本文使用的數據集是MNIST,主要使用兩個卷積層加一個全連接層構建的卷積神經網絡。
先載入MNIST數據集(手寫數字識別集),并創建默認的Interactive Session(在沒有指定回話對象的情況下運行變量)
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data import tensorflow as tf mnist = input_data.read_data_sets("MNIST_data/", one_hot=True) sess = tf.InteractiveSession()在定義一個初始化函數,因為卷積神經網絡有很多權重和偏置需要創建。
def weight_variable(shape): initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)#給權重制造一些隨機的噪聲來打破完全對稱, return tf.Variable(initial) #使用relu,給偏置增加一些小正值0.1,用來避免死亡節點 def bias_variable(shape): initial = tf.constant(0.1, shape=shape) return tf.Variable(initial)
卷積移動步長都是1代表會不遺漏的劃過圖片的每一個點,padding代表邊界處理方式,same表示給邊界加上padding讓卷積的輸出和輸入保持同樣的尺寸。
def conv2d(x,W):#2維卷積函數,x輸入,w是卷積的參數,strides代表卷積模板移動步長 return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME') def max_pool_2x2(x): return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1], strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')
在正式設計卷積神經網絡結構前,先定義輸入的placeholder(類似于c++的cin,要求用戶運行時輸入)。因為卷積神經網絡會利用到空間結構信息,因此需要將一維的輸入向量轉換為二維的圖片結構。同時因為只有一個顏色通道,所以最后尺寸為【-1, 28,28, 1],-1代表樣本數量不固定,1代表顏色通道的數量。
這里的tf.reshape是tensor變形函數。
x = tf.placeholder(tf.float32, [None, 784])# x 時特征 y_ = tf.placeholder(tf.float32, [None, 10])# y_時真實的label x_image = tf.reshape(x, [-1, 28, 28,1])
接下來定義第一個卷積層。
w_conv1 = weight_variable([5, 5, 1, 32])#代表卷積核尺寸為5X5,1個顏色通道,32個不同的卷積核,使用conv2d函數進行卷積操作, b_conv1 = bias_variable([32]) h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, w_conv1) + b_conv1) h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)
定義第二個卷積層,與第一個卷積層一樣,只不過卷積核的數量變成了64,即這層卷積會提取64種特征
w_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])#這層提取64種特征 b_conv2 = bias_variable([64]) h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, w_conv2) + b_conv2) h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)
經過兩次步長為2x2的最大池化,此時圖片尺寸變成了7x7,在使用tf.reshape函數,對第二個卷積層的輸出tensor進行變形,將其從二維轉為一維向量,在連接一個全連接層(隱含節點為1024),使用relu激活函數。
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