[PYTHON] Iris de classification multiclasse Keras
environnement
- Tensorflow 2.3.0
- Google Colaboratory
introduction
- (Attention) Le poids n'est pas le contenu de la classification multi-classes, mais le contenu de l'utilisation de tf.keras. --Créez un perceptron multicouche (MLP) avec les keras Tensorflow --Facile à utiliser tf.keras, enregistrer le modèle et charger le modèle enregistré ――Quand je faisais kaggle, j'ai vérifié à nouveau comment lire le code keras parce que j'en avais besoin.
base de données
--Vérifié à l'aide de l'ensemble de données des plantes Iris joint à scikit-learn
- L'ensemble de données Iris contient trois types d'informations (setosa, versicolor, virginica), il peut donc être utilisé pour la classification multi-classe.
Code source complet
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris
from sklearn.model_selection import train_test_split
from tensorflow.keras.utils import to_categorical
import tensorflow as tf
import matplotlib.pyplot as plt
#Lire le jeu de données iris
iris = load_iris()
#Ensemble de données de formation,Divisé en données de test
data_X = iris.data
data_y = to_categorical(iris.target) # one-encodage à chaud
train_X, test_X, train_y, test_y = train_test_split(data_X, data_y, test_size=0.3, random_state=0)
#Construire un modèle
model = tf.keras.models.Sequential([
tf.keras.layers.Input(4),
tf.keras.layers.Dense(100, activation='relu'),
tf.keras.layers.Dense(3, activation='softmax')
])
#Compiler le modèle
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.01),
loss='categorical_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
#Apprentissage de modèle
result = model.fit(train_X, train_y, batch_size=32, epochs=50, validation_data=(test_X, test_y), verbose=1)
#Graphique de précision
plt.figure()
plt.title('Accuracy')
plt.xlabel('epoch')
plt.ylabel('accuracy')
plt.plot(result.history['accuracy'], label='train')
plt.plot(result.history['val_accuracy'], label='test')
plt.legend()
#Graphique des pertes
plt.figure()
plt.title('categorical_crossentropy Loss')
plt.xlabel('epoch')
plt.ylabel('loss')
plt.plot(result.history['loss'], label='train')
plt.plot(result.history['val_loss'], label='test')
plt.legend()
plt.show()
# model.Utilisez évaluer pour rappeler l'erreur et la précision du modèle entraîné
train_score = model.evaluate(train_X, train_y)
test_score = model.evaluate(test_X, test_y)
print('Train loss:', train_score[0])
print('Train accuracy:', train_score[1])
print('Test loss:', test_score[0])
print('Test accuracy:', test_score[1])
#Vérifiez le résultat(predict)
pred_train = model.predict(train_X)
pred_test = model.predict(test_X)
pred_train = np.argmax(pred_train, axis=1)
pred_test = np.argmax(pred_test, axis=1)
print(pred_train)
print(np.argmax(train_y, axis=1))
print(pred_test)
print(np.argmax(test_y, axis=1))
Charge de données
- Charger les données d'iris à l'aide de scikit-learn
from sklearn.datasets import load_iris
#Lire le jeu de données iris
iris = load_iris()
#Vérifier la taille
(iris.data.shape), (iris.target.shape)
# ((150, 4), (150,))
print(iris.feature_names) #Vérifiez l'étiquette
print(iris.data) #Variable explicative
print(iris.target_names) #Vérifiez l'étiquette
print(iris.target) #Variable objective
#Vérifiez le type de jeu de données
type(iris.data)
type(iris.target)
# numpy.ndarray
--Variable explicative
['sepal length (cm)', 'sepal width (cm)', 'petal length (cm)', 'petal width (cm)']
[[5.1 3.5 1.4 0.2]
[4.9 3. 1.4 0.2]
[4.7 3.2 1.3 0.2]
[4.6 3.1 1.5 0.2]
[5. 3.6 1.4 0.2]...
--Variable objective
['setosa' 'versicolor' 'virginica']
array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2,
2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2])
Traitement de l'information
--Convertissez la variable objective de l'iris en un codage à chaud facile à gérer avec un réseau neuronal
from tensorflow.keras.utils import to_categorical
# one-encodage à chaud
data_y = to_categorical(iris.target)
# 0 => [1, 0, 0]
# 1 => [0, 1, 0]
# 2 => [0, 0, 1]
--Peut également être décrit comme suit
#Exemple:Convertir le vecteur de classe (entier) en matrice de classe binaire
to_categorical(iris.target,
num_classes=None,
dtype='float32')
-
Voir ci-dessous pour plus de détails https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/keras/utils/to_categorical
-
Ensuite, divisez l'ensemble de données en données d'entraînement et données de test.
#Ensemble de données de formation,Diviser en données de test
from sklearn.model_selection import train_test_split
data_X = iris.data
data_y = to_categorical(iris.target) # one-encodage à chaud
train_X, test_X, train_y, test_y = train_test_split(data_X, data_y, test_size=0.3, random_state=0)
- test_size=0.3
- Divisé en 70% des données d'entraînement et 30% des données de test --random_state Définir une graine aléatoire
Architecture de réseau
- Variables de la couche d'entrée 4 --Couche moyenne 100 variables
- Variables de la couche de sortie 3
- Fonction d'activation relu --Fonction de perte categorical_crossentropy --Fonction d'optimisation Adam
import tensorflow as tf
#Construire un modèle
model = tf.keras.models.Sequential([
tf.keras.layers.Input(4),
tf.keras.layers.Dense(100, activation='relu'),
tf.keras.layers.Dense(3, activation='softmax')
])
#Compiler le modèle
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.01),
loss='categorical_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
#Apprentissage de modèle
result = model.fit(train_X, train_y, batch_size=32, epochs=50, validation_data=(test_X, test_y), verbose=1)
Epoch 1/50
4/4 [==============================] - 0s 36ms/step - loss: 1.0097 - accuracy: 0.5810 - val_loss: 0.7336 - val_accuracy: 0.6222
Epoch 2/50
4/4 [==============================] - 0s 6ms/step - loss: 0.7082 - accuracy: 0.7048 - val_loss: 0.6553 - val_accuracy: 0.6000
Epoch 3/50
4/4 [==============================] - 0s 5ms/step - loss: 0.5494 - accuracy: 0.7905 - val_loss: 0.4738 - val_accuracy: 0.9111
- En définissant verbose = 0 dans model.fit, le résultat intermédiaire n'est pas affiché.
Évaluation du modèle
# model.Utilisez évaluer pour rappeler l'erreur et la précision du modèle entraîné
train_score = model.evaluate(train_X, train_y)
test_score = model.evaluate(test_X, test_y)
print('Train loss:', train_score[0])
print('Train accuracy:', train_score[1])
print('Test loss:', test_score[0])
print('Test accuracy:', test_score[1])
4/4 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.0649 - accuracy: 0.9714
2/2 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.1223 - accuracy: 0.9778
Train loss: 0.06492960453033447
Train accuracy: 0.9714285731315613
Test loss: 0.12225695699453354
Test accuracy: 0.9777777791023254
#Vérifiez le résultat(predict)
pred_train = model.predict(train_X)
pred_test = model.predict(test_X)
pred_train = np.argmax(pred_train, axis=1)
pred_test = np.argmax(pred_test, axis=1)
print(pred_train)
print(np.argmax(train_y, axis=1))
print(pred_test)
print(np.argmax(test_y, axis=1))
[1 2 2 2 2 1 2 1 1 2 1 2 2 1 2 1 0 2 1 1 1 1 2 0 0 2 1 0 0 1 0 2 1 0 1 2 1
0 2 2 2 2 0 0 2 2 0 2 0 2 2 0 0 1 0 0 0 1 2 2 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 1 2 1 0
2 0 2 0 0 2 0 2 1 1 1 2 2 1 1 0 1 2 2 0 1 1 1 1 0 0 0 2 1 2 0]
[1 2 2 2 2 1 2 1 1 2 2 2 2 1 2 1 0 2 1 1 1 1 2 0 0 2 1 0 0 1 0 2 1 0 1 2 1
0 2 2 2 2 0 0 2 2 0 2 0 2 2 0 0 2 0 0 0 1 2 2 0 0 0 1 1 0 0 1 0 2 1 2 1 0
2 0 2 0 0 2 0 2 1 1 1 2 2 1 1 0 1 2 2 0 1 1 1 1 0 0 0 2 1 2 0]
[2 1 0 2 0 2 0 1 1 1 2 1 1 1 1 0 1 1 0 0 2 1 0 0 2 0 0 1 1 0 2 1 0 2 2 1 0
2 1 1 2 0 2 0 0]
[2 1 0 2 0 2 0 1 1 1 2 1 1 1 1 0 1 1 0 0 2 1 0 0 2 0 0 1 1 0 2 1 0 2 2 1 0
1 1 1 2 0 2 0 0]
Enregistrer le modèle
#Enregistrer le modèle en tant que fichier json
#Économisez du poids en hdf5
config = model.to_json()
with open('model.json','w') as file:
file.write(config)
model.save_weights('weights.hdf5')
Modèle de charge
with open('model.json','r') as file:
model_json = file.read()
model = tf.keras.models.model_from_json(model_json)
model.load_weights('weights.hdf5')
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=0.01),
loss='categorical_crossentropy',
metrics=['accuracy'])
train_score = model.evaluate(train_X, train_y)
test_score = model.evaluate(test_X, test_y)
print('Train loss:', train_score[0])
print('Train accuracy:', train_score[1])
print('Test loss:', test_score[0])
print('Test accuracy:', test_score[1])
4/4 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.0649 - accuracy: 0.9714
2/2 [==============================] - 0s 2ms/step - loss: 0.1223 - accuracy: 0.9778
Train loss: 0.06492960453033447
Train accuracy: 0.9714285731315613
Test loss: 0.12225695699453354
Test accuracy: 0.9777777791023254
- Voir ci-dessous pour plus d'informations sur tf.keras.models.model_from_json
https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/keras/models/model_from_json
Les références
- https://snova301.hatenablog.com/entry/2018/10/29/175028
- https://aidiary.hatenablog.com/entry/20161108/1478609028
Fin (Pour comprendre le contenu des données)
- Essayez d'utiliser des pandas
- Essayez d'utiliser Seaborn
import pandas as pd
import seaborn as sns
df = pd.DataFrame(iris.data, columns=iris.feature_names)
df['target'] = iris.target
df.loc[df['target'] == 0, 'target'] = "setosa"
df.loc[df['target'] == 1, 'target'] = "versicolor"
df.loc[df['target'] == 2, 'target'] = "virginica"
df.head(2)
| sepal length (cm) | sepal width (cm) | petal length (cm) | petal width (cm) | target |
|---|---|---|---|---|
| 5.1 | 3.5 | 1.4 | 0.2 | setosa |
| 4.9 | 3.0 | 1.4 | 0.2 | setosa |
sns.pairplot(df, hue="target")
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