TensorFlow(Keras) 一步步实现MNIST手写体图片分类 (1) Coursera深度学习教程分享

本文介绍了一个简单的TensorFlow入门教程,通过构建深度学习模型实现Mnist手写体数字识别。从数据预处理到模型搭建、编译、训练,最后展示训练结果,适合初学者快速上手。

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Coursera Tensorflow和ML/DL 机器学习/深度学习教程,分享:TensorFlow一步步手写体Mnist识别<一>

TensorFlow和Andrew Ng 的 DeepLearning.AI合作推出了一个简单的TensorFlow入门教程。但是看了一下,这简直是Keras入门教程,对于笔者来说简直就像回头看小学数学,但温故而知新可以为师矣。因为Keras的作者加入了TensorFlow,自然Keras也融合了进了TensorFlow,但是从笔者的项目经历来看,Keras和TensorFlow还是有区别的,很多接口之间还不能相互转化。

这里分享一下简单地教程,简单明了介绍如何一步步使用TensorFlow构建深度学习模型:

(推荐阅读时间1min)

建议手动Follow下代码:

推荐大家使用Jupyter,可以参考我写的博客如何搭建Jupyter.

Mnist手写体数据,x_train中每个数据都是[28, 28]的图片,如下:
在这里插入图片描述

import tensorflow as tf
from tensorflow import keras
from keras import Sequential
from keras.layers import Dense, Conv2D, MaxPool2D, Flatten

# 导入数据
mnist = tf.keras.datasets.mnist
(x_train, y_train),(x_test, y_test) = mnist.load_data()

x_train.shape, x_test.shape
# ((60000, 28, 28), (10000, 28, 28))

记得把数据集归一化,以利于神经网络的训练。
X_train, X_test = x_train/ 255., x_test/ 255.

模型部分

model = Sequential()
model.add(Flatten())
model.add(Dense(128, activation='relu'))
model.add(Dense(10, activation='softmax'))

模型编译model.compile,这里使用Adam优化器,使用交差熵作为目标函数,评价指标是accuracy,简写’acc’
模型训练,model.fit.

model.compile('adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['acc'])
model.fit(X_train, y_train, batch_size=64, epochs=3, validation_data=(X_test, y_test))

这个数据很简单,随便丢个模型,效果都很好。
Train on 60000 samples, validate on 10000 samples
Epoch 1/3
60000/60000 [] - 2s 38us/step - loss: 0.3041 - acc: 0.9142 - val_loss: 0.1679 - val_acc: 0.9508
Epoch 2/3
60000/60000 [
] - 2s 33us/step - loss: 0.1369 - acc: 0.9606 - val_loss: 0.1121 - val_acc: 0.9660
Epoch 3/3
60000/60000 [==============================] - 2s 33us/step - loss: 0.0953 - acc: 0.9719 - val_loss: 0.0987 - val_acc: 0.9707

用这段代码可以打印出来手写体的一张图片:
import matplotlib.pylab as plt
plt.imshow(x_train[2])

利用tensorflow实现的卷积神经网络来进行MNIST手写数字图像的分类。 #导入numpy模块 import numpy as np #导入tensorflow模块,程序使用tensorflow实现卷积神经网络 import tensorflow as tf #下载mnist数据集,并从mnist_data目录中读取数据 from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data mnist = input_data.read_data_sets('mnist_data',one_hot=True) #(1)这里的“mnist_data” 是和当前文件相同目录下的一个文件夹。自己先手工建立这个文件夹,然后从https://yann.lecun.com/exdb/mnist/ 下载所需的4个文件(即该网址中第三段“Four files are available on this site:”后面的四个文件),并放到目录MNIST_data下即可。 #(2)MNIST数据集是手写数字字符的数据集。每个样本都是一张28*28像素的灰度手写数字图片。 #(3)one_hot表示独热编码,其值被设为true。在分类问题的数据集标注时,如何不采用独热编码的方式, 类别通常就是一个符号而已,比如说是9。但如果采用独热编码的方式,则每个类表示为一个列表list,共计有10个数值,但只有一个为1,其余均为0。例如,“9”的独热编码可以为[00000 00001]. #定义输入数据x和输出y的形状。函数tf.placeholder的目的是定义输入,可以理解为采用占位符进行占位。 #None这个位置的参数在这里被用于表示样本的个数,而由于样本个数此时具体是多少还无法确定,所以这设为None。而每个输入样本的特征数目是确定的,即为28*28。 input_x = tf.placeholder(tf.float32,[None,28*28])/255 #因为每个像素的取值范围是 0~255 output_y = tf.placeholder(tf.int32,[None,10]) #10表示10个类别 #输入层的输入数据input_x被reshape成四维数据,其中第一维的数据代表了图片数量 input_x_images = tf.reshape(input_x,[-1,28,28,1]) test_x = mnist.test.images[:3000] #读取测试集图片的特征,读取3000个图片 test_y = mnist.test.labels[:3000] #读取测试集图片的标签。就是这3000个图片所对应的标签
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