系列文章目录
- 计算机视觉入门 1)卷积分类器
- 计算机视觉入门 2)卷积和ReLU
- 计算机视觉入门 3)最大池化
- 计算机视觉入门 4)滑动窗口
- 计算机视觉入门 5)自定义卷积网络
- 计算机视觉入门 6) 数据集增强(Data Augmentation)
提示:仅为个人学习笔记分享,若有错漏请各位老师同学指出,Thanks♪(・ω・)ノ
目录
- 系列文章目录
- [一、数据集增强(Data Augmentation)](#一、数据集增强(Data Augmentation))
- 二、【代码实现】
-
- [Keras 预处理层类型](#Keras 预处理层类型)
- 将预处理层添加到模型中
一、数据集增强(Data Augmentation)
伪造数据
提高机器学习模型性能的最佳方法是在更多数据上进行训练。模型有更多的示例可供学习,它将能够更好地识别图像中的哪些差异是重要的,哪些是不重要的。更多的数据有助于模型更好地泛化。
但是在实践中,我们拥有的数据量是有限的。
获取更多数据的一种简单方法是(使用已经拥有的数据)创建假数据。如果我们能够以保持类别不变的方式转换数据集中的图像,我们可以教会分类器忽略这些类型的变换。例如,照片中的汽车是面向左还是面向右,并不会改变它是汽车 而不是卡车 的事实。因此,如果我们使用翻转图像来增强我们的训练数据,我们的分类器将学会忽略"左或右"是它应该忽略的差异。
这就是数据增强背后的整个思想:添加一些看起来合理像真实数据的额外伪造数据,从而提高分类器的性能。
使用数据增强
通常,在增强数据集时会使用许多种类型的转换。这些可能包括旋转图像、调整颜色或对比度、扭曲图像或许多其他事情,通常以组合方式应用。以下是一张图像可能经过的不同转换的示例。
数据增强通常是在线进行的,意味着在图像被馈送到网络进行训练时进行。回想一下,训练通常是在小批量数据上进行的。当使用数据增强时,以下是批量包含16个图像的示例。
每次在训练期间使用图像时,都会应用一种新的随机变换。这样,模型始终会看到与以前略有不同的内容。训练数据中的这种额外变化有助于模型适应新数据。
然而,需要记住,使用的任何变换都不应该混淆类别。例如,旋转图像会混淆 '9' 和 '6';'b'和'd' 也并不适合水平翻转。不是每种变换都对特定问题有用。
二、【代码实现】
Keras 预处理层类型
Keras提供了两种方式对数据进行增强。
- 第一种方法是在数据流水线中使用类似于ImageDataGenerator的函数包含增强功能。
- 第二种方法是通过使用Keras的预处理层将其包含在模型定义中。这就是我们将采取的方法。对我们来说,主要优点是图像变换将在GPU上计算,而不是在CPU上计算,这可能加快训练过程。
python
# 所有的 "factor" 参数表示百分比变化
augment = keras.Sequential([
# preprocessing.RandomContrast(factor=0.5),
preprocessing.RandomFlip(mode='horizontal'), # 水平翻转
# preprocessing.RandomFlip(mode='vertical'), # 垂直翻转
# preprocessing.RandomWidth(factor=0.15), # 水平拉伸
# preprocessing.RandomRotation(factor=0.20), # 随机旋转
# preprocessing.RandomTranslation(height_factor=0.1, width_factor=0.1), # 随机平移
])
将预处理层添加到模型中
这里我们跳过步骤1:导入数据,直接在定义模型中添加一些简单的变换,展示如何使用数据集增强这个工具。
python
from tensorflow import keras
from tensorflow.keras import layers
from tensorflow.keras.layers.experimental import preprocessing
# 导入预训练模型
pretrained_base = tf.keras.models.load_model(
'../input/cv-course-models/cv-course-models/vgg16-pretrained-base',
)
pretrained_base.trainable = False
model = keras.Sequential([
# 预处理
preprocessing.RandomFlip('horizontal'), # 左右翻转
preprocessing.RandomContrast(0.5), # 对比度最多变化50%
# 基础
pretrained_base,
# 头部
layers.Flatten(),
layers.Dense(6, activation='relu'),
layers.Dense(1, activation='sigmoid'),
])