keras搭建CNN卷积神经网络模板

import keras
from keras.datasets import mnist
from keras import layers
from keras.utils import np_utils
from keras.optimizers import Adam
from keras.model import load_model
# 画出模型的结构

from keras.utils.vis_utils import plot_model
# 载入数据
(x_train, y_train), (x_test, y_test) = mnist.load_data()

# (60000,28,28)->(60000,28,28,1)
x_train = x_train.reshape(-1,28,28,1)/255.0
x_test = x_test.reshape(-1,28,28,1)/255.0

# 换为one_hot形式
y_train = np_utils.to_categorical(y_train, num_classes=10)
y_test = np_utils.to_categorical(y_test, num_classes=10)

# 定义模型
model = keras.Sequential()

'''
第一个卷积层
input_shape 输入平面
filters 卷积核/滤波器个数
kernel_size 卷积窗口大小
stride 步长
padding padding方式 same/valid
activation 激活函数
'''
model.add(layers.Convolution2D(input_shape=(28,28,1), filters=32, kernel_size=5,\
                               strides=1, padding='same', activation='relu'))
# 第一个池化层
model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=2, strides=2, padding='same'))
# 第二个卷积层
model.add(layers.Convolution2D(filters=64, kernel_size=5,\
                               strides=1, padding='same', activation='relu'))
# 第二个池化层
model.add(layers.MaxPooling2D(pool_size=2, strides=2, padding='same'))
# 把第二个池化层额输出扁平化
model.add(layers.Flatten())
# 第一个全连接层
model.add(layers.Dense(1024, activation='relu'))
# 第二个全连接层
model.add(layers.Dense(10, activation='softmax'))

# 定义优化器
adam = Adam(lr=0.001)

# 定义优化器,loss function, 训练过程中计算准确率
model.compile(optimizer=adam, loss='categorical_crossentropy', metrics=['acc'])

# 画出网络结构
plot_model(model, to_file='model21111111.png', show_shapes=True, show_layer_names='False', rankdir='TB')
# 训练模型
model.fit(x_train, y_train, batch_size=64, epochs=2)

# 保存模型
model = load_model('model1.h5')
# 评估模型
loss, accuracy = model.evaluate(x_test, y_test)
print("test loss:", loss)
print("test accuracy", accuracy)
### 使用卷积神经网络进行模板匹配 卷积神经网络CNN)因其强大的特征提取能力,在模式识别领域表现出色,尤其适用于图像处理中的模板匹配任务。通过训练特定类型的CNN模型来执行模板匹配操作,可以有效提高检测精度并减少误报率。 #### 模板匹配的基本原理 在传统的模板匹配算法中,通常采用滑动窗口的方式在整个待测图像上逐像素扫描,并计算该区域与给定模板之间的相似度得分。然而这种方法效率低下且容易受到光照变化等因素的影响。相比之下,基于CNN的解决方案能够自动学习到更加鲁棒的目标描述子,从而显著提升性能[^1]。 对于目标可能存在的形变情况,可以通过引入可变形部件模型(DPM),即为整个物体及其组成部分分别创建多个尺度下的样本模板。当这些不同的模板与输入图片做“卷积”运算时会产生一系列响应强度各异的地图—也就是所谓的特征图谱;最终再把这些来自各层次的信息汇总起来构成综合表征用于后续分类器决策过程之中[^2]。 #### 实现方法概述 要利用CNN来进行高效的模板定位工作,则需遵循如下几个要点: - **数据准备**:收集大量含有感兴趣对象实例的数据集作为正样本集合,同时也要有足够数量背景场景充当负样本来平衡类别分布; - **预处理阶段**:对原始素材实施标准化变换如调整大小、裁剪边界等措施使其适应网络结构需求的同时保持原有语义不变性; - **模型搭建**:选用适合当前应用场景特点的基础框架比如VGGNet、ResNet或是更轻量化版本MobileNets等等,并在其之上附加额外组件负责捕捉空间关系特性; - **损失函数定义**:依据实际业务逻辑定制化设计评价指标体系,确保优化方向始终指向预期效果最大化; - **评估测试**:经过充分迭代调参之后还需借助独立验证集检验泛化能力和稳定性表现如何。 下面给出一段简单的Python代码片段展示怎样快速建立一个基础版的CNN来做此类任务: ```python import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models def create_cnn_model(input_shape=(None, None, 3)): model = models.Sequential() # 添加第一个卷积层+最大池化层 model.add(layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=input_shape)) model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2))) # 继续堆叠更多卷积层... model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')) model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2))) model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')) # 展平成一维向量以便接入全连接层 model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) # 输出层设置取决于具体应用场合 model.add(layers.Dense(num_classes)) return model ``` 此段脚本仅展示了构建CNN的一般流程,具体的层数配置、激活函数选取以及最后输出单元的数量都应该根据实际情况灵活调整。
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