C#使用TensorFlow.NET训练自己的数据集的方法

2020-03-22 20:01:38王冬梅

今天,我结合代码来详细介绍如何使用 SciSharp STACK 的 TensorFlow.NET 来训练CNN模型,该模型主要实现 图像的分类 ,可以直接移植该代码在 CPU 或 GPU 下使用,并针对你们自己本地的图像数据集进行训练和推理。TensorFlow.NET是基于 .NET Standard 框架的完整实现的TensorFlow,可以支持 .NET Framework.NET CORE , TensorFlow.NET 为广大.NET开发者提供了完美的机器学习框架选择。

SciSharp STACK:https://github.com/SciSharp

什么是TensorFlow.NET?

TensorFlow.NET 是 SciSharp STACK

开源社区团队的贡献,其使命是打造一个完全属于.NET开发者自己的机器学习平台,特别对于C#开发人员来说,是一个“0”学习成本的机器学习平台,该平台集成了大量API和底层封装,力图使TensorFlow的Python代码风格和编程习惯可以无缝移植到.NET平台,下图是同样TF任务的Python实现和C#实现的语法相似度对比,从中读者基本可以略窥一二。

由于TensorFlow.NET在.NET平台的优秀性能,同时搭配SciSharp的NumSharp、SharpCV、Pandas.NET、Keras.NET、Matplotlib.Net等模块,可以完全脱离Python环境使用,目前已经被微软ML.NET官方的底层算法集成,并被谷歌写入TensorFlow官网教程推荐给全球开发者。

SciSharp 产品结构

微软 ML.NET底层集成算法

谷歌官方推荐.NET开发者使用

URL: https://www.tensorflow.org/versions/r2.0/api_docs

项目说明

本文利用TensorFlow.NET构建简单的图像分类模型,针对工业现场的印刷字符进行单字符OCR识别,从工业相机获取原始大尺寸的图像,前期使用OpenCV进行图像预处理和字符分割,提取出单个字符的小图,送入TF进行推理,推理的结果按照顺序组合成完整的字符串,返回至主程序逻辑进行后续的生产线工序。

实际使用中,如果你们需要训练自己的图像,只需要把训练的文件夹按照规定的顺序替换成你们自己的图片即可。支持GPU或CPU方式,该项目的完整代码在GitHub如下:

https://github.com/SciSharp/SciSharp-Stack-Examples/blob/master/src/TensorFlowNET.Examples/ImageProcessing/CnnInYourOwnData.cs

模型介绍

本项目的CNN模型主要由 2个卷积层&池化层 和 1个全连接层 组成,激活函数使用常见的Relu,是一个比较浅的卷积神经网络模型。其中超参数之一"学习率",采用了自定义的动态下降的学习率,后面会有详细说明。具体每一层的Shape参考下图: