双赢彩票本指南将训练一个神经网络模型,对运动鞋和衬衫等服装图像进行分类。即使您不理解所有细节也没关系;这只是对完整 TensorFlow 程序的快速概述,详细内容会在您实际操作的同时进行介绍。
本指南使用Fashion MNIST数据集,该数据集包含 10 个类别的 70,000 个灰度图像。这些图像以低分辨率(28x28 像素)展示了单件衣物,如下所示:
Fashion MNIST 旨在临时替代经典MNIST数据集双赢彩票,后者常被用作计算机视觉机器学习程序的“Hello, World”。MNIST 数据集包含手写数字(0、1双赢彩票、2 等)的图像,其格式与您将使用的衣物图像的格式相同。
本指南使用 Fashion MNIST 来实现多样化,因为它比常规 MNIST 更具挑战性。这两个数据集都相对较小,都用于验证某个算法是否按预期工作。对于代码的测试和调试,它们都是很好的起点。
图像是 28x28 的 NumPy 数组,像素值介于 0 到 255 之间。标签是整数数组,介于 0 到 9 之间。这些标签对应于图像所代表的服装类:
每个图像都会被映射到一个标签。由于数据集不包括类名称,请将它们存储在下方,供稍后绘制图像时使用:
在训练模型之前,我们先浏览一下数据集的格式。以下代码显示训练集中有 60,000 个图像,每个图像由 28 x 28 的像素表示:
测试集中有 10,000 个图像。同样,每个图像都由 28x28 个像素表示:
在训练网络之前,必须对数据进行预处理。如果您检查训练集中的第一个图像,您会看到像素值处于 0 到 255 之间:
将这些值缩小至 0 到 1 之间,然后将其馈送到神经网络模型。为此,请将这些值除以 255。请务必以相同的方式对训练集和测试集进行预处理:
为了验证数据的格式是否正确,以及您是否已准备好构建和训练网络,让我们显示训练集中的前 25 个图像,并在每个图像下方显示类名称。
神经网络的基本组成部分是层。层会从向其馈送的数据中提取表示形式。希望这些表示形式有助于解决手头上的问题。
大多数深度学习都包括将简单的层链接在一起。大多数层(如)都具有在训练期间才会学习的参数。
该网络的第一层tf.keras.layers.Flatten将图像格式从二维数组(28 x 28 像素)转换成一维数组(28 x 28 = 784 像素)。将该层视为图像中未堆叠的像素行并将其排列起来。该层没有要学习的参数,它只会重新格式化数据。
展平像素后,网络会包括两个tf.keras.layers.Dense层的序列。它们是密集连接或全连接神经层。第一个Dense层有 128 个节点(或神经元)。第二个(也是最后一个)层会返回一个长度为 10 的 logits 数组。每个节点都包含一个得分,用来表示当前图像属于 10 个类中的哪一类。
在准备对模型进行训练之前,还需要再对其进行一些设置。以下内容是在模型的编译步骤中添加的:
要开始训练,请调用model.fit方法,这样命名是因为该方法会将模型与训练数据进行“拟合”:
在模型训练期间,会显示损失和准确率指标。此模型在训练数据上的准确率达到了 0.91(或 91%)左右。
结果表明,模型在测试数据集上的准确率略低于训练数据集。训练准确率和测试准确率之间的差距代表过拟合。过拟合是指机器学习模型在新的、以前未曾见过的输入上的表现不如在训练数据上的表现。过拟合的模型会“记住”训练数据集中的噪声和细节,从而对模型在新数据上的表现产生负面影响。有关更多信息,请参阅以下内容:
模型经过训练后,您可以使用它对一些图像进行预测双赢彩票。附加一个 Softmax 层,将模型的线性输出logits转换成更容易理解的概率。
预测结果是一个包含 10 个数字的数组。它们代表模型对 10 种不同服装中每种服装的“置信度”。您可以看到哪个标签的置信度值最大:
因此,该模型非常确信这个图像是短靴,或class_names[9]。通过检查测试标签发现这个分类是正确的:
我们来看看第 0 个图像、预测结果和预测数组。正确的预测标签为蓝色,错误的预测标签为红色。数字表示预测标签的百分比(总计为 100)。
让我们用模型的预测绘制几张图像。请注意,即使置信度很高,模型也可能出错。
tf.keras模型经过了优化,可同时对一个批或一组样本进行预测。因此,即便您只使用一个图像,您也需要将其添加到列表中:
keras.Model.predict会返回一组列表,每个列表对应一批数据中的每个图像。在批次中获取对我们(唯一)图像的预测:
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