卷积神经网络(CNN)天气识别

文章目录

  • 前期工作
    • 1. 设置GPU(如果使用的是CPU可以忽略这步)
      • 我的环境:
    • 2. 导入数据
    • 3. 查看数据
  • 二、数据预处理
    • 1. 加载数据
    • 2. 可视化数据
    • 3. 再次检查数据
    • 4. 配置数据集
  • 三、构建CNN网络
  • 四、编译
  • 五、训练模型
  • 六、模型评估

前期工作

1. 设置GPU(如果使用的是CPU可以忽略这步)

我的环境:

  • 语言环境:Python3.6.5
  • 编译器:jupyter notebook
  • 深度学习环境:TensorFlow2.4.1
import tensorflow as tfgpus = tf.config.list_physical_devices("GPU")if gpus:gpu0 = gpus[0]                                        #如果有多个GPU,仅使用第0个GPUtf.config.experimental.set_memory_growth(gpu0, True)  #设置GPU显存用量按需使用tf.config.set_visible_devices([gpu0],"GPU")

2. 导入数据

import matplotlib.pyplot as plt
import os,PIL# 设置随机种子尽可能使结果可以重现
import numpy as np
np.random.seed(1)# 设置随机种子尽可能使结果可以重现
import tensorflow as tf
tf.random.set_seed(1)from tensorflow import keras
from tensorflow.keras import layers,modelsimport pathlib
data_dir = "weather_photos/"
data_dir = pathlib.Path(data_dir)

3. 查看数据

数据集一共分为cloudyrainshinesunrise四类,分别存放于weather_photos文件夹中以各自名字命名的子文件夹中。

image_count = len(list(data_dir.glob('*/*.jpg')))print("图片总数为:",image_count)
roses = list(data_dir.glob('sunrise/*.jpg'))
PIL.Image.open(str(roses[0]))

在这里插入图片描述

二、数据预处理

1. 加载数据

使用image_dataset_from_directory方法将磁盘中的数据加载到tf.data.Dataset

batch_size = 32
img_height = 180
img_width = 180
train_ds = tf.keras.preprocessing.image_dataset_from_directory(data_dir,validation_split=0.2,subset="training",seed=123,image_size=(img_height, img_width),batch_size=batch_size)
Found 1125 files belonging to 4 classes.
Using 900 files for training.
val_ds = tf.keras.preprocessing.image_dataset_from_directory(data_dir,validation_split=0.2,subset="validation",seed=123,image_size=(img_height, img_width),batch_size=batch_size)
Found 1125 files belonging to 4 classes.
Using 225 files for validation.

我们可以通过class_names输出数据集的标签。标签将按字母顺序对应于目录名称。

class_names = train_ds.class_names
print(class_names)
['cloudy', 'rain', 'shine', 'sunrise']

2. 可视化数据

plt.figure(figsize=(20, 10))for images, labels in train_ds.take(1):for i in range(20):ax = plt.subplot(5, 10, i + 1)plt.imshow(images[i].numpy().astype("uint8"))plt.title(class_names[labels[i]])plt.axis("off")

在这里插入图片描述

3. 再次检查数据

for image_batch, labels_batch in train_ds:print(image_batch.shape)print(labels_batch.shape)break
(32, 180, 180, 3)
(32,)
  • Image_batch是形状的张量(32,180,180,3)。这是一批形状180x180x3的32张图片(最后一维指的是彩色通道RGB)。
  • Label_batch是形状(32,)的张量,这些标签对应32张图片

4. 配置数据集

AUTOTUNE = tf.data.AUTOTUNEtrain_ds = train_ds.cache().shuffle(1000).prefetch(buffer_size=AUTOTUNE)
val_ds = val_ds.cache().prefetch(buffer_size=AUTOTUNE)

三、构建CNN网络

卷积神经网络(CNN)的输入是张量 (Tensor) 形式的 (image_height, image_width, color_channels),包含了图像高度、宽度及颜色信息。不需要输入batch size。color_channels 为 (R,G,B) 分别对应 RGB 的三个颜色通道(color channel)。在此示例中,我们的 CNN 输入,fashion_mnist 数据集中的图片,形状是 (28, 28, 1)即灰度图像。我们需要在声明第一层时将形状赋值给参数input_shape

num_classes = 4model = models.Sequential([layers.experimental.preprocessing.Rescaling(1./255, input_shape=(img_height, img_width, 3)),layers.Conv2D(16, (3, 3), activation='relu', input_shape=(img_height, img_width, 3)), # 卷积层1,卷积核3*3  layers.AveragePooling2D((2, 2)),               # 池化层1,2*2采样layers.Conv2D(32, (3, 3), activation='relu'),  # 卷积层2,卷积核3*3layers.AveragePooling2D((2, 2)),               # 池化层2,2*2采样layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),  # 卷积层3,卷积核3*3layers.Dropout(0.3),  layers.Flatten(),                       # Flatten层,连接卷积层与全连接层layers.Dense(128, activation='relu'),   # 全连接层,特征进一步提取layers.Dense(num_classes)               # 输出层,输出预期结果
])model.summary()  # 打印网络结构
Model: "sequential"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
rescaling (Rescaling)        (None, 180, 180, 3)       0         
_________________________________________________________________
conv2d (Conv2D)              (None, 178, 178, 16)      448       
_________________________________________________________________
average_pooling2d (AveragePo (None, 89, 89, 16)        0         
_________________________________________________________________
conv2d_1 (Conv2D)            (None, 87, 87, 32)        4640      
_________________________________________________________________
average_pooling2d_1 (Average (None, 43, 43, 32)        0         
_________________________________________________________________
conv2d_2 (Conv2D)            (None, 41, 41, 64)        18496     
_________________________________________________________________
dropout (Dropout)            (None, 41, 41, 64)        0         
_________________________________________________________________
flatten (Flatten)            (None, 107584)            0         
_________________________________________________________________
dense (Dense)                (None, 128)               13770880  
_________________________________________________________________
dense_1 (Dense)              (None, 5)                 645       
=================================================================
Total params: 13,795,109
Trainable params: 13,795,109
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________

四、编译

  • 在准备对模型进行训练之前,还需要再对其进行一些设置。以下内容是在模型的编译步骤中添加的:
    • 损失函数(loss):用于衡量模型在训练期间的准确率。
    • 优化器(optimizer):决定模型如何根据其看到的数据和自身的损失函数进行更新。
    • 指标(metrics):用于监控训练和测试步骤。以下示例使用了准确率,即被正确分类的图像的比率。
# 设置优化器
opt = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.001)
model.compile(optimizer=opt,loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(from_logits=True),metrics=['accuracy'])

五、训练模型

epochs = 10
history = model.fit(train_ds,validation_data=val_ds,epochs=epochs
)
Epoch 1/10
29/29 [==============================] - 6s 58ms/step - loss: 1.5865 - accuracy: 0.4463 - val_loss: 0.5837 - val_accuracy: 0.7689
Epoch 2/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.5289 - accuracy: 0.8295 - val_loss: 0.5405 - val_accuracy: 0.8133
Epoch 3/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.2930 - accuracy: 0.8967 - val_loss: 0.5364 - val_accuracy: 0.8000
Epoch 4/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.2742 - accuracy: 0.9074 - val_loss: 0.4034 - val_accuracy: 0.8267
Epoch 5/10
29/29 [==============================] - 0s 11ms/step - loss: 0.1952 - accuracy: 0.9383 - val_loss: 0.3874 - val_accuracy: 0.8844
Epoch 6/10
29/29 [==============================] - 0s 11ms/step - loss: 0.1592 - accuracy: 0.9468 - val_loss: 0.3680 - val_accuracy: 0.8756
Epoch 7/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.0836 - accuracy: 0.9755 - val_loss: 0.3429 - val_accuracy: 0.8756
Epoch 8/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.0943 - accuracy: 0.9692 - val_loss: 0.3836 - val_accuracy: 0.9067
Epoch 9/10
29/29 [==============================] - 0s 12ms/step - loss: 0.0344 - accuracy: 0.9909 - val_loss: 0.3578 - val_accuracy: 0.9067
Epoch 10/10
29/29 [==============================] - 0s 11ms/step - loss: 0.0950 - accuracy: 0.9708 - val_loss: 0.4710 - val_accuracy: 0.8356

六、模型评估

acc = history.history['accuracy']
val_acc = history.history['val_accuracy']loss = history.history['loss']
val_loss = history.history['val_loss']epochs_range = range(epochs)plt.figure(figsize=(12, 4))
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.plot(epochs_range, acc, label='Training Accuracy')
plt.plot(epochs_range, val_acc, label='Validation Accuracy')
plt.legend(loc='lower right')
plt.title('Training and Validation Accuracy')plt.subplot(1, 2, 2)
plt.plot(epochs_range, loss, label='Training Loss')
plt.plot(epochs_range, val_loss, label='Validation Loss')
plt.legend(loc='upper right')
plt.title('Training and Validation Loss')
plt.show()

在这里插入图片描述

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.rhkb.cn/news/199740.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

【深度学习实验】网络优化与正则化(七):超参数优化方法——网格搜索、随机搜索、贝叶斯优化、动态资源分配、神经架构搜索

文章目录 一、实验介绍二、实验环境1. 配置虚拟环境2. 库版本介绍 三、优化算法0. 导入必要的库1. 随机梯度下降SGD算法a. PyTorch中的SGD优化器b. 使用SGD优化器的前馈神经网络 2.随机梯度下降的改进方法a. 学习率调整b. 梯度估计修正 3. 梯度估计修正:动量法Momen…

【JavaEE初阶】 CSS相关属性,元素显示模式,盒模型,弹性布局,Chrome 调试工具||相关讲解

文章目录 🎋字体属性🚩设置字体🚩字体大小🚩字体粗细🚩文字样式 🎍文本属性🚩文本颜色🎈认识 RGB🎈设置文本颜色 🚩文本对齐🚩文本装饰&#x1f6…

销售团队可以借助CRM系统做什么?

销售主管都想有一支效率高、质量高的销售团队,无论对于初创企业还是大型企业销售团队都是企业盈利的主力部门,直接为企业带了业绩。如何提升销售团队水平?离不开CRM系统的辅助,CRM软件能为销售团队提供哪些支持?下面我…

MISRA 2012学习笔记(5)-Rules 8.10

文章目录 Rules8.10 基本类型模型(The essential type model)8.10.1 原理8.10.2 基本类型(Essential type)Rule 10.1 操作数不得具有不适当的基本类型Rule 10.2 在加减法运算中,不得不当使用本质为字符类型的表达式Rule 10.3 表达式的值不得赋值给具有较窄基本类型或…

系列一、介绍

一、概述 官网: ThreadLocal用于提供线程内的局部变量,不同线程之间不会互相干扰,这种变量在线程的生命周期内起作用,减少同一个线程内多个函数或者组件之间一些公共变量传递的复杂度。 大白话: 线程并发:T…

编程怎么学习视频教程,编程实例入门教程,中文编程开发语言工具下载

编程怎么学习视频教程,编程实例入门教程,中文编程开发语言工具下载。 给大家分享一款中文编程工具,零基础轻松学编程,不需英语基础,编程工具可下载。 这款工具不但可以连接部分硬件,而且可以开发大型的软件…

Linux本地docker一键部署traefik+内网穿透工具实现远程访问Web UI管理界面

文章目录 前言1. Docker 部署 Trfɪk2. 本地访问traefik测试3. Linux 安装cpolar4. 配置Traefik公网访问地址5. 公网远程访问Traefik6. 固定Traefik公网地址 前言 Trfɪk 是一个云原生的新型的 HTTP 反向代理、负载均衡软件,能轻易的部署微服务。它支持多种后端 (D…

HINSTANCE是什么?

HINSTANCE 就是 HMODULE:

代码随想录 Day50 单调栈 LeetCodeT503 下一个最大元素II T42接雨水

前言 前面我们说到了单调栈的第一题,下一个最大元素I,其实今天的两道题都是对他的变种,知道第一个单调栈的思想能够想清楚,其实这道题是很简单的 考虑好三个状态,大于等于小于,其实对于前面这些题目只要细心的小伙伴就会发现其实小于和等于的处理是一样的都是直接入栈,只有大于…

prometheus基本介绍 prometheus和zabbix的区别 grafana可视化工具

一、 promethues概念prometheus介绍promethues的特点prometheus的工作原理prometheus的架构 二、promethues和zabbix的区别三、prometheus安装部署prometheus下载安装prometheus启动浏览器访问查看暴露指标将Prometheus配置为systemd管理 配置node_exporter监控项node_promethe…

redis cluster搭建

k8s部署 Redis Insight k8s部署redis集群_mob6454cc6c6291的技术博客_51CTO博客 占用的内存竟然这么小,才200M左右 随便选个节点进去,看能否连接上其他节点 redis-cli -h redis-cluster-v1-0.redis-cluster.project-gulimall.svc.cluster.local 再创建个…

表内容的操作(增删查改)【MySQL】

文章目录 表的 CRUDCreate(增加)插入记录插入冲突则更新记录替换记录 Retrieve(查找)查找记录指定表达式的别名为结果去重WHERE 子句运算符条件查询区间查询模糊查询空值查询 对结果排序筛选分页结果 Update(修改&…

【Java程序员面试专栏 算法训练篇】二叉树高频面试算法题

一轮的算法训练完成后,对相关的题目有了一个初步理解了,接下来进行专题训练,以下这些题目就是二叉树相关汇总的高频题目 遍历二叉树 遍历二叉树,分为递归和迭代两种方式,递归类似于DFS,迭代类似于BFS,【算法训练-二叉树 一】【遍历二叉树】前序遍历、中序遍历、后续遍…

解决在pycharm中使用matplotlib画图问题

第一,再导入包后直接绘图出现: AttributeError: module backend_interagg has no attribute FigureCanvas表明版本不兼容,我们需要加入:matplotlib.use(‘TkAgg’) 导入函数就变成了: import matplotlib matplotlib.…

clickhouse分布式之弹性扩缩容的故事

现状 社区不支持喔,以后也不会有了。曾经尝试过,难道是是太难了,无法实现吗?因为他们企业版支持了,可能是利益相关吧,谁知道呢,毕竟开源也要赚钱,谁乐意一直付出没有回报呢。 社区…

桌面运维。

Windows运行命令: color 01/02切换字符颜色cls 清屏ipconfig 设备的ip信息ipconfig /all 设备ip的所有信息 破解系统密码: 进PE系统,使用里面的工具破解 vmware workstation安装 网卡 网卡:ncpa.cpl window远程控制 mstsc …

Java引用类型(String)

目录 String解析 final的作用 String是否有长度限制 StringBuffer解析 StringBuilder解析 关键字、操作类相关 引用数据类型非常多大致包括:类、 接口类型、 数组类型、 枚举类型、 注解类型、 字符串型。String类型就是引用类型。 String解析 JVM运行时会分…

Golang基础-面向过程篇

文章目录 基本语法变量常量函数import导包匿名导包 指针defer静态数组动态数组(slice)定义方式slice追加元素slice截取 map定义方式map使用方式 基本语法 go语言输出hello world的语法如下 package mainimport ("fmt""time" )func main() {fmt.Println(&…

Django 入门学习总结2 创建一个投票系统

通过学习,我们可以实现一个简单的投票系统。这个投票系统有两部分组成。 公共部分,公众可以查看和进行投票。管理员可以进行增加、删除、修改投票信息。 这里投票系统Python语言版本为3.10.13,Django Web框架版本为4.2.7。 投票系统的实现…

维基百科文章爬虫和聚类【二】:KMeans

维基百科是丰富的信息和知识来源。它可以方便地构建为带有类别和其他文章链接的文章,还形成了相关文档的网络。我的 NLP 项目下载、处理和应用维基百科文章上的机器学习算法。 一、说明 在我的上一篇文章中,展示了该项目的轮廓,并奠定了其基础…