tensorflow保存模型和加载模型的方法(Python和Android)

忘是亡心i 2022-05-27 23:20 463阅读 0赞

## tensorflow保存模型和加载模型的方法(Python和Android) ##

### 一、tensorflow保存模型的几种方法： ###

### (1) tf.train.saver()保存模型 ###

使用 tf.train.saver()保存模型，该方法保存模型文件的时候会产生多个文件，会把计算图的结构和图上参数取值分成了不同的文件存储。这种方法是在TensorFlow中是最常用的保存方式。

例如：

import tensorflow as tf
    # 声明两个变量
    v1 = tf.Variable(tf.random_normal([1, 2]), name="v1")
    v2 = tf.Variable(tf.random_normal([2, 3]), name="v2")
    init_op = tf.global_variables_initializer() # 初始化全部变量
    saver = tf.train.Saver() # 声明tf.train.Saver类用于保存模型
    with tf.Session() as sess:
        sess.run(init_op)
        print("v1:", sess.run(v1)) # 打印v1、v2的值一会读取之后对比
        print("v2:", sess.run(v2))
        saver_path = saver.save(sess, "save/model.ckpt")  # 将模型保存到save/model.ckpt文件
        print("Model saved in file:", saver_path)

运行后，会在save目录下保存了四个文件：

![70][]

**    其中**

*  checkpoint是检查点文件，文件保存了一个目录下所有的模型文件列表；
 *  model.ckpt.meta文件保存了TensorFlow计算图的结构，可以理解为神经网络的网络结构，该文件可以被 tf.train.import\_meta\_graph 加载到当前默认的图来使用。
 *  ckpt.data ： 保存模型中每个变量的取值

> `参考资料： https://blog.csdn.net/michael_yt/article/details/74737489`
> 
> [https://blog.csdn.net/lwplwf/article/details/62419087][https_blog.csdn.net_lwplwf_article_details_62419087]

### (2)tf.train.write\_graph() ###

使用 tf.train.write\_graph()保存模型，该方法只是保存了模型的结构，并不保存训练完毕的参数值。

### (3)convert\_variables\_to\_constants固化模型结构 ###

很多时候，我们需要将TensorFlow的模型导出为单个文件（同时包含模型结构的定义与权重），方便在其他地方使用（如在Android中部署网络）。利用tf.train.write\_graph()默认情况下只导出了网络的定义（没有权重），而利用tf.train.Saver().save()导出的文件graph\_def与权重是分离的，因此需要采用别的方法。 我们知道，graph\_def文件中没有包含网络中的Variable值（通常情况存储了权重），但是却包含了constant值，所以如果我们能把Variable转换为constant，即可达到使用一个文件同时存储网络架构与权重的目标。

TensoFlow为我们提供了convert\_variables\_to\_constants()方法，该方法可以固化模型结构，将计算图中的变量取值以常量的形式保存。而且保存的模型可以移植到Android平台。

> **    参考资料：**  
>     【1】https://blog.csdn.net/sinat\_29957455/article/details/78511119
> 
>     【2】这里主要实现第三种方法，因为该方法保存的模型可以移植到Android平台运行。以下Python代码，都共享在
> 
>     [  Github][Github]：[https://github.com/PanJinquan/tensorflow-learning-tutorials/tree/master/MNIST-Demo][Github]；
> 
>     【3】移植Android的详细过程可参考本人的另一篇博客资料《[将tensorflow MNIST训练模型移植到Android][tensorflow MNIST_Android]》：
> 
> *       https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/79672257*

### 二、训练和保存模型 ###

以MNIST手写数字识别为例，这里首先使用Python版的TensorFlow实现SoftMax Regression分类器，并将训练好的模型的网络拓扑结构和参数保存为pb文件，其中convert\_variables\_to\_constants函数，会将计算图中的变量取值以常量的形式保存：https://blog.csdn.net/sinat\_29957455/article/details/78511119

#coding=utf-8
    from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
    import tensorflow as tf
    from tensorflow.python.framework import graph_util
    print('tensortflow:{0}'.format(tf.__version__))
    
    mnist = input_data.read_data_sets("Mnist_data/", one_hot=True)
    
    #create model
    with tf.name_scope('input'):
        x = tf.placeholder(tf.float32,[None,784],name='x_input')#输入节点名：x_input
        y_ = tf.placeholder(tf.float32,[None,10],name='y_input')
    with tf.name_scope('layer'):
        with tf.name_scope('W'):
            #tf.zeros([3, 4], tf.int32) ==> [[0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0]]
            W = tf.Variable(tf.zeros([784,10]),name='Weights')
        with tf.name_scope('b'):
            b = tf.Variable(tf.zeros([10]),name='biases')
        with tf.name_scope('W_p_b'):
            Wx_plus_b = tf.add(tf.matmul(x, W), b, name='Wx_plus_b')
    
        y = tf.nn.softmax(Wx_plus_b, name='final_result')
    
    # 定义损失函数和优化方法
    with tf.name_scope('loss'):
        loss = -tf.reduce_sum(y_ * tf.log(y))
    with tf.name_scope('train_step'):
        train_step = tf.train.GradientDescentOptimizer(0.01).minimize(loss)
        print(train_step)
    # 初始化
    sess = tf.InteractiveSession()
    init = tf.global_variables_initializer()
    sess.run(init)
    # 训练
    for step in range(100):
        batch_xs,batch_ys =mnist.train.next_batch(100)
        train_step.run({x:batch_xs,y_:batch_ys})
        # variables = tf.all_variables()
        # print(len(variables))
        # print(sess.run(b))
    
    # 测试模型准确率
    pre_num=tf.argmax(y,1,output_type='int32',name="output")#输出节点名：output
    correct_prediction = tf.equal(pre_num,tf.argmax(y_,1,output_type='int32'))
    accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction,tf.float32))
    a = accuracy.eval({x:mnist.test.images,y_:mnist.test.labels})
    print('测试正确率：{0}'.format(a))
    
    # 保存训练好的模型
    #形参output_node_names用于指定输出的节点名称,output_node_names=['output']对应pre_num=tf.argmax(y,1,name="output"),
    output_graph_def = graph_util.convert_variables_to_constants(sess, sess.graph_def,output_node_names=['output'])
    with tf.gfile.FastGFile('model/mnist.pb', mode='wb') as f:#’wb’中w代表写文件，b代表将数据以二进制方式写入文件。
        f.write(output_graph_def.SerializeToString())
    sess.close()
    
    # 注：
    # convert_variables_to_constants函数，会将计算图中的变量取值以常量的形式保存：https://blog.csdn.net/sinat_29957455/article/details/78511119

### 三、加载和测试 ###

批量测试：

import tensorflow as tf
    import numpy as np
    from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
    from PIL import Image
    import matplotlib
    import matplotlib.pyplot as plt
    
    #模型路径
    model_path = 'model/mnist.pb'
    #测试数据
    mnist = input_data.read_data_sets("Mnist_data/", one_hot=True)
    x_test = mnist.test.images
    x_labels = mnist.test.labels;
    
    with tf.Graph().as_default():
        output_graph_def = tf.GraphDef()
        with open(model_path, "rb") as f:
            output_graph_def.ParseFromString(f.read())
            tf.import_graph_def(output_graph_def, name="")
    
        with tf.Session() as sess:
            tf.global_variables_initializer().run()
            # x_test = x_test.reshape(1, 28 * 28)
            input_x = sess.graph.get_tensor_by_name("input/x_input:0")
            output = sess.graph.get_tensor_by_name("output:0")
    
            # 【1】下面是进行批量测试----------------------------------------------------------
            pre_num = sess.run(output, feed_dict={input_x: x_test})#利用训练好的模型预测结果
            #结果批量测试的准确率
            correct_prediction = tf.equal(pre_num, tf.argmax(x_labels, 1,output_type='int32'))
            accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32))
            acc = sess.run(accuracy, feed_dict={input_x: x_test})
            # a = accuracy.eval({x: mnist.test.images, y_: mnist.test.labels})
            print('测试正确率：{0}'.format(acc))
    
            #【2】下面是进行单张图片的测试-----------------------------------------------------
            testImage=x_test[0];
            test_input = testImage.reshape(1, 28 * 28)
    
            pre_num = sess.run(output, feed_dict={input_x: test_input})#利用训练好的模型预测结果
            print('模型预测结果为：',pre_num)
            #显示测试的图片
            testImage = testImage.reshape(28, 28)
            testImage=np.array(testImage * 255, dtype="int32")
            fig = plt.figure(), plt.imshow(testImage, cmap='binary')  # 显示图片
            plt.title("prediction result:"+str(pre_num))
            plt.show()
            #保存测定的图片
            testImage = Image.fromarray(testImage)
            testImage = testImage.convert('L')
            testImage.save("data/test_image.jpg")
            # matplotlib.image.imsave('data/name.jpg', im)
            sess.close()

单个样本测试：

import tensorflow as tf
    import numpy as np
    from PIL import Image
    import matplotlib.pyplot as plt
    
    #模型路径
    model_path = 'model/mnist.pb'
    #测试图片
    testImage = Image.open("data/test_image.jpg");
    
    with tf.Graph().as_default():
        output_graph_def = tf.GraphDef()
        with open(model_path, "rb") as f:
            output_graph_def.ParseFromString(f.read())
            tf.import_graph_def(output_graph_def, name="")
    
        with tf.Session() as sess:
            tf.global_variables_initializer().run()
            # x_test = x_test.reshape(1, 28 * 28)
            input_x = sess.graph.get_tensor_by_name("input/x_input:0")
            output = sess.graph.get_tensor_by_name("output:0")
    
            #对图片进行测试
            testImage=testImage.convert('L')
            testImage = testImage.resize((28, 28))
            test_input=np.array(testImage)
            test_input = test_input.reshape(1, 28 * 28)
            pre_num = sess.run(output, feed_dict={input_x: test_input})#利用训练好的模型预测结果
            print('模型预测结果为：',pre_num)
            #显示测试的图片
            # testImage = test_x.reshape(28, 28)
            fig = plt.figure(), plt.imshow(testImage,cmap='binary')  # 显示图片
            plt.title("prediction result:"+str(pre_num))
            plt.show()

读取图片进行测试：

import tensorflow as tf
    import numpy as np
    import matplotlib.pyplot as plt
    import cv2 as cv
    #模型路径
    model_path = 'model/mnist.pb'
    #测试图片
    testImage = cv.imread("data/test_image.jpg");
    
    with tf.Graph().as_default():
        output_graph_def = tf.GraphDef()
        with open(model_path, "rb") as f:
            output_graph_def.ParseFromString(f.read())
            tf.import_graph_def(output_graph_def, name="")
    
        with tf.Session() as sess:
            tf.global_variables_initializer().run()
            # x_test = x_test.reshape(1, 28 * 28)
            input_x = sess.graph.get_tensor_by_name("input/x_input:0")
            output = sess.graph.get_tensor_by_name("output:0")
    
            #对图片进行测试
            testImage=cv.cvtColor(testImage, cv.COLOR_BGR2GRAY)
            testImage=cv.resize(testImage,dsize=(28, 28))
            test_input=np.array(testImage)
            test_input = test_input.reshape(1, 28 * 28)
            pre_num = sess.run(output, feed_dict={input_x: test_input})#利用训练好的模型预测结果
            print('模型预测结果为：',pre_num)
            # cv.imshow("image",testImage)
            # cv.waitKey(0)
            #显示测试的图片
            fig = plt.figure(), plt.imshow(testImage,cmap='binary')  # 显示图片
            plt.title("prediction result:"+str(pre_num))
            plt.show()

[源码Github][Github 1]：https://github.com/PanJinquan/MNIST-TensorFlow-Python

上面TensorFlow保存训练好的模型，可以移植到Android，详细过程可以参考另一篇博客资料《[将tensorflow MNIST训练模型移植到Android][tensorflow MNIST_Android]》：https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/79672257

[70]: /images/20220528/7a05e799ef0a46ce8f3f8691decc66a5.png
[https_blog.csdn.net_lwplwf_article_details_62419087]: https://blog.csdn.net/lwplwf/article/details/62419087
[Github]: https://github.com/PanJinquan/tensorflow-learning-tutorials/tree/master/MNIST-Demo
[tensorflow MNIST_Android]: https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/79672257
[Github 1]: https://github.com/PanJinquan/MNIST-TensorFlow-Python