在深度学习中，我们经常需要用到一些技巧(比如将图片进行旋转，翻转等)来进行data augmentation, 来减少过拟合。 在本文中，我们将主要介绍如何用深度学习框架keras来自动的进行data augmentation。
keras.preprocessing.image.ImageDataGenerator(featurewise_center=False, samplewise_center=False, featurewise_std_normalization=False, samplewise_std_normalization=False, zca_whitening=False, zca_epsilon=1e-6, rotation_range=0., width_shift_range=0., height_shift_range=0., shear_range=0., zoom_range=0., channel_shift_range=0., fill_mode='nearest', cval=0., horizontal_flip=False, vertical_flip=False, rescale=None, preprocessing_function=None, data_format=K.image_data_format())
- 生成批次的带实时数据增益的张量图像数据。数据将按批次无限循环。
- 参数：
- featurewise_center: 布尔值。将输入数据的均值设置为 0，逐特征进行。
- samplewise_center: 布尔值。将每个样本的均值设置为 0。
- featurewise_std_normalization: 布尔值。将输入除以数据标准差，逐特征进行。
- samplewise_std_normalization: 布尔值。将每个输入除以其标准差。
- zca_epsilon: ZCA 白化的 epsilon 值，默认为 1e-6。
- zca_whitening: 布尔值。应用 ZCA 白化。
- rotation_range: 整数。随机旋转的度数范围。
- width_shift_range: 浮点数（总宽度的比例）。随机水平移动的范围。
- height_shift_range: 浮点数（总高度的比例）。随机垂直移动的范围。
- shear_range: 浮点数。剪切强度（以弧度逆时针方向剪切角度）。
- zoom_range: 浮点数 或 [lower, upper]。随机缩放范围。如果是浮点数，
[lower, upper] = [1-zoom_range, 1+zoom_range]。 - channel_shift_range: 浮点数。随机通道转换的范围。
- fill_mode: {"constant", "nearest", "reflect" or "wrap"} 之一。输入边界以外的点根据给定的模式填充：
- "constant":
kkkkkkkk|abcd|kkkkkkkk(cval=k) - "nearest":
aaaaaaaa|abcd|dddddddd - "reflect":
abcddcba|abcd|dcbaabcd - "wrap":
abcdabcd|abcd|abcdabcd
- "constant":
- cval: 浮点数或整数。用于边界之外的点的值，当
fill_mode = "constant"时。 - horizontal_flip: 布尔值。随机水平翻转。
- vertical_flip: 布尔值。随机垂直翻转。
- rescale: 重缩放因子。默认为 None。如果是 None 或 0，不进行缩放，否则将数据乘以所提供的值（在应用任何其他转换之前）。
- preprocessing_function: 应用于每个输入的函数。这个函数会在任何其他改变之前运行。这个函数需要一个参数：一张图像（秩为 3 的 Numpy 张量），并且应该输出一个同尺寸的 Numpy 张量。
- data_format: {"channels_first", "channels_last"} 之一。"channels_last" 模式表示输入尺寸应该为
(samples, height, width, channels)，"channels_first" 模式表示输入尺寸应该为(samples, channels, height, width)。默认为 在 Keras 配置文件~/.keras/keras.json中的image_data_format值。如果你从未设置它，那它就是 "channels_last"。
- 方法:
- fit(x): 根据一组样本数据，计算与数据相关转换有关的内部数据统计信息。当且仅当 featurewise_center 或 featurewise_std_normalization 或 zca_whitening 时才需要。
- flow(x, y): 传入 Numpy 数据和标签数组，生成批次的 增益的/标准化的 数据。在生成的批次数据上无限制地无限次循环。
- flow_from_directory(directory): 以目录路径为参数，生成批次的 增益的/标准化的 数据。在生成的批次数据上无限制地无限次循环。
from keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator,array_to_img,img_to_array,load_img datagen=ImageDataGenerator( rotation_range=40, width_shift_range=0.2, height_shift_range=0.2, shear_range=0.2, zoom_range=0.2, horizontal_flip=True, fill_mode='nearest' ) img=load_img("test.jpg") x=img_to_array(img) # 把PIL图像格式转换成numpy格式 x=x.reshape((1,)+x.shape) i=0 for batch in datagen.flow(x,batch_size=2,save_to_dir="datagen",save_prefix="cat",save_format="jpeg"): i+=1 if i>10: break
其他注意api:
compile
compile(self, optimizer, loss, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None) 用于配置训练模型。
fit
fit(self, x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None) 以固定数量的轮次（数据集上的迭代）训练模型。
fit_generator
fit_generator(self, generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0) 使用 Python 生成器逐批生成的数据，按批次训练模型。
evaluate
evaluate(self, x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None) 在测试模式下返回模型的误差值和评估标准值。
evaluate_generator
evaluate_generator(self, generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False)
在数据生成器上评估模型。
predict
predict(self, x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
predict_generator
predict_generator(self, generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0) 为来自数据生成器的输入样本生成预测。