使用keras实现手写数字识别

import numpy as np

import struct

import matplotlib.pyplot as plt

import keras

from keras.models import Sequential

from keras.layers import Dense, Activation

from keras.layers import Dense,Dropout#全连接层

from keras.optimizers import RMSprop

from keras.layers import Conv2D, MaxPool2D

from keras.layers import Dense, Flatten

# 按照给定的格式化字符串,把数据封装成字符串(实际上是类似于c结构体的字节流)

#string = struct.pack(fmt, v1, v2, ...)

# 按照给定的格式(fmt)解析字节流string,返回解析出来的tuple

#tuple = unpack(fmt, string)

# 计算给定的格式(fmt)占用多少字节的内存

#offset = calcsize(fmt)

# 训练集文件

train_images_idx3_ubyte_file = 'mnistdata/train-images-idx3-ubyte'

# 训练集标签文件

train_labels_idx1_ubyte_file = 'mnistdata/train-labels-idx1-ubyte'

# 测试集文件

test_images_idx3_ubyte_file = 'mnistdata/t10k-images-idx3-ubyte'

# 测试集标签文件

test_labels_idx1_ubyte_file = 'mnistdata/t10k-labels-idx1-ubyte'

def decode_idx3_ubyte(idx3_ubyte_file):

    # 读取二进制数据

    bin_data = open(idx3_ubyte_file, 'rb').read()

    # 解析文件头信息,依次为魔数、图片数量、每张图片高、每张图片宽

    offset = 0

    fmt_header = '>iiii'

    magic_number, num_images, num_rows, num_cols = struct.unpack_from(fmt_header, bin_data, offset)

    print( '魔数:%d, 图片数量: %d张, 图片大小: %d*%d' % (magic_number, num_images, num_rows, num_cols))

    # 解析数据集

    image_size = num_rows * num_cols

    offset += struct.calcsize(fmt_header)

    fmt_image = '>' + str(image_size) + 'B'

    images = np.empty((num_images, num_rows,num_cols,1))

    for i in range(num_images):

        if (i + 1) % 10000 == 0:

            print ('已解析 %d' % (i + 1) + '张')

        images[i] = np.array(struct.unpack_from(fmt_image, bin_data, offset)).reshape((num_rows,num_cols,1))

        images[i] = images[i].astype('float32')

        images[i] /= 255

        offset += struct.calcsize(fmt_image)

    return images

def decode_idx1_ubyte(idx1_ubyte_file):

    # 读取二进制数据

    bin_data = open(idx1_ubyte_file, 'rb').read()

    # 解析文件头信息,依次为魔数和标签数

    offset = 0

    fmt_header = '>ii'

    magic_number, num_images = struct.unpack_from(fmt_header, bin_data, offset)

    print ('魔数:%d, 图片数量: %d张' % (magic_number, num_images))

    # 解析数据集

    offset += struct.calcsize(fmt_header)

    fmt_image = '>B'

    labels = np.empty(num_images)

    for i in range(num_images):

        if (i + 1) % 10000 == 0:

            print ('已解析 %d' % (i + 1) + '张')

        labels[i] = struct.unpack_from(fmt_image, bin_data, offset)[0]

        offset += struct.calcsize(fmt_image)

    return labels

def load_train_images(idx_ubyte_file=train_images_idx3_ubyte_file):

    return decode_idx3_ubyte(idx_ubyte_file)

def load_train_labels(idx_ubyte_file=train_labels_idx1_ubyte_file):

    return decode_idx1_ubyte(idx_ubyte_file)

def load_test_images(idx_ubyte_file=test_images_idx3_ubyte_file):

      return decode_idx3_ubyte(idx_ubyte_file)

def load_test_labels(idx_ubyte_file=test_labels_idx1_ubyte_file):

      return decode_idx1_ubyte(idx_ubyte_file)

def run():

    train_images = load_train_images()

    train_labels = load_train_labels()

    test_images = load_test_images()

    test_labels = load_test_labels()

    batch_size = 128

    num_classes = 10

    epochs = 20



    train_labels = keras.utils.to_categorical(train_labels, num_classes)

    test_labels = keras.utils.to_categorical(test_labels, num_classes)

    print(train_images.shape)

    print("======*=======")

    #model = Sequential()

    #model.add(Dense(512, activation='relu', input_shape=(784,)))

    #model.add(Dropout(0.2))

    #model.add(Dense(512, activation='relu'))

    #model.add(Dropout(0.2))

    #model.add(Dense(num_classes, activation='softmax'))

    #model.summary()

    #model.compile(loss='categorical_crossentropy',

    #                optimizer=RMSprop(),metrics=['accuracy'])

    #history = model.fit(train_images, train_labels, batch_size=batch_size,

    #                epochs=epochs, verbose=1, validation_data=(test_images, test_labels))

    #score = model.evaluate(test_images, test_labels, verbose=0)

    #print('Test loss:', score[0])

    #print('Test accuracy:', score[1])

  #构建模型

    model = Sequential()

    model.add(Conv2D(32, kernel_size=(5,5), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1)))

    model.add(MaxPool2D(pool_size=(2,2), strides=(2,2)))

    model.add(Conv2D(64, kernel_size=(5,5), activation='relu'))

    model.add(MaxPool2D(pool_size=(2,2), strides=(2,2)))

    model.add(Flatten())

    model.add(Dense(1000, activation='relu'))

    model.add(Dense(10, activation='softmax'))


    #模型编译

    model.compile(optimizer='adam', loss='categorical_crossentropy', metrics=['accuracy'])


    #训练

    model.fit(train_images, train_labels, batch_size=128, epochs=20)


    #评估模型

    score = model.evaluate(test_images, test_labels)

    print('acc', score[1])

if __name__ == '__main__':

    run()

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