Keras: fit_generator中如何构建一个generator?

## 为何使用fit_generator?

在深度学习中,我们数据通常会很大,即使在使用GPU的情况下,我们如果一次性将所有数据(如图像)读入CPU的内存中,内存很有可能会奔溃。这在实际的项目中很有可能会出现。

如果我们使用fit_generator则可以解决这个问题:

1)fit_generator的参数中有一个是连续不断的产生数据的函数,被称为generator。

2)至于这个generator是怎么产生的,本文不想多说。本文只想告诉大家怎么来构建一个实际的generator。

## 实际的generator例子

```

import json

import os

import numpy as np

import cv2

from sklearn.utils import shuffle

def cv_imread(filePath):

    cv_img = cv2.imdecode(np.fromfile(filePath, dtype=np.uint8), -1)

    return cv_img

def load_train(train_path, width, height, batch_size):

    classes = np.zeros(61)

    root = os.getcwd()

    with open(train_path, 'r') as load_f:

        load_dict = json.load(load_f)

        start = 0

        end = batch_size

        num_epochs = 0

        while True:

            images = []

            labels = []

            number = np.random.random_integers(0, len(load_dict)-1, batch_size)

            for image in number:

                index = load_dict[image]["disease_class"]

                path = load_dict[image]['image_id']

                img_path = os.path.join(root, 'new_train', 'images', path)

                image_data = cv_imread(img_path)

                image_data = cv2.resize(image_data, (width, height), 0, 0, cv2.INTER_LINEAR)

                image_data = image_data.astype(np.float32)

                image_data = np.multiply(image_data, 1.0 / 255.0)

                images.append(image_data)

                label = np.zeros(len(classes))

                label[index] = 1

                labels.append(label)

            images = np.array(images)

            labels = np.array(labels)

            yield images, labels

def load_validate(validate_path, width, height):

    root = os.getcwd()

    with open(validate_path, 'r') as load_f:

        load_dict = json.load(load_f)

        # num_image = len(load_dict)

        # 只产生512个数据,避免内存过大

        while True:

            images = []

            labels = []

            classes = np.zeros(61)

            number = np.random.random_integers(0, len(load_dict) - 1, 512)

            for image in number:

                index = load_dict[image]["disease_class"]

                path = load_dict[image]['image_id']

                img_path = os.path.join(root, 'AgriculturalDisease_validationset', 'images', path)

                image_data = cv_imread(img_path)

                image_data = cv2.resize(image_data, (width, height), 0, 0, cv2.INTER_LINEAR)

                image_data = image_data.astype(np.float32)

                image_data = np.multiply(image_data, 1.0 / 255.0)

                images.append(image_data)

                label = np.zeros(len(classes))

                label[index] = 1

                labels.append(label)

            images = np.array(images)

            labels = np.array(labels)

            yield images, labels

```

以上是切实可行的程序。这里对上面的程序做一个说明:

1)注意到函数中使用yield返回数据

2)注意到函数使用while True 来进行循环,目前可以认为这是一个必要的部分,这个函数不停的在while中进行循环

3)由于是在while中进行循环,我们需要在while中进行设置初始化,而不要在while循环外进行初始化;我刚开始在load_validate函数中没有初始化 images = []和labels = [],导致程序出错。因为我在while循环中最后将这两个数据都变成了numpy的数据格式,当进行第二轮数据产生时,numpy的数据格式是没有append的函数的,所以会出错。

4)程序中具体的数据运算不需要太多了解,不过这里给出一个简单的说明,以助于理解:在train数据中,我试图从一个很大的图片数据库中随机选择batch_size个图片,然后进行resize变换。这是一张图片的过程。为了读取多张图片,我是先将每一个图片都读入一个列表中,这是为了使用列表的append这个追加数据的功能(我觉得这个功能其实挺好用的),最后,把要训练的一个batch数据转成numpy的array格式。

5)除了while True 和 yield,大家留意一下这里的循环和初始化,比较容易出错。

## 最后,这里也给出这个程序的一些参数设置

个人觉得这里的参数设置还是不太方便的,需要注意一下。

1)首先,对于train中的数据,batch是从主函数中读进来的。

下面是fit_generator调用设置

```

times = 3070

batch_size = 64

model.fit_generator(load_data.load_train(train_path, img_rows, img_cols, batch_size=batch_size),

                    steps_per_epoch=times,

                    verbose=1,

                    epochs=100,

                    validation_data=load_data.load_validate(validate_path, img_rows, img_cols),

                    validation_steps=1,

                    shuffle=True)

```

先说一下,我的数据数量:训练集共196434张图片,验证集共4095张图片。

我这里主要说一下训练集的设置,因为验证集我还没有仔细的思考。

由于我的GPU数量只是1,所以我只是讲batch_size设置为64,所以需要从196434/63=3070次才能将整个数据库平均取一次。而epochs设置为100,意味着我将这个轮回设置成了100,。

以上有不对的地方,或者可以改进的地方,请各位不吝指教。

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