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15 手写数字识别-小数据集

时间:2020-06-10 00:41:14      阅读:58      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

1.手写数字数据集

  • from sklearn.datasets import load_digits
  • digits = load_digits()
digits = load_digits()
X_data = digits.data.astype(np.float32)
Y_data = digits.target.astype(np.float32).reshape(-1, 1)# 将Y_data变为一列

2.图片数据预处理

  • x:归一化MinMaxScaler()
  • y:独热编码OneHotEncoder()或to_categorical
  • 训练集测试集划分
  • 张量结构
scaler = MinMaxScaler()
X_data = scaler.fit_transform(X_data) #归一化
print("MinMaxScaler_trans_X_data:",X_data)
Y = OneHotEncoder().fit_transform(Y_data).todense()# 对Y进行oe-hot编码,张量结构todense
print("one-hot_Y:",Y)
# 转换为图片的格式
X = X_data.reshape(-1, 8, 8, 1)
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, Y, test_size=0.2, random_state=0, stratify=Y)
print(‘X_train.shape, X_test.shape, y_train.shape, y_test.shape:‘, X_train.shape, X_test.shape, y_train.shape, y_test.shape)

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3.设计卷积神经网络结构

  • 绘制模型结构图,并说明设计依据。
model = Sequential()
ks = (3, 3)  # 卷积核的大小
input_shape = X_train.shape[1:]
model.add(Conv2D(filters=16, kernel_size=ks, padding=same, input_shape=input_shape, activation=relu))# 一层卷积,padding=same,保证卷积核大小,不够补零
model.add(MaxPool2D(pool_size=(2, 2)))# 池化层1
model.add(Dropout(0.25))# 防止过拟合,随机丢掉连接
model.add(Conv2D(filters=32, kernel_size=ks, padding=same, activation=relu))# 二层卷积
model.add(MaxPool2D(pool_size=(2, 2)))# 池化层2
model.add(Dropout(0.25))
model.add(Conv2D(filters=64, kernel_size=ks, padding=same, activation=relu))# 三层卷积
model.add(Conv2D(filters=128, kernel_size=ks, padding=same, activation=relu))# 四层卷积
model.add(MaxPool2D(pool_size=(2, 2)))# 池化层3
model.add(Dropout(0.25))
model.add(Flatten())# 平坦层
model.add(Dense(128, activation=relu))# 全连接层
model.add(Dropout(0.25))
model.add(Dense(10, activation=softmax))# 激活函数softmax
model.summary()

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4.模型训练

# 训练模型
model.compile(loss=categorical_crossentropy, optimizer=adam, metrics=[accuracy])
train_history = model.fit(x=X_train, y=y_train, validation_split=0.2, batch_size=300, epochs=10, verbose=2)
score = model.evaluate(X_test,y_test)
score
# 定义训练参数可视化
def show_train_history(train_history, train, validation):
    plt.plot(train_history.history[train])
    plt.plot(train_history.history[validation])
    plt.title(Train History)
    plt.ylabel(train)
    plt.xlabel(epoch)
    plt.legend([train, validation], loc=upper left)
    plt.show()
# 准确率
show_train_history(train_history, accuracy, val_accuracy)
# 损失率
show_train_history(train_history, loss, val_loss)

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准确率:

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损失率:

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5.模型评价

  • model.evaluate()
  • 交叉表与交叉矩阵
  • pandas.crosstab
  • seaborn.heatmap
# 模型评价
score = model.evaluate(X_test, y_test)
print(score:, score)
# 预测值
y_pred = model.predict_classes(X_test)
print(y_pred:, y_pred[:10])
# 交叉表与交叉矩阵
y_test1 = np.argmax(y_test, axis=1).reshape(-1)
y_true = np.array(y_test1)[0]
# 交叉表查看预测数据与原数据对比
pd.crosstab(y_true, y_pred, rownames=[true], colnames=[predict])

# 交叉矩阵
y_test1 = y_test1.tolist()[0]
a = pd.crosstab(np.array(y_test1), y_pred, rownames=[Lables], colnames=[Predict])
df = pd.DataFrame(a)
sns.heatmap(df, annot=True, cmap="Purples", linewidths=0.2, linecolor=G)
plt.show()

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原文:https://www.cnblogs.com/keshangming/p/13073713.html

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