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tensorflow 恢复(restore)模型的两种方式

tensorflow 恢复(restore)模型的两种方式

作者: AI算法_图哥 | 来源:发表于2019-08-03 14:04 被阅读0次
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    1. 介绍

    首先我们要理解TensorFlow的一个规则,首先构建计算图(graph),然后初始化graph中的data,这两步是分开的。

    2. 如何恢复模型

    有两种方式(这两种方式有比较大的不同):

    2.1 重新使用代码构建图

    举个例子(完整代码):

    def build_graph():
        w1 = tf.Variable([1,3,10,15],name='W1',dtype=tf.float32)
        w2 = tf.Variable([3,4,2,18],name='W2',dtype=tf.float32)
        w3 = tf.placeholder(shape=[4],dtype=tf.float32,name='W3')
        w4 = tf.Variable([100,100,100,100],dtype=tf.float32,name='W4')
        add = tf.add(w1,w2,name='add')
        add1 = tf.add(add,w3,name='add1')
        return w3,add1
    
    with tf.Session() as sess:
        ckpt_state = tf.train.get_checkpoint_state('./temp/')
        if ckpt_state:
            w3,add1=build_graph()
            saver = tf.train.Saver()
            saver.restore(sess, ckpt_state.model_checkpoint_path)
        else:
            w3,add1=build_graph()
            init_op = tf.group(tf.global_variables_initializer(),tf.local_variables_initializer())
            sess.run(init_op)
            saver = tf.train.Saver()
        a = sess.run(add1,feed_dict={
                w3:[1,2,3,4]
            })
        print(a)
        saver.save(sess,'./temp/model')
    

    上面的流程很简单,首先build_graph(),然后如果有ckpt文件就从该文件中读取数据,否则用sess.run(init_op)初始化数据。

    那么第一种restore方法就出来了:

    build_graph()
    saver = tf.train.Saver()
    saver.restore(sess, ckpt_state.model_checkpoint_path)
    

    首先build graph,等于是将图重新建立了一遍,和之前图的一样,然后将ckpt文件里的数据restore到图里的变量里。

    当然,在build graph的过程中,你可以在原有的图里加一些变量,但是加的变量一定要初始化,但是要注意到一个问题,如果使用:

    init_op = tf.group(tf.global_variables_initializer(),tf.local_variables_initializer())
    sess.run(init_op)
    

    这种方式时,如果定义init_op时的graph中已经存在原有图的变量,那么sess.run(init_op)会将加载进来的数据清空。

    为了解决这个问题,两种方式:

    1. 新定义的变量放在init_op之前,在init_op之后restore(注意,加载好变量后才run(init_op)同样会覆盖)
      即,init_op得到当前图中的所有变量,sess.run(init_op)对init_op中的变量进行初始化,所以什么时候定义init_op和什么时候运行run(init_op)都很重要

    2. 只初始化未初始化的变量

    def get_uninitialized_variables(sess):
    global_vars = tf.global_variables()
    
    # print([str(i.name) for i in global_vars])
    
    is_not_initialized = sess.run([tf.is_variable_initialized(var) for var in global_vars])
    not_initialized_vars = [v for (v, f) in zip(global_vars, is_not_initialized) if not f]
    print([str(i.name) for i in not_initialized_vars])
    return not_initialized_vars
    sess.run(tf.variables_initializer(get_uninitialized_variables(sess)))
    

    PS:注意saver = tf.train.Saver()要定义在图构建完成之后

    ​ 即将被restore的变量不用初始化,但是只有在restore之后,这些变量才会被初始化,所以在restore之前运行这些值会报没有初始化的错。

    2.2 利用保存的.meta文件恢复图

    参考:Tensorflow如何保存、读取model (即利用训练好的模型测试新数据的准确度)

    上面的方式适用于断点续训,且自己有构建图的完整代码,如果我要用别人的网络(fine tune),或者在自己原有网络上修改(即修改原有网络的某个部分),那么将网络的图重新构建一遍会很麻烦,那么我们可以直接从.meta文件中加载网络结构。

    2.2.1 get_tensor_by_name

    完整代码:

    def build_graph():
        w1 = tf.Variable([1,3,10,15],name='W1',dtype=tf.float32)
        w2 = tf.Variable([3,4,2,18],name='W2',dtype=tf.float32)
        w3 = tf.placeholder(shape=[4],dtype=tf.float32,name='W3')
        w4 = tf.Variable([100,100,100,100],dtype=tf.float32,name='W4')
        add = tf.add(w1,w2,name='add')
        add1 = tf.add(add,w3,name='add1')
        return w3,add1
    
    with tf.Session() as sess:
        ckpt_state = tf.train.get_checkpoint_state('./temp/')
        if ckpt_state:
            saver = tf.train.import_meta_graph('./temp/model.meta')
            graph = tf.get_default_graph()
            w3 = graph.get_tensor_by_name('W3:0')
            add1 = graph.get_tensor_by_name('add1:0')
            saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./temp/'))
            print(sess.run(tf.get_collection('w1')[0]))
        else:
            w3,add1=build_graph()
            init_op = tf.group(tf.global_variables_initializer(),tf.local_variables_initializer())
            sess.run(init_op)
            saver = tf.train.Saver()
        a = sess.run(add1,feed_dict={
                w3:[1,2,3,4]
            })
        print(a)
        saver.save(sess,'./temp/model')
    

    上面使用了import_meta_graph()来加载图,并用restore给变量赋值。

    通过get_tensor_by_name来获取保存的图中的op或变量,之后可以对获取的值进行操作,如果之后save的话,也会将import_meta_graph()中图引用的部分保存下来。

    2.2.2

    def build_graph():
        w1 = tf.Variable([1,3,10,15],name='W1',dtype=tf.float32)
        w2 = tf.Variable([3,4,2,18],name='W2',dtype=tf.float32)
        w3 = tf.placeholder(shape=[4],dtype=tf.float32,name='W3')
        w4 = tf.Variable([100,100,100,100],dtype=tf.float32,name='W4')
        add = tf.add(w1,w2,name='add')
        add1 = tf.add(add,w3,name='add1')
        tf.add_to_collection('w1','W1:0')
        tf.add_to_collection('w3',w3)
        tf.add_to_collection('add1',add1)
        return w3,add1
    
    with tf.Session() as sess:
        ckpt_state = tf.train.get_checkpoint_state('./temp/')
        if ckpt_state:
            saver = tf.train.import_meta_graph('./temp/model.meta')
            w3 = tf.get_collection('w3')[0]
            add1 = tf.get_collection('add1')[0]
            # run init_op before restore
            saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./temp/'))
        else:
            w3,add1=build_graph()
            init_op = tf.group(tf.global_variables_initializer(),tf.local_variables_initializer())
            sess.run(init_op)
            saver = tf.train.Saver()
        a = sess.run(add1,feed_dict={
                w3:[1,2,3,4]
            })
        print(a)
        saver.save(sess,'./temp/model')
    

    通过import_meta_graph引进图,通过get_collection获得变量,其实和get_tensor_by_name差不多,但是可能会更方便一点。

    3. 总结

    总的来说,两种方式都是先构造好图,然后通过restore来给图里的变量赋值。

    一个常见的问题是,要引入新的变量,对以前的图进行改造,那么如何初始化新的变量且不覆盖原来的数据?

    • 可以先啥都不管把所有的图相关的部分构造好后,得到init_op,然后在restore前run(init_op)
    • 对未初始化的变量进行初始化

    4. 最后

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