TensorFlow2 构建模型-境界3


有三种计算图的构建方式:静态计算图,动态计算图,以及Autograph。 TensorFlow 2.0主要使用的是动态计算图和Autograph。 动态计算图易于调试,编码效率较高,但执行效率偏低。 静态计算图执行效率很高,但较难调试。 而Autograph机制可以将动态图转换成静态计算图,兼收执行效率和编码效率之利。 当然Autograph机制能够转换的代码并不是没有任何约束的,有一些编码规范需要遵循,否则可能会转换失败或者不符合预期。 我们将着重介绍Autograph的编码规范和Autograph转换成静态图的原理。
Autograph编码规范:
• 1.被@tf.function修饰的函数应尽可能使用TensorFlow中的函数而不是Python中的其他函数。例如使用tf.print而不是print,使用tf.range而不是range,使用tf.constant(True)而不是True.
• 2.避免在@tf.function修饰的函数内部定义tf.Variable.
• 3.被@tf.function修饰的函数不可修改该函数外部的Python列表或字典等数据结构变量。

1.导入CIFAR-10数据集

CIFAR-10是由 Hinton 的学生 Alex Krizhevsky 和 Ilya Sutskever 整理的一个用于识别普适物体的小型数据集。一共包含 10 个类别的 RGB 彩色图片:飞机( a叩lane )、汽车( automobile )、鸟类( bird )、猫( cat )、鹿( deer )、狗( dog )、蛙类( frog )、马( horse )、船( ship )和卡车( truck )。图片的尺寸为 32×32,3个通道 ,数据集中一共有 50000 张训练圄片和 10000 张测试图片。 CIFAR-10数据集有3个版本,这里使用python版本。

1.1 导入需要的库

1.2 定义批量导入数据的函数

1.3 定义加载数据函数

1.4 加载数据

运行结果
loading data\cifar-10-batches-py\data_batch_1
loading data\cifar-10-batches-py\data_batch_2
loading data\cifar-10-batches-py\data_batch_3
loading data\cifar-10-batches-py\data_batch_4
loading data\cifar-10-batches-py\data_batch_5
finished loadding CIFAR-10 data

1.5 可视化加载数据

运行结果

2 .数据预处理并设置超参数

3.使用tf,data构建数据管道

4.定义卷积层及池化层

5.构建模型

6.定义训练模型函数

自定训练过程:
(1)打开一个遍历各epoch的for循环
(2)对于每个epoch,打开一个分批遍历数据集的 for 循环
(3)对于每个批次,打开一个 GradientTape() 作用域
(4)在此作用域内,调用模型(前向传递)并计算损失
(5)在作用域之外,检索模型权重相对于损失的梯度
(6)根据梯度使用优化器来更新模型的权重
(7)评估模型指标

train_model(model,train_data,training_steps,display_step)
运行结果
step =1000,loss = 1.3011,accuracy =0.5781 ,times=0.0000
step =2000,loss = 1.2720,accuracy =0.6094 ,times=0.0000
step =3000,loss = 1.2153,accuracy =0.5469 ,times=0.0000
step =4000,loss = 0.8636,accuracy =0.7500 ,times=0.0000
step =5000,loss = 0.7936,accuracy =0.7500 ,times=0.0000
step =6000,loss = 0.9527,accuracy =0.6875 ,times=0.0156
step =7000,loss = 0.9352,accuracy =0.7344 ,times=0.0000
step =8000,loss = 0.6892,accuracy =0.7969 ,times=0.0000
step =9000,loss = 0.7949,accuracy =0.7031 ,times=0.0000
step =10000,loss = 0.4768,accuracy =0.8438 ,times=0.0000
step =11000,loss = 0.7983,accuracy =0.7188 ,times=0.0000
step =12000,loss = 0.5601,accuracy =0.8281 ,times=0.0000
step =13000,loss = 0.7934,accuracy =0.7031 ,times=0.0000
step =14000,loss = 0.6450,accuracy =0.8438 ,times=0.0000
step =15000,loss = 0.5681,accuracy =0.7656 ,times=0.0000
step =16000,loss = 0.5413,accuracy =0.8125 ,times=0.0000
step =17000,loss = 0.3914,accuracy =0.8438 ,times=0.0000
step =18000,loss = 0.3687,accuracy =0.8906 ,times=0.0000
step =19000,loss = 0.4534,accuracy =0.8750 ,times=0.0000
step =20000,loss = 0.3855,accuracy =0.8438 ,times=0.0000

从运行结果来看,运行时间快了很多!

7.可视化运行结果

8.测试模型

运行结果
Test accuracy:0.720653
性能也有一定提升!

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