标签:输出 gpu on() 网络 格式 初始 必须 异常 flow
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在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。感谢作者分享-http://bjbsair.com/2020-04-07/tech-info/30662.html
在 Keras 中有两类主要的模型:Sequential 顺序模型 和 使用函数式 API 的 Model 类模型。
这些模型有许多共同的方法和属性:
- model.layers 是包含模型网络层的展平列表。
- model.inputs 是模型输入张量的列表。
- model.outputs 是模型输出张量的列表。
- model.summary() 打印出模型概述信息。 它是 utils.print_summary 的简捷调用。
- model.get_config() 返回包含模型配置信息的字典。通过以下代码,就可以根据这些配置信息重新实例化模型:
config = model.get_config()
model = Model.from_config(config)
# 或者,对于 Sequential:
model = Sequential.from_config(config)
- model.get_weights() 返回模型中所有权重张量的列表,类型为 Numpy 数组。
- model.set_weights(weights) 从 Numpy 数组中为模型设置权重。列表中的数组必须与 get_weights() 返回的权重具有相同的尺寸。
- model.to_json() 以 JSON 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,仅包含结构。你可以通过以下方式从 JSON 字符串重新实例化同一模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_json
json_string = model.to_json()
model = model_from_json(json_string)
- model.to_yaml() 以 YAML 字符串的形式返回模型的表示。请注意,该表示不包括权重,只包含结构。你可以通过以下代码,从 YAML 字符串中重新实例化相同的模型(使用重新初始化的权重):
from keras.models import model_from_yaml
yaml_string = model.to_yaml()
model = model_from_yaml(yaml_string)
- model.save_weights(filepath) 将模型权重存储为 HDF5 文件。
- model.load_weights(filepath, by_name=False): 从 HDF5 文件(由 save_weights 创建)中加载权重。默认情况下,模型的结构应该是不变的。 如果想将权重载入不同的模型(部分层相同), 设置 by_name=True 来载入那些名字相同的层的权重。
注意:另请参阅如何安装 HDF5 或 h5py 以保存 Keras 模型,在常见问题中了解如何安装 h5py 的说明。
Model 类继承
除了这两类模型之外,你还可以通过继承 Model 类并在 call 方法中实现你自己的前向传播,以创建你自己的完全定制化的模型,(Model 类继承 API 引入于 Keras 2.2.0)。
这里是一个用 Model 类继承写的简单的多层感知器的例子:
import keras
class SimpleMLP(keras.Model):
def __init__(self, use_bn=False, use_dp=False, num_classes=10):
super(SimpleMLP, self).__init__(name=‘mlp‘)
self.use_bn = use_bn
self.use_dp = use_dp
self.num_classes = num_classes
self.dense1 = keras.layers.Dense(32, activation=‘relu‘)
self.dense2 = keras.layers.Dense(num_classes, activation=‘softmax‘)
if self.use_dp:
self.dp = keras.layers.Dropout(0.5)
if self.use_bn:
self.bn = keras.layers.BatchNormalization(axis=-1)
def call(self, inputs):
x = self.dense1(inputs)
if self.use_dp:
x = self.dp(x)
if self.use_bn:
x = self.bn(x)
return self.dense2(x)
model = SimpleMLP()
model.compile(...)
model.fit(...)
网络层定义在 init(self, ...) 中,前向传播在 call(self, inputs) 中指定。在 call 中,你可以指定自定义的损失函数,通过调用 self.add_loss(loss_tensor) (就像你在自定义层中一样)。
在类继承模型中,模型的拓扑结构是由 Python 代码定义的(而不是网络层的静态图)。这意味着该模型的拓扑结构不能被检查或序列化。因此,以下方法和属性不适用于类继承模型:
- model.inputs 和 model.outputs。
- model.to_yaml() 和 model.to_json()。
- model.get_config() 和 model.save()。
关键点:为每个任务使用正确的 API。Model 类继承 API 可以为实现复杂模型提供更大的灵活性,但它需要付出代价(比如缺失的特性):它更冗长,更复杂,并且有更多的用户错误机会。如果可能的话,尽可能使用函数式 API,这对用户更友好。
Sequential 模型方法
compile
compile(optimizer, loss=None, metrics=None, loss_weights=None, sample_weight_mode=None, weighted_metrics=None, target_tensors=None)
用于配置训练模型。
参数
- optimizer: 字符串(优化器名)或者优化器对象。详见 optimizers。
- loss: 字符串(目标函数名)或目标函数。详见 losses。 如果模型具有多个输出,则可以通过传递损失函数的字典或列表,在每个输出上使用不同的损失。模型将最小化的损失值将是所有单个损失的总和。
- metrics: 在训练和测试期间的模型评估标准。通常你会使用 metrics = [‘accuracy‘]。 要为多输出模型的不同输出指定不同的评估标准,还可以传递一个字典,如 metrics = {‘output_a‘:‘accuracy‘}。
- loss_weights: 指定标量系数(Python浮点数)的可选列表或字典,用于加权不同模型输出的损失贡献。 模型将要最小化的损失值将是所有单个损失的加权和,由 loss_weights 系数加权。 如果是列表,则期望与模型的输出具有 1:1 映射。 如果是张量,则期望将输出名称(字符串)映射到标量系数。
- sample_weight_mode: 如果你需要执行按时间步采样权重(2D 权重),请将其设置为 temporal。 默认为 None,为采样权重(1D)。如果模型有多个输出,则可以通过传递 mode 的字典或列表,以在每个输出上使用不同的 sample_weight_mode。
- weighted_metrics: 在训练和测试期间,由 sample_weight 或 class_weight 评估和加权的度量标准列表。
- target_tensors: 默认情况下,Keras 将为模型的目标创建一个占位符,在训练过程中将使用目标数据。相反,如果你想使用自己的目标张量(反过来说,Keras 在训练期间不会载入这些目标张量的外部 Numpy 数据),您可以通过 target_tensors 参数指定它们。它应该是单个张量(对于单输出 Sequential 模型)。
- **kwargs: 当使用 Theano/CNTK 后端时,这些参数被传入 K.function。当使用 TensorFlow 后端时,这些参数被传递到 tf.Session.run。
异常
- ValueError: 如果 optimizer, loss, metrics 或 sample_weight_mode 这些参数不合法。
fit
fit(x=None, y=None, batch_size=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_split=0.0, validation_data=None, shuffle=True, class_weight=None, sample_weight=None, initial_epoch=0, steps_per_epoch=None, validation_steps=None)
以固定数量的轮次(数据集上的迭代)训练模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- epochs: 整数。训练模型迭代轮次。一个轮次是在整个 x 或 y 上的一轮迭代。请注意,与 initial_epoch 一起,epochs 被理解为 「最终轮次」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 0, 1 或 2。日志显示模式。 0 = 安静模式, 1 = 进度条, 2 = 每轮一行。
- callbacks: 一系列的 keras.callbacks.Callback 实例。一系列可以在训练时使用的回调函数。详见 callbacks。
- validation_split: 在 0 和 1 之间浮动。用作验证集的训练数据的比例。模型将分出一部分不会被训练的验证数据,并将在每一轮结束时评估这些验证数据的误差和任何其他模型指标。验证数据是混洗之前 x 和y 数据的最后一部分样本中。
- validation_data: 元组 (x_val,y_val) 或元组 (x_val,y_val,val_sample_weights),用来评估损失,以及在每轮结束时的任何模型度量指标。模型将不会在这个数据上进行训练。这个参数会覆盖 validation_split。
- shuffle: 布尔值(是否在每轮迭代之前混洗数据)或者 字符串 (batch)。batch 是处理 HDF5 数据限制的特殊选项,它对一个 batch 内部的数据进行混洗。当 steps_per_epoch 非 None 时,这个参数无效。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- initial_epoch: 开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
- steps_per_epoch: 在声明一个轮次完成并开始下一个轮次之前的总步数(样品批次)。使用 TensorFlow 数据张量等输入张量进行训练时,默认值 None 等于数据集中样本的数量除以 batch 的大小,如果无法确定,则为 1。
- validation_steps: 只有在指定了 steps_per_epoch时才有用。停止前要验证的总步数(批次样本)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- RuntimeError: 如果模型从未编译。
- ValueError: 在提供的输入数据与模型期望的不匹配的情况下。
evaluate
evaluate(x=None, y=None, batch_size=None, verbose=1, sample_weight=None, steps=None)
在测试模式,返回误差值和评估标准值。
计算逐批次进行。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输入层被命名,你也可以传递一个字典,将输入层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,x 可以是 None(默认)。
- y: 目标(标签)数据的 Numpy 数组。 如果模型中的输出层被命名,你也可以传递一个字典,将输出层名称映射到 Numpy 数组。 如果从本地框架张量馈送(例如 TensorFlow 数据张量)数据,y 可以是 None(默认)。
- batch_size: 整数或 None。每次提度更新的样本数。如果未指定,默认为 32.
- verbose: 0, 1。日志显示模式。0 = 安静模式, 1 = 进度条。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- steps: 整数或 None。 声明评估结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict
predict(x, batch_size=None, verbose=0, steps=None)
为输入样本生成输出预测。
计算逐批次进行。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组(或者如果模型有多个输入,则为 Numpy 数组列表)。
- batch_size: 整数。如未指定,默认为 32。
- verbose: 日志显示模式,0 或 1。
- steps: 声明预测结束之前的总步数(批次样本)。默认值 None。
返回
预测的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果提供的输入数据与模型的期望数据不匹配,或者有状态模型收到的数量不是批量大小的倍数。
train_on_batch
train_on_batch(x, y, sample_weight=None, class_weight=None)
一批样品的单次梯度更新。
Arguments
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
返回
标量训练误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
test_on_batch
test_on_batch(x, y, sample_weight=None)
在一批样本上评估模型。
参数
- x: 训练数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输入都已命名,你还可以传入输入名称到 Numpy 数组的映射字典。
- y: 目标数据的 Numpy 数组,如果模型具有多个输入,则为 Numpy 数组列表。如果模型中的所有输出都已命名,你还可以传入输出名称到 Numpy 数组的映射字典。
- sample_weight: 训练样本的可选 Numpy 权重数组,用于对损失函数进行加权(仅在训练期间)。 您可以传递与输入样本长度相同的平坦(1D)Numpy 数组(权重和样本之间的 1:1 映射),或者在时序数据的情况下,可以传递尺寸为 (samples, sequence_length) 的 2D 数组,以对每个样本的每个时间步施加不同的权重。在这种情况下,你应该确保在 compile() 中指定 sample_weight_mode="temporal"。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
predict_on_batch
predict_on_batch(x)
返回一批样本的模型预测值。
参数
- x: 输入数据,Numpy 数组或列表(如果模型有多输入)。
返回
预测值的 Numpy 数组。
fit_generator
fit_generator(generator, steps_per_epoch=None, epochs=1, verbose=1, callbacks=None, validation_data=None, validation_steps=None, class_weight=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, shuffle=True, initial_epoch=0)
使用 Python 生成器或 Sequence 实例逐批生成的数据,按批次训练模型。
生成器与模型并行运行,以提高效率。 例如,这可以让你在 CPU 上对图像进行实时数据增强,以在 GPU 上训练模型。
keras.utils.Sequence 的使用可以保证数据的顺序, 以及当 use_multiprocessing=True 时 ,保证每个输入在每个 epoch 只使用一次。
参数
- generator: 一个生成器或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。 生成器的输出应该为以下之一:一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。 这个元组(生成器的单个输出)表示一个独立批次。因此,此元组中的所有数组必须具有相同的长度(等于此批次的大小)。不同的批次可能具有不同的大小。例如,如果数据集的大小不能被批量大小整除,则最后一批时期通常小于其他批次。生成器将无限地在数据集上循环。当运行到第 steps_per_epoch 时,记一个 epoch 结束。
- steps_per_epoch: 整数。在声明一个 epoch 完成并开始下一个 epoch 之前从 generator 产生的总步数(批次样本)。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- epochs: 整数,数据的迭代总轮数。一个 epoch 是对所提供的整个数据的一轮迭代,由 steps_per_epoch 所定义。请注意,与 initial_epoch 一起,参数 epochs 应被理解为 「最终轮数」。模型并不是训练了 epochs 轮,而是到第 epochs 轮停止训练。
- verbose: 日志显示模式。0,1 或 2。0 = 安静模式,1 = 进度条,2 = 每轮一行。
- callbacks: keras.callbacks.Callback 实例列表。在训练时调用的一系列回调。详见 callbacks。
- validation_data: 它可以是以下之一:验证数据的生成器或 Sequence 实例一个 (inputs, targets) 元组一个 (inputs, targets, sample_weights) 元组。
- validation_steps: 仅当 validation_data 是一个生成器时才可用。 每个 epoch 结束时验证集生成器产生的步数。它通常应该等于你的数据集的样本数量除以批量大小。可选参数 Sequence:如果未指定,将使用 len(generator) 作为步数。
- class_weight: 可选的字典,用来映射类索引(整数)到权重(浮点)值,用于加权损失函数(仅在训练期间)。这可能有助于告诉模型 「更多关注」来自代表性不足的类的样本。
- max_queue_size: 整数。生成器队列的最大尺寸。如果未指定,max_queue_size 将默认为 10。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。如果未指定,use_multiprocessing 将默认为 False。请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- shuffle: 布尔值。是否在每轮迭代之前打乱 batch 的顺序。只能与 Sequence (keras.utils.Sequence) 实例同用。在 steps_per_epoch 不为 None 是无效果。
- initial_epoch: 整数。开始训练的轮次(有助于恢复之前的训练)。
返回
一个 History 对象。其 History.history 属性是连续 epoch 训练损失和评估值,以及验证集损失和评估值的记录(如果适用)。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
例子
def generate_arrays_from_file(path):
while True:
with open(path) as f:
for line in f:
# 从文件中的每一行生成输入数据和标签的 numpy 数组
x1, x2, y = process_line(line)
yield ({‘input_1‘: x1, ‘input_2‘: x2}, {‘output‘: y})
model.fit_generator(generate_arrays_from_file(‘/my_file.txt‘),
steps_per_epoch=10000, epochs=10)
evaluate_generator
evaluate_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
在数据生成器上评估模型。
这个生成器应该返回与 test_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 生成器,生成 (inputs, targets) 或 (inputs, targets, sample_weights),或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose:日志显示模式,0 或 1。
返回
标量测试误差(如果模型只有单个输出且没有评估指标)或标量列表(如果模型具有多个输出和/或指标)。 属性 model.metrics_names 将提供标量输出的显示标签。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
predict_generator
predict_generator(generator, steps=None, max_queue_size=10, workers=1, use_multiprocessing=False, verbose=0)
为来自数据生成器的输入样本生成预测。
这个生成器应该返回与 predict_on_batch 所接收的同样的数据。
参数
- generator: 返回批量输入样本的生成器,或 Sequence (keras.utils.Sequence) 对象的实例,以避免在使用多进程时出现重复数据。
- steps: 在停止之前,来自 generator 的总步数 (样本批次)。 可选参数 Sequence:如果未指定,将使用len(generator) 作为步数。
- max_queue_size: 生成器队列的最大尺寸。
- workers: 整数。使用基于进程的多线程时启动的最大进程数。如果未指定,worker 将默认为 1。如果为 0,将在主线程上执行生成器。
- use_multiprocessing: 如果 True,则使用基于进程的多线程。 请注意,因为此实现依赖于多进程,所以不应将不可传递的参数传递给生成器,因为它们不能被轻易地传递给子进程。
- verbose: 日志显示模式, 0 或 1。
返回
预测值的 Numpy 数组。
异常
- ValueError: 如果生成器生成的数据格式不正确。
get_layer
get_layer(name=None, index=None)
根据名称(唯一)或索引值查找网络层。
如果同时提供了 name 和 index,则 index 将优先。
根据网络层的名称(唯一)或其索引返回该层。索引是基于水平图遍历的顺序(自下而上)。
参数
- name: 字符串,层的名字。
- index: 整数,层的索引。
返回
一个层实例。
异常
- ValueError: 如果层的名称或索引不正确。
Keras学习手册(五),Keras 模型-Sequential API
标签:输出 gpu on() 网络 格式 初始 必须 异常 flow
原文地址:https://www.cnblogs.com/lihanlin/p/12657729.html