python神经网络Keras构建CNN网络训练_python

利用Keras构建完普通BP神经网络后,还要会构建CNN

Keras中构建CNN的重要函数

1、Conv2D

Conv2D用于在CNN中构建卷积层,在使用它之前需要在库函数处import它。

from keras.layers import Conv2D

在实际使用时,需要用到几个参数。

Conv2D(      nb_filter = 32,      nb_row = 5,      nb_col = 5,      border_mode = 'same',      input_shape = (28,28,1)  )  

其中,nb_filter代表卷积层的输出有多少个channel,卷积之后图像会越来越厚,这就是卷积后图像的厚度。nb_row和nb_col的组合就是卷积器的大小,这里卷积器是(5,5)的大小。border_mode代表着padding的方式,same表示卷积前后图像的shape不变。input_shape代表输入的shape。

2、MaxPooling2D

MaxPooling2D指的是池化层,在使用它之前需要在库函数处import它。

from keras.layers import MaxPooling2D

在实际使用时,需要用到几个参数。

MaxPooling2D(      pool_size = (2,2),      strides = (2,2),      border_mode = 'same'  )  

其中,pool_size表示池化器的大小,在这里,池化器的shape是(2,2)。strides是池化器的步长,这里在X和Y方向上都是2,池化后,输出比输入的shape小了1/2。border_mode代表着padding的方式。

3、Flatten

Flatten用于将卷积池化后最后的输出变为一维向量,这样才可以和全连接层连接,用于计算。在使用前需要用import导入。

from keras.layers import Flatten

在实际使用时,在最后一个池化层后直接添加层即可

model.add(Flatten())

全部代码

这是一个卷积神经网络的例子,用于识别手写体,其神经网络结构如下:

卷积层1->池化层1->卷积层2->池化层2->flatten->全连接层1->全连接层2->全连接层3。

单个样本的shape如下:

(28,28,1)->(28,28,32)->(14,14,32)->(14,14,64)->(7,7,64)->(3136)->(1024)->(256)

import numpy as np  from keras.models import Sequential  from keras.layers import Dense,Activation,Conv2D,MaxPooling2D,Flatten ## 全连接层  from keras.datasets import mnist  from keras.utils import np_utils  from keras.optimizers import Adam  (X_train,Y_train),(X_test,Y_test) = mnist.load_data()  X_train = X_train.reshape(-1,28,28,1)  X_test = X_test.reshape(-1,28,28,1)  Y_train = np_utils.to_categorical(Y_train,num_classes= 10)  Y_test = np_utils.to_categorical(Y_test,num_classes= 10)  model = Sequential()  # conv1  model.add(      Conv2D(          nb_filter = 32,          nb_row = 5,          nb_col = 5,          border_mode = 'same',          input_shape = (28,28,1)      )  )  model.add(Activation("relu"))  # pool1  model.add(      MaxPooling2D(          pool_size = (2,2),          strides = (2,2),          border_mode = 'same'      )  )  # conv2  model.add(      Conv2D(          nb_filter = 64,          nb_row = 5,          nb_col = 5,          border_mode = 'same'      )  )  model.add(Activation("relu"))  # pool2  model.add(      MaxPooling2D(          pool_size = (2,2),          strides = (2,2),          border_mode = 'same'      )  )  # 全连接层  model.add(Flatten())  model.add(Dense(1024))  model.add(Activation("relu"))  model.add(Dense(256))  model.add(Activation("relu"))  model.add(Dense(10))  model.add(Activation("softmax"))  adam = Adam(lr = 1e-4)  ## compile  model.compile(loss = 'categorical_crossentropy',optimizer = adam,metrics = ['accuracy'])  ## tarin  print("\ntraining")  cost = model.fit(X_train,Y_train,nb_epoch = 2,batch_size = 32)  print("\nTest")  ## acc  cost,accuracy = model.evaluate(X_test,Y_test)  ## W,b = model.layers[0].get_weights()  print("accuracy:",accuracy)  

实验结果为:

Epoch 1/2  60000/60000 [==============================] - 64s 1ms/step - loss: 0.7664 - acc: 0.9224  Epoch 2/2  60000/60000 [==============================] - 62s 1ms/step - loss: 0.0473 - acc: 0.9858  Test  10000/10000 [==============================] - 2s 169us/step  accuracy: 0.9856