【Tensorflow】Googleの機械学習ツールTensorflowを使ってみよう④

前回はTensorflowのチュートリアルとして、
MNIST For ML Beginnersを試してみました。

今回はDeep MNIST for Expertsを試します。

前回との違いは、Deep Learningを使っているところです。
そのため、精度が上がっています。

動いたソースコードは以下になります。

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

# TensorFlowを使うことを宣言する（インポート）
import tensorflow as tf
sess = tf.InteractiveSession()

# MNISTに必要なデータを取得し、宣言する（インポート）
from tensorflow.examples.tutorials.mnist import input_data
mnist = input_data.read_data_sets("MNIST_data/", one_hot=True)

def weight_variable(shape):
  initial = tf.truncated_normal(shape, stddev=0.1)
  return tf.Variable(initial)

def bias_variable(shape):
  initial = tf.constant(0.1, shape=shape)
  return tf.Variable(initial)

def conv2d(x, W):
  return tf.nn.conv2d(x, W, strides=[1, 1, 1, 1], padding='SAME')

def max_pool_2x2(x):
  return tf.nn.max_pool(x, ksize=[1, 2, 2, 1],
                        strides=[1, 2, 2, 1], padding='SAME')

# 数字画像(28 pixels × 28 pixels = 784個の数字)を領域を供給する
x = tf.placeholder("float",[None,784])
# 正解データ　ラベル
y_ = tf.placeholder("float",[None,10])

# First Convolutional Layer
W_conv1 = weight_variable([5, 5, 1, 32])
b_conv1 = bias_variable([32])

x_image = tf.reshape(x, [-1,28,28,1])

h_conv1 = tf.nn.relu(conv2d(x_image, W_conv1) + b_conv1)
h_pool1 = max_pool_2x2(h_conv1)

# Second Convolutional Layer
W_conv2 = weight_variable([5, 5, 32, 64])
b_conv2 = bias_variable([64])

h_conv2 = tf.nn.relu(conv2d(h_pool1, W_conv2) + b_conv2)
h_pool2 = max_pool_2x2(h_conv2)

# Densely Connected Layer
W_fc1 = weight_variable([7 * 7 * 64, 1024])
b_fc1 = bias_variable([1024])

h_pool2_flat = tf.reshape(h_pool2, [-1, 7*7*64])
h_fc1 = tf.nn.relu(tf.matmul(h_pool2_flat, W_fc1) + b_fc1)

# Dropout
keep_prob = tf.placeholder(tf.float32)
h_fc1_drop = tf.nn.dropout(h_fc1, keep_prob)

# Readout Layer
W_fc2 = weight_variable([1024, 10])
b_fc2 = bias_variable([10])

y_conv=tf.nn.softmax(tf.matmul(h_fc1_drop, W_fc2) + b_fc2)

# Train and Evaluate the Model
cross_entropy = tf.reduce_mean(-tf.reduce_sum(y_ * tf.log(y_conv), reduction_indices=[1]))
train_step = tf.train.AdamOptimizer(1e-4).minimize(cross_entropy)
correct_prediction = tf.equal(tf.argmax(y_conv,1), tf.argmax(y_,1))
accuracy = tf.reduce_mean(tf.cast(correct_prediction, tf.float32))
sess.run(tf.initialize_all_variables())
for i in range(20000):
  batch = mnist.train.next_batch(50)
  if i%100 == 0:
    train_accuracy = accuracy.eval(feed_dict={
        x:batch[0], y_: batch[1], keep_prob: 1.0})
    print("step %d, training accuracy %g"%(i, train_accuracy))
  train_step.run(feed_dict={x: batch[0], y_: batch[1], keep_prob: 0.5})

#print("test accuracy %g"%accuracy.eval(feed_dict={x: mnist.test.images, y_: mnist.test.labels, keep_prob: 1.0}))
# メモリ不足に陥るためテスト画像を1000枚に減らした。
testbatch = mnist.test.next_batch(1000)
print("test accuracy %g"%accuracy.eval(feed_dict={x: testbatch[0], y_: testbatch[1], keep_prob: 1.0}))

正直、各関数が何をしているかは把握できていません(^_^;
詳細を知りたい方は、
英語ですがDeep MNIST for Expertsを読んでいただくと良いかと思います。

実行結果は以下になります。
　#処理が終わるまで数十分かかったので、
　#学習数を減らしたほうが良いかもしれません。

精度が99.1％ということで、
MNIST For ML Beginnersの91.3％から精度が上がっていることがわかりますね！

Extracting MNIST_data/train-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/train-labels-idx1-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/t10k-images-idx3-ubyte.gz
Extracting MNIST_data/t10k-labels-idx1-ubyte.gz
step 0, training accuracy 0.14
step 100, training accuracy 0.84
step 200, training accuracy 0.94
step 300, training accuracy 0.88
step 400, training accuracy 0.98
step 500, training accuracy 0.94
---**中略**---
step 19500, training accuracy 1
step 19600, training accuracy 1
step 19700, training accuracy 0.98
step 19800, training accuracy 1
step 19900, training accuracy 1
test accuracy 0.991