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吴裕雄--天生自然神经网络与深度学习实战Python+Keras+TensorFlow:自动编解码器网络的原理与实现

2020-01-28 13:53:58  阅读:291  来源: 互联网

标签:latent Keras Python image shape filters test TensorFlow size


from keras.layers import Dense, Input
from keras.layers import Conv2D, Flatten
from keras.layers import Reshape, Conv2DTranspose
from keras.models import Model
from keras.datasets import mnist
from keras import backend as K

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

#加载手写数字图片数据
(x_train, _), (x_test, _) = mnist.load_data()
image_size = x_train.shape[1]


#把图片大小统一转换成28*28,并把像素点值都转换为[0,1]之间
x_train = np.reshape(x_train, [-1, image_size, image_size, 1])
x_test = np.reshape(x_test, [-1, image_size, image_size, 1])
x_train = x_train.astype('float32') / 255
x_test = x_test.astype('float32') / 255

input_shape = (image_size, image_size, 1)
batch_size = 32
#对图片做3*3分割
kernel_size = 3
#让编码器将输入图片编码成含有16个元素的向量
latent_dim = 16
inputs = Input(shape=input_shape, name='encoder_input')
x = inputs
'''
编码器含有两个卷积层,第一个卷积层将每个3*3切片计算成含有32个元素的向量,第二个卷积层将3*3切片
计算成含有64个元素的向量
'''

layer_filters = [32, 64]
for filters in layer_filters:
  #stride=2表明每次挪到2个像素,如此一来做一次卷积运算后输出大小会减半
  x = Conv2D(filters = filters, kernel_size = kernel_size, activation='relu',
            strides = 2,
            padding = 'same')(x)

shape = K.int_shape(x)
print('shape: ', shape)
print(shape[1])
x = Flatten()(x)
#最后一层全连接网络输出含有16个元素的向量
latent = Dense(latent_dim, name = 'latent_vector')(x)
encoder = Model(inputs, latent, name='encoder')
encoder.summary()

 

 

#构造解码器,解码器的输入正好是编码器的输出结果
latent_inputs = Input(shape = (latent_dim, ), name = 'decoder_input')
'''
它的结构正好和编码器相反,它先是一个全连接层,然后是两层反卷积网络
'''
x = Dense(shape[1] * shape[2] * shape[3])(latent_inputs)
x = Reshape((shape[1], shape[2], shape[3]))(x)


#两层与编码器对应的反卷积网络
for filters in layer_filters[::-1]:
  x = Conv2DTranspose(filters = filters, kernel_size = kernel_size,
                    activation='relu', strides = 2,
                    padding = 'same')(x)
  

outputs = Conv2DTranspose(filters = 1, kernel_size = kernel_size,
                          activation = 'sigmoid',
                          padding = 'same',
                          name = 'decoder_output')(x)
decoder = Model(latent_inputs, outputs, name = 'decoder')
decoder.summary()

autoencoder = Model(inputs, decoder(encoder(inputs)), name = 'autoencoder')
autoencoder.summary()

'''
网络训练时,我们采用最小和方差,也就是我们希望解码器输出的图片与输入编码器的图片,在像素上的差异
尽可能的小
'''
autoencoder.compile(loss='mse', optimizer='adam')
autoencoder.fit(x_train, x_train, validation_data=(x_test, x_test),
               epochs = 1,
               batch_size = batch_size)

'''
x_test是输入编码器的测试图片,我们看看解码器输出的图片与输入时是否差别不大
'''
x_decoded = autoencoder.predict(x_test)
#把测试图片集中的前8张显示出来,看看解码器生成的图片是否与原图片足够相似
imgs = np.concatenate([x_test[:8], x_decoded[: 8]])
imgs = imgs.reshape((4, 4, image_size, image_size))
imgs = np.vstack([np.hstack(i) for i in imgs])
plt.figure()
plt.axis('off')
plt.title('Input: 1st 2 rows, Decoded: last 2 rows')
plt.imshow(imgs, interpolation='none', cmap='gray')
plt.show()

 

 

 

标签:latent,Keras,Python,image,shape,filters,test,TensorFlow,size
来源: https://www.cnblogs.com/tszr/p/12237922.html

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