TensorFlow高效读取数据的方法
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了TensorFlow高效读取数据的方法相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
概述
最新上传的mcnn中有完整的数据读写示例,可以参考。
关于Tensorflow读取数据,官网给出了三种方法:
- 供给数据(Feeding): 在TensorFlow程序运行的每一步, 让Python代码来供给数据。
- 从文件读取数据: 在TensorFlow图的起始, 让一个输入管线从文件中读取数据。
- 预加载数据: 在TensorFlow图中定义常量或变量来保存所有数据(仅适用于数据量比较小的情况)。
对于数据量较小而言,可能一般选择直接将数据加载进内存,然后再分batch
输入网络进行训练(tip:使用这种方法时,结合yield
使用更为简洁,大家自己尝试一下吧,我就不赘述了)。但是,如果数据量较大,这样的方法就不适用了,因为太耗内存,所以这时最好使用tensorflow提供的队列queue
,也就是第二种方法 从文件读取数据。对于一些特定的读取,比如csv文件格式,官网有相关的描述,在这儿我介绍一种比较通用,高效的读取方法(官网介绍的少),即使用tensorflow内定标准格式——TFRecords
太长不看,直接看源码请猛戳我的github,记得加星哦。
TFRecords
TFRecords其实是一种二进制文件,虽然它不如其他格式好理解,但是它能更好的利用内存,更方便复制和移动,并且不需要单独的标签文件(等会儿就知道为什么了)… …总而言之,这样的文件格式好处多多,所以让我们用起来吧。
TFRecords文件包含了tf.train.Example
协议内存块(protocol buffer)(协议内存块包含了字段 Features
)。我们可以写一段代码获取你的数据, 将数据填入到Example
协议内存块(protocol buffer),将协议内存块序列化为一个字符串, 并且通过tf.python_io.TFRecordWriter
写入到TFRecords文件。
从TFRecords文件中读取数据, 可以使用tf.TFRecordReader
的tf.parse_single_example
解析器。这个操作可以将Example
协议内存块(protocol buffer)解析为张量。
接下来,让我们开始读取数据之旅吧~
生成TFRecords文件
我们使用tf.train.Example
来定义我们要填入的数据格式,然后使用tf.python_io.TFRecordWriter
来写入。
import os
import tensorflow as tf
from PIL import Image
cwd = os.getcwd()
'''
此处我加载的数据目录如下:
0 -- img1.jpg
img2.jpg
img3.jpg
...
1 -- img1.jpg
img2.jpg
...
2 -- ...
这里的0, 1, 2...就是类别,也就是下文中的classes
classes是我根据自己数据类型定义的一个列表,大家可以根据自己的数据情况灵活运用
...
'''
writer = tf.python_io.TFRecordWriter("train.tfrecords")
for index, name in enumerate(classes):
class_path = cwd + name + "/"
for img_name in os.listdir(class_path):
img_path = class_path + img_name
img = Image.open(img_path)
img = img.resize((224, 224))
img_raw = img.tobytes() #将图片转化为原生bytes
example = tf.train.Example(features=tf.train.Features(feature=
"label": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[index])),
'img_raw': tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList(value=[img_raw]))
))
writer.write(example.SerializeToString()) #序列化为字符串
writer.close()
关于Example
Feature
的相关定义和详细内容,我推荐去官网查看相关API。
基本的,一个Example
中包含Features
,Features
里包含Feature
(这里没s)的字典。最后,Feature
里包含有一个 FloatList
, 或者ByteList
,或者Int64List
就这样,我们把相关的信息都存到了一个文件中,所以前面才说不用单独的label文件。而且读取也很方便。
接下来是一个简单的读取小例子:
for serialized_example in tf.python_io.tf_record_iterator("train.tfrecords"):
example = tf.train.Example()
example.ParseFromString(serialized_example)
image = example.features.feature['image'].bytes_list.value
label = example.features.feature['label'].int64_list.value
# 可以做一些预处理之类的
print image, label
使用队列读取
一旦生成了TFRecords文件,为了高效地读取数据,TF中使用队列(queue
)读取数据。
def read_and_decode(filename):
#根据文件名生成一个队列
filename_queue = tf.train.string_input_producer([filename])
reader = tf.TFRecordReader()
_, serialized_example = reader.read(filename_queue) #返回文件名和文件
features = tf.parse_single_example(serialized_example,
features=
'label': tf.FixedLenFeature([], tf.int64),
'img_raw' : tf.FixedLenFeature([], tf.string),
)
img = tf.decode_raw(features['img_raw'], tf.uint8)
img = tf.reshape(img, [224, 224, 3])
img = tf.cast(img, tf.float32) * (1. / 255) - 0.5
label = tf.cast(features['label'], tf.int32)
return img, label
之后我们可以在训练的时候这样使用
img, label = read_and_decode("train.tfrecords")
#使用shuffle_batch可以随机打乱输入
img_batch, label_batch = tf.train.shuffle_batch([img, label],
batch_size=30, capacity=2000,
min_after_dequeue=1000)
init = tf.initialize_all_variables()
with tf.Session() as sess:
sess.run(init)
threads = tf.train.start_queue_runners(sess=sess)
for i in range(3):
val, l= sess.run([img_batch, label_batch])
#我们也可以根据需要对val, l进行处理
#l = to_categorical(l, 12)
print(val.shape, l)
至此,tensorflow高效从文件读取数据差不多完结了。
恩?等等…什么叫差不多?对了,还有几个注意事项:
第一,tensorflow里的graph能够记住状态(state
),这使得TFRecordReader
能够记住tfrecord
的位置,并且始终能返回下一个。而这就要求我们在使用之前,必须初始化整个graph,这里我们使用了函数tf.initialize_all_variables()
来进行初始化。
第二,tensorflow中的队列和普通的队列差不多,不过它里面的operation
和tensor
都是符号型的(symbolic
),在调用sess.run()
时才执行。
第三, TFRecordReader
会一直弹出队列中文件的名字,直到队列为空。
总结
- 生成tfrecord文件
- 定义
record reader
解析tfrecord文件 - 构造一个批生成器(
batcher
) - 构建其他的操作
- 初始化所有的操作
- 启动
QueueRunner
例子代码请戳我的github,如果觉得对你有帮助的话可以加个星哦。
以上是关于TensorFlow高效读取数据的方法的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章