在tensorflow中使用CNN

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Created on Tue Jul 18 15:48:07 2017




@author: bryan
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import tensorflow as tf
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
mnist = input_data.read_data_sets("F:\\learning\\tf\\mnist", one_hot=True)


sess = tf.InteractiveSession()


#创建权重和偏置,初始化时应加入轻微噪声，来打破对称性，防止零梯度的问题
def weight_variable(shape):
    initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
    return tf.Variable(initial)


def bias_variable(shape):
    initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
    return tf.Variable(initial)


#卷积使用1 步长（stride size），0 边距（padding size）的模板，保证输出和输入是同一个大小。
def conv2d(x, W):
    return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')


#池化用简单传统的2X2 大小的模板做max pooling
def max_pool_2x2(x):
    return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1], strides=[1, 2, 2,1], padding='SAME')


#第一层由一个卷积接一个max pooling 完成。卷积在每个5X5 的patch 中算出32 个特征。
#权重是一个[5, 5, 1, 32]的张量，前两个维度是patch 的大小，接着是输入的通道数目，最后是输出的通道数目。
#输出对应一个同样大小的偏置向量。
W_conv1 = weight_variable([5, 5, 1, 32])
b_conv1 = bias_variable([32])


#为了用这一层，我们把x变成一个4d 向量，第2、3 维对应图片的宽高，最后一维代表颜色通道。
x_image = tf.reshape(x, [-1,28,28,1])


#把x_image和权值向量进行卷积相乘，加上偏置，使用ReLU激活函数，最后maxpooling
h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)
h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)


#为了构建一个更深的网络，把几个类似的层堆叠起来。第二层中，每个5x5的patch 会得到64 个特征。
W_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])
b_conv2 = bias_variable([64])
h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)
h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)


#现在，图片降维到7x7，加入一个有1024 个神经元的全连接层，用于处理整个图片。
#我们把池化层输出的张量reshape 成一些向量，乘上权重矩阵，加上偏置，使用ReLU 激活。
W_fc1 = weight_variable([7 * 7 * 64, 1024])
b_fc1 = bias_variable([1024])
h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 7*7*64])
h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat , W_fc1) + b_fc1)


#为了减少过拟合，我们在输出层之前加入dropout
keep_prob = tf.placeholder("float")
h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)


#最后，我们添加一个softmax 层
W_fc2 = weight_variable([1024, 10])
b_fc2 = bias_variable([10])
y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)


#使用交叉熵作为评估指标
cross_entropy = -tf.reduce_sum(y_*tf.log(y_conv))
train_step = tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(cross_entropy)
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv ,1), tf.argmax(y_,1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction , "float"))
sess.run(tf.initialize_all_variables())


        
for i in range(20000):
    batch = mnist.train.next_batch(50)
    if i%100 == 0:
        train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={x:batch[0], y_: batch[1], keep_prob: 1.0})
        print( "step%d,training accuracy%g"%(i, train_accuracy))
    train_step.run(feed_dict={x: batch[0], y_: batch[1], keep_prob:0.5})
    
print( "test accuracy %g"%accuracy.eval(feed_dict={x: mnist.test.images, y_: mnist.test.labels, keep_prob: 1.0}))


#使用CNN在mnist数据集上有99%的分类正确率