如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

Tensorflow花卉数据集是一个大型的花卉图像数据集。在这篇文章中，我们将看到，我们如何使用Tensorflow来加载花卉数据集并与之合作。

让我们从导入必要的库开始。在这里，我们将使用tensorflow_dataset库来加载数据集。它是一个公共数据集库，可以随时与TensorFlow一起使用。如果你没有下面提到的任何一个库，你可以使用pip命令来安装它们，例如，要安装tensorflow_datasets库，你需要编写以下命令。

pip install tensorflow-datasets

# Importing libraries
import tensorflow as tf
import numpy as np
import pandas as pd
import tensorflow_datasets as tfds

为了导入花数据集，我们要使用tfds.load()方法。它用于将使用name参数提供的命名数据集加载到tf.data.Dataset中。花卉数据集的名称是 tf_flowers 。在该方法中，我们还使用split参数来分割数据集，training_set占数据集的70%，其余的归入test_set。

(training_set, test_set), info = tfds.load(
    'tf_flowers',
    split=['train[:70%]', 'train[70%:]'],
    with_info=True,
    as_supervised=True,
)

如果我们使用print命令打印Tensorflow为数据集提供的信息，我们将得到以下输出。

print(info)

输出:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

花卉数据集包含3670张花卉图像，它们以如下方式分布在training_set和test_set中。

print("Training Set Size: %d" % training_set.cardinality().numpy())
print("Test Set Size: %d" % test_set.cardinality().numpy())

Output:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

花卉数据集由5种不同花卉的图像组成。

num_classes = info.features['label'].num_classes
print("Number of Classes: %d" % num_classes)

输出:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

现在让我们把数据集中的一些图像可视化。下面的代码显示了数据集中的前5张图片。

import matplotlib.pyplot as plt
  
ctr = 0
plt.rcParams["figure.figsize"] = [30, 15]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True
  
for image, label in training_set:
    image = image.numpy()
    plt.subplot(1, 5, ctr+1)
    plt.title('Label {}'.format(label))
    plt.imshow(image, cmap=plt.cm.binary)
    ctr += 1
    if ctr == 5:
        break
  
plt.show()

输出:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

如果你仔细观察，不同的图像并没有相同的尺寸，而是有不同的尺寸。我们可以通过打印我们刚才可视化的图像的尺寸来验证这一点。下面的代码实现了这个目标：

for i, example in enumerate(training_set.take(5)):
    shape = example[0].shape
    print("Image %d -> shape: (%d, %d) label: %d" %
          (i, shape[0], shape[1], example[1]))

输出:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

正如你可能观察到的，各种图像的形状是不同的。

然而，为了将这个数据集输入机器学习模型，我们需要让所有的图像都具有相同的尺寸。为此，我们将对图像进行一些预处理。也就是说，我们将把所有的图像调整到一个固定的尺寸，在这种情况下是224，并对图像进行标准化处理，使每个像素的值都在0到1的范围内。

IMG_SIZE = 224
  
def format_image(image, label):
  
    image = tf.image.resize(image, (IMG_SIZE, IMG_SIZE))
      
    # Normalisation
    image = image/255.0
    return image, label
  
batch_size = 32
training_set = training_set.shuffle(300).map(
    format_image).batch(batch_size).prefetch(1)
test_set = test_set.map(format_image).batch(batch_size).prefetch(1)

打印这两个数据集可以看到，数据集中的每张图片都被调整了大小，每张图片的大小为(224,224,3)。

print(training_set)
print(test_set)

输出:

如何用Tensorflow加载花的数据集并进行处理

现在你可以把这个数据集输入任何适当的机器学习模型。

为了演示的目的，我们将使用一个修改过的MobileNet版本来训练这个数据集。以下是描述模型、优化器、损失函数和训练模型时使用的指标的代码。

def getModel(image_shape):
    mobileNet = tf.keras.applications.mobilenet.MobileNet(image_shape)
    X = mobileNet.layers[-2].output
    X_output = tf.keras.layers.Dense(1,
                                     activation='relu')(X)
    model = tf.keras.models.Model(inputs=mobileNet.input,
                                  outputs=X_output)
    return model
  
model = getModel((IMG_SIZE, IMG_SIZE, 3))
  
optimizer = tf.keras.optimizers.Adam()
loss = 'mean_squared_error'
model.compile(optimizer=optimizer, 
              loss=loss,
              metrics='accuracy')
  
epochs = 5
model.fit(training_set, epochs=epochs, 
          validation_data=test_set)