caffe：自己的数据训练模型 (四)

(1)数据准备好，标签制作好之后，转数据格式，求均值文件

在Ubuntu下，用.sh文件转格式

#!/usr/bin/env sh
# Create the imagenet lmdb inputs
# N.B. set the path to the imagenet train + val data dirs

# EXAMPLE: storage directory of coverted LMDB data

EXAMPLE=/maoz/converted
# location of train and val labels' texts
DATA=/maoz
# convert tool from caffe
#TOOLS=/caffe/build/TOOLS
TOOLS=/caffe-fast-rcnn/tools

# location of train images
TRAIN_DATA_ROOT=/maoz/TrainExpd/
# location of val images
VAL_DATA_ROOT=/maoz/ValExpd/
# Set RESIZE=true to resize the images to 224x224. Leave as false if images have
# already been resized using another tool.
RESIZE=false
if $RESIZE; then
  RESIZE_HEIGHT=224
  RESIZE_WIDTH=224
else
  RESIZE_HEIGHT=0
  RESIZE_WIDTH=0
fi

if [ ! -d "$TRAIN_DATA_ROOT" ]; then
  echo "Error: TRAIN_DATA_ROOT is not a path to a directory: $TRAIN_DATA_ROOT"
  echo "Set the TRAIN_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to the path" \
       "where the ImageNet training data is stored."
  exit 1
fi

if [ ! -d "$VAL_DATA_ROOT" ]; then
  echo "Error: VAL_DATA_ROOT is not a path to a directory: $VAL_DATA_ROOT"
  echo "Set the VAL_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to the path" \
       "where the ImageNet validation data is stored."
  exit 1
fi

echo "Creating train lmdb..."

GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset \
    --resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
    --resize_width=$RESIZE_WIDTH \
    --shuffle \
    $TRAIN_DATA_ROOT \
    $DATA/train.txt \
    $EXAMPLE/train_lmdb

echo "Creating val lmdb..."

GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset \
    --resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
    --resize_width=$RESIZE_WIDTH \
    --shuffle \
    $VAL_DATA_ROOT \
    $DATA/val.txt \
    $EXAMPLE/val_lmdb
echo "Done."

echo "Creating mean.binary..."

$TOOLS/compute_image_mean $EXAMPLE/train_lmdb \
	$EXAMPLE/mean.binaryproto

python /maoz/meanbinary2npy.py $EXAMPLE/mean.binaryproto $EXAMPLE/mean.npy
echo "Done."

（2）网络定义，训练模型

在配置好的自己的caffe目录下可以看googlenet的例子：

主要是三个文件：train_val.prototxt, solver.protxt:

① 设置train_val.prototxt文件

②设置solver.prototxt文件

solver文件配置参考：http://blog.youkuaiyun.com/qq_26898461/article/details/50445392

部分参数理解：

net：train_val.prototxt的路径，snapshot_prefix: 训练好的模型的存放路径

solver_mode：可选GPU或者CPU

caffe提供了六种优化算法来求解最优参数，在solver配置文件中，通过设置type类型来选择。

• Stochastic Gradient Descent (type: "SGD"),
• AdaDelta (type: "AdaDelta"),
• Adaptive Gradient (type: "AdaGrad"),
• Adam (type: "Adam"),
• Nesterov’s Accelerated Gradient (type: "Nesterov") and
• RMSprop (type: "RMSProp")

test_iter: 100

这个要与test layer中的batch_size结合起来理解。mnist数据中测试样本总数为10000，一次性执行全部数据效率很低，因此我们将测试数据分成几个批次来执行，每个批次的数量就是batch_size。假设我们设置batch_size为100，则需要迭代100次才能将10000个数据全部执行完。因此test_iter设置为100。执行完一次全部数据，称之为一个epoch

test_interval: 500

测试间隔。也就是每训练500次，才进行一次测试。

base_lr: 0.01

lr_policy: "inv"

gamma: 0.0001

power: 0.75

这四行可以放在一起理解，用于学习率的设置。只要是梯度下降法来求解优化，都会有一个学习率，也叫步长。base_lr用于设置基础学习率，在迭代的过程中，可以对基础学习率进行调整。怎么样进行调整，就是调整的策略，由lr_policy来设置。

lr_policy可以设置为下面这些值，相应的学习率的计算为：

• • - fixed:　　 保持base_lr不变.
  • - step: 　　 如果设置为step,则还需要设置一个stepsize,  返回 base_lr * gamma ^ (floor(iter / stepsize)),其中iter表示当前的迭代次数
  • - exp:   　　返回base_lr * gamma ^ iter， iter为当前迭代次数
  • - inv:　　    如果设置为inv,还需要设置一个power, 返回base_lr * (1 + gamma * iter) ^ (- power)
  • - multistep: 如果设置为multistep,则还需要设置一个stepvalue。这个参数和step很相似，step是均匀等间隔变化，而multistep则是根据                                 stepvalue值变化
  • - poly: 　　  学习率进行多项式误差, 返回 base_lr (1 - iter/max_iter) ^ (power)
  • - sigmoid:　学习率进行sigmod衰减，返回 base_lr ( 1/(1 + exp(-gamma * (iter - stepsize))))

接下来的参数：

momentum ：0.9

上一次梯度更新的权重，具体可参看下一篇文章。

type: SGD

优化算法选择。这一行可以省掉，因为默认值就是SGD。总共有六种方法可选择，在本文的开头已介绍。

weight_decay: 0.0005

权重衰减项，防止过拟合的一个参数。

display: 100

每训练100次，在屏幕上显示一次。如果设置为0，则不显示。

max_iter: 20000

最大迭代次数。这个数设置太小，会导致没有收敛，精确度很低。设置太大，会导致震荡，浪费时间。

snapshot: 5000
snapshot_prefix: "examples/mnist/lenet"

快照。将训练出来的model和solver状态进行保存，snapshot用于设置训练多少次后进行保存，默认为0，不保存。snapshot_prefix设置保存路径。

还可以设置snapshot_diff，是否保存梯度值，默认为false,不保存。

也可以设置snapshot_format，保存的类型。有两种选择：HDF5 和BINARYPROTO ，默认为BINARYPROTO

solver_mode: CPU

设置运行模式。默认为GPU,如果你没有GPU,则需要改成CPU,否则会出错。

Solver的流程：

1.     设计好需要优化的对象，以及用于学习的训练网络和用于评估的测试网络。（通过调用另外一个配置文件prototxt来进行）

2.     通过forward和backward迭代的进行优化来跟新参数。

3.     定期的评价测试网络。 （可设定多少次训练后，进行一次测试）

4.     在优化过程中显示模型和solver的状态

在每一次的迭代过程中，solver做了这几步工作：

1、调用forward算法来计算最终的输出值，以及对应的loss

2、调用backward算法来计算每层的梯度

3、根据选用的slover方法，利用梯度进行参数更新

4、记录并保存每次迭代的学习率、快照，以及对应的状态。

③设置train_caffenet.sh文件（也可以在终端直接输入）

三个内容：

caffe.exe:用于训练网络的可执行文件

train：模式选择，现在是训练模式

solver：solver.prototxt文件的路径

备注：deploy.prototxt文件内容也是网络结构，在最后测试模型的时候用。