')
ax.set_xlabel('Epoch')
ax.set_ylabel('Loss')
plt.show()

 

相关文章:

LeNet对MNIST 数据集中的图像进行分类--keras实现

我们将训练一个卷积神经网络来对 MNIST 数据库中的图像进行分类&#xff0c;可以与前面所提到的CNN实现对比CNN对 MNIST 数据库中的图像进行分类-CSDN博客 加载 MNIST 数据库 MNIST 是机器学习领域最著名的数据集之一。 它有 70,000 张手写数字图像 - 下载非常简单 - 图像尺…...

Django的回顾的第4天

1.模型层 1.1简介 你可能已经注意到我们在例子视图中返回文本的方式有点特别。 也就是说&#xff0c;HTML被直接硬编码在 Python代码之中。 def current_datetime(request):now datetime.datetime.now()html "<html><body>It is now %s.</body><…...

点云从入门到精通技术详解100篇-基于三维点云的工件曲面轮廓检测与机器人打磨轨迹规划(中)

目录 2.2.2 散乱点云滤波去噪 2.2.3 海量点云数据压缩 2.3 点云采集与预处理实验...

Mapper文件夹在resource目录下但是网页报错找不到productMapper.xml文件的解决

报错如下&#xff1a; 我的Mapper文件夹在resourse目录下但是网页报错找不到productMapper.xml。 结构如下&#xff1a;代码如下&#xff1a;<mappers><mapper resource"com/dhu/mapper/productMapper.xml" /> </mappers> 这段代码是在mybatis-co…...

22.Oracle中的临时表空间

Oracle中的临时表空间 一、临时表空间概述1、什么是临时表空间2、临时表空间的作用 二、临时表空间相关语法三、具体使用案例1、具体使用场景示例2、具体使用场景代码示例 点击此处跳转下一节&#xff1a;23.Oracle11g的UNDO表空间点击此处跳转上一节&#xff1a;21.Oracle的程…...

附录A 指令集基本原理

1. 引言 本书主要关注指令集体系结构4个主题&#xff1a; 1. 提出对指令集进行分类的方法&#xff0c;并对各种方法的优缺点进行定性评估&#xff1b; 2. 提出并分析一些在很大程度上独立于特定指令集的指令集评估数据。 3. 讨论语言与编译器议题以及…...

Unittest单元测试之unittest用例执行顺序

unittest用例执行顺序 当在一个测试类或多个测试模块下&#xff0c;用例数量较多时&#xff0c;unittest在执行用例 &#xff08;test_xxx&#xff09;时&#xff0c;并不是按从上到下的顺序执行&#xff0c;有特定的顺序。 unittest框架默认根据ACSII码的顺序加载测试用例&a…...

海云安谢朝海:开发安全领域大模型新实践 人工智能助力高效安全左移

2023年11月29日&#xff0c;2023中国&#xff08;深圳&#xff09;金融科技大会成功举行&#xff0c;该会议是深圳连续举办的第七届金融科技主题年度会议&#xff0c;也是2023深圳国际金融科技节重要活动之一。做好金融工作&#xff0c;需要兼顾创新与安全&#xff0c;当智能体…...

Postman接口测试工具完整教程

前言 作为软件开发过程中一个非常重要的环节&#xff0c;软件测试越来越成为软件开发商和用户关注的焦点。完善的测试是软件质量的保证&#xff0c;因此软件测试就成了一项重要而艰巨的工作。要做好这项工作当然也绝非易事。 第一部分&#xff1a;基础篇 postman:4.5.1 1.安…...

Android 滑动按钮(开关) SwitchCompat 自定义风格

原生的SwitchCompat控件如下图&#xff0c;不说不堪入目&#xff0c;也算是不敢恭维了。开个玩笑... 所以我们就需要对SwitchCompat进行自定义风格&#xff0c;效果如下图 代码如下 <androidx.appcompat.widget.SwitchCompatandroid:id"id/switch_compat"android:…...

前端面试灵魂提问-计网(2)

1、websocket 为什么全双工? 1.1 WebSocket是什么 WebSocket 是一种通信协议&#xff0c;它在客户端和服务器之间建立持久的全双工连接。全双工意味着数据可以双向流动&#xff0c;即客户端可以向服务器发送消息&#xff0c;服务器也可以向客户端发送消息&#xff0c;而无需…...

Git修改远程仓库名称

1、先直接在远程点仓库名&#xff0c;然后左侧菜单栏找settings-general&#xff0c;然后直接修改工程名&#xff0c;保存即可。 2、还是在settings-general下&#xff0c;下拉找到Advanced点击Expand展开&#xff0c;然后下拉到最底部 在Change path里填入新的项目名称&#x…...

kafka 集群 ZooKeeper 模式搭建

Apache Kafka是一个开源分布式事件流平台&#xff0c;被数千家公司用于高性能数据管道、流分析、数据集成和关键任务应用程序 Kafka 官网&#xff1a;Apache Kafka 关于ZooKeeper的弃用 根据 Kafka官网信息&#xff0c;随着Apache Kafka 3.5版本的发布&#xff0c;Zookeeper现…...

【LeetCode】 160. 相交链表

相交链表 题目题解 题目 给你两个单链表的头节点 headA 和 headB &#xff0c;请你找出并返回两个单链表相交的起始节点。如果两个链表不存在相交节点&#xff0c;返回 null 。 图示两个链表在节点 c1 开始相交&#xff1a; 题目数据 保证 整个链式结构中不存在环。 注意&am…...

TZOJ 1429 小明A+B

答案&#xff1a; #include <stdio.h> int main() {int T0, A0, B0, sum0;scanf("%d", &T); //输入测试数据的组数while (T--) //循环T次{scanf("%d %d", &A, &B); //输入AB的值sum A B;if (sum > 100) //如果是三位数{…...

制作openeuler的livecd

下载该项目&#xff0c;执行下面的操作gitee openeuler livecd项目 基于openeuler环境 #安装工具&#xff0c;第一次可能报错&#xff0c;可以再执行一次 make installx86 livecd-creator -d -v --config./config/euler_x86_64.ks --fslabeleuler-LiveCD --cachecache --log…...

B.牛牛排队伍——模拟双链表

当前位置: 首页 > news >正文 B.牛牛排队伍——模拟双链表 news 2023/12/1 15:14:37 分析 题目其实很简单,就是双链表的增删查,但是刚开始,直接vis标记删除元素,查找一个位置的前一个用的while不断向前找,但是TLE;毕竟O(n*k)的复杂度,一开始没有考虑时间复杂度…...

【PyTorch】(四)损失函数与优化器

文章目录 1. 损失函数2. 优化器 1. 损失函数 2. 优化器...

【Python】使用execute(sql)执行insert之后没有插入数据

在sql为insert语句&#xff0c;用Python的sqlalchemy模块中的execute()执行之后没有插入数据的情况&#xff0c;主要是因为sqlalchemy版本的更新&#xff0c;不能直接只用execute()了&#xff0c;MySQL数据库连接的配置和sql都需要多处理一步&#xff1a; 之前的版本&#xff…...

虚拟机备份数据自动化验证原理

备份数据成功备份下来了&#xff0c;但是备份数据是否可用可靠&#xff1f;对于这个问题&#xff0c;最好最可靠的方法是将备份数据实际恢复出来验证。 但是这样的方法&#xff0c;不仅费时费力&#xff0c;而且需要随着备份数据的定期产生&#xff0c;还应当定期做备份数据验…...

C++_核心编程_多态案例二-制作饮品

#include <iostream> #include <string> using namespace std;/*制作饮品的大致流程为&#xff1a;煮水 - 冲泡 - 倒入杯中 - 加入辅料 利用多态技术实现本案例&#xff0c;提供抽象制作饮品基类&#xff0c;提供子类制作咖啡和茶叶*//*基类*/ class AbstractDr…...

ubuntu搭建nfs服务centos挂载访问

在Ubuntu上设置NFS服务器 在Ubuntu上&#xff0c;你可以使用apt包管理器来安装NFS服务器。打开终端并运行&#xff1a; sudo apt update sudo apt install nfs-kernel-server创建共享目录 创建一个目录用于共享&#xff0c;例如/shared&#xff1a; sudo mkdir /shared sud…...

练习(含atoi的模拟实现,自定义类型等练习)

一、结构体大小的计算及位段 &#xff08;结构体大小计算及位段 详解请看&#xff1a;自定义类型&#xff1a;结构体进阶-CSDN博客&#xff09; 1.在32位系统环境&#xff0c;编译选项为4字节对齐&#xff0c;那么sizeof(A)和sizeof(B)是多少&#xff1f; #pragma pack(4)st…...

vscode(仍待补充)

写于2025 6.9 主包将加入vscode这个更权威的圈子 vscode的基本使用 侧边栏 vscode还能连接ssh&#xff1f; debug时使用的launch文件 1.task.json {"tasks": [{"type": "cppbuild","label": "C/C: gcc.exe 生成活动文件"…...

数据链路层的主要功能是什么

数据链路层&#xff08;OSI模型第2层&#xff09;的核心功能是在相邻网络节点&#xff08;如交换机、主机&#xff09;间提供可靠的数据帧传输服务&#xff0c;主要职责包括&#xff1a; &#x1f511; 核心功能详解&#xff1a; 帧封装与解封装 封装&#xff1a; 将网络层下发…...

在Ubuntu中设置开机自动运行(sudo)指令的指南

在Ubuntu系统中&#xff0c;有时需要在系统启动时自动执行某些命令&#xff0c;特别是需要 sudo权限的指令。为了实现这一功能&#xff0c;可以使用多种方法&#xff0c;包括编写Systemd服务、配置 rc.local文件或使用 cron任务计划。本文将详细介绍这些方法&#xff0c;并提供…...

反射获取方法和属性

Java反射获取方法 在Java中&#xff0c;反射&#xff08;Reflection&#xff09;是一种强大的机制&#xff0c;允许程序在运行时访问和操作类的内部属性和方法。通过反射&#xff0c;可以动态地创建对象、调用方法、改变属性值&#xff0c;这在很多Java框架中如Spring和Hiberna…...

聊一聊接口测试的意义有哪些?

目录 一、隔离性 & 早期测试 二、保障系统集成质量 三、验证业务逻辑的核心层 四、提升测试效率与覆盖度 五、系统稳定性的守护者 六、驱动团队协作与契约管理 七、性能与扩展性的前置评估 八、持续交付的核心支撑 接口测试的意义可以从四个维度展开&#xff0c;首…...

安全突围:重塑内生安全体系:齐向东在2025年BCS大会的演讲

文章目录 前言第一部分&#xff1a;体系力量是突围之钥第一重困境是体系思想落地不畅。第二重困境是大小体系融合瓶颈。第三重困境是“小体系”运营梗阻。 第二部分&#xff1a;体系矛盾是突围之障一是数据孤岛的障碍。二是投入不足的障碍。三是新旧兼容难的障碍。 第三部分&am…...

华为OD机考-机房布局

import java.util.*;public class DemoTest5 {public static void main(String[] args) {Scanner in new Scanner(System.in);// 注意 hasNext 和 hasNextLine 的区别while (in.hasNextLine()) { // 注意 while 处理多个 caseSystem.out.println(solve(in.nextLine()));}}priv…...