Keras入门(二)模型的保存、读取及加载

 本文将会介绍如何利用Keras来实现模型的保存、读取以及加载。

  本文使用的模型为解决IRIS数据集的多分类问题而设计的深度神经网络(DNN)模型,模型的结构示意图如下:

DNN模型结构示意图

具体的模型参数可以参考文章:Keras入门(一)搭建深度神经网络(DNN)解决多分类问题

模型保存

  Keras使用HDF5文件系统来保存模型。模型保存的方法很容易,只需要使用save()方法即可。
  以Keras入门(一)搭建深度神经网络(DNN)解决多分类问题中的DNN模型为例,整个模型的变量为model,我们设置模型共训练10次,在原先的代码中加入Python代码即可保存模型:

    # save model     print("Saving model to disk \n")     mp = "E://logs/iris_model.h5"     model.save(mp)

保存的模型文件(iris_model.h5)如下:

iris_model.h5

模型读取

  保存后的iris_model.h5以HDF5文件系统的形式储存,在我们使用Python读取h5文件里面的数据之前,我们先用HDF5的可视化工具HDFView来查看里面的数据:

HDFView查看到的模型数据

  我们感兴趣的是这个模型中的各个神经层之间的连接权重及偏重,也就是上图中的红色部分,model_weights里面包含了各个神经层之间的连接权重及偏重,分别位于dense_1,dense_2,dense_3中。蓝色部分为dense_3/dense_3/kernel:0的数据,即最后输出层的连接权重矩阵。
  有了对模型参数的直观认识,我们要做的下一步工作就是读取各个神经层之间的连接权重及偏重。我们使用Python的h5py这个模块来这个iris_model.h5这个文件。关于h5py的快速入门指南,可以参考文章:h5py快速入门指南
  使用以下Python代码可以读取各个神经层之间的连接权重及偏重数据:

import h5py  # 模型地址 MODEL_PATH = 'E://logs/iris_model.h5'  # 获取每一层的连接权重及偏重 print("读取模型中...") with h5py.File(MODEL_PATH, 'r') as f:     dense_1 = f['/model_weights/dense_1/dense_1']     dense_1_bias =  dense_1['bias:0'][:]     dense_1_kernel = dense_1['kernel:0'][:]      dense_2 = f['/model_weights/dense_2/dense_2']     dense_2_bias = dense_2['bias:0'][:]     dense_2_kernel = dense_2['kernel:0'][:]      dense_3 = f['/model_weights/dense_3/dense_3']     dense_3_bias = dense_3['bias:0'][:]     dense_3_kernel = dense_3['kernel:0'][:]  print("第一层的连接权重矩阵:\n%s\n"%dense_1_kernel) print("第一层的连接偏重矩阵:\n%s\n"%dense_1_bias) print("第二层的连接权重矩阵:\n%s\n"%dense_2_kernel) print("第二层的连接偏重矩阵:\n%s\n"%dense_2_bias) print("第三层的连接权重矩阵:\n%s\n"%dense_3_kernel) print("第三层的连接偏重矩阵:\n%s\n"%dense_3_bias)

输出的结果如下:

读取模型中... 第一层的连接权重矩阵: [[ 0.04141677  0.03080632 -0.02768146  0.14334357  0.06242227]  [-0.41209617 -0.77948487  0.5648218  -0.699587   -0.19246106]  [ 0.6856315   0.28241938 -0.91930366 -0.07989818  0.47165248]  [ 0.8655262   0.72175753  0.36529952 -0.53172135  0.26573092]]  第一层的连接偏重矩阵: [-0.16441862 -0.02462054 -0.14060321  0.         -0.14293939]  第二层的连接权重矩阵: [[ 0.39296603  0.01864707  0.12538083  0.07935872  0.27940807 -0.4565802 ]  [-0.34312084  0.6446907  -0.92546445 -0.00538039  0.95466876 -0.32819661]  [-0.7593299  -0.07227057  0.20751365  0.40547106  0.35726753  0.8884158 ]  [-0.48096     0.11294878 -0.29462305 -0.410536   -0.23620337 -0.72703975]  [ 0.7666149  -0.41720924  0.29576775 -0.6328017   0.43118536  0.6589351 ]]  第二层的连接偏重矩阵: [-0.1899569   0.         -0.09710662 -0.12964155 -0.26443157  0.6050924 ]  第三层的连接权重矩阵: [[-0.44450542  0.09977101  0.12196152]  [ 0.14334357  0.18546402 -0.23861367]  [-0.7284191   0.7859063  -0.878823  ]  [ 0.0876545   0.51531947  0.09671918]  [-0.7964963  -0.16435687  0.49531657]  [ 0.8645698   0.4439873   0.24599855]]  第三层的连接偏重矩阵: [ 0.39192322 -0.1266532  -0.29631865]

值得注意的是,我们得到的这些矩阵的数据类型都是numpy.ndarray。
  OK,既然我们已经得到了各个神经层之间的连接权重及偏重的数据,那我们能做什么呢?当然是去做一些有趣的事啦,那就是用我们自己的方法来实现新数据的预测向量(softmax函数作用后的向量)。so, really?
  新的输入向量为[6.1, 3.1, 5.1, 1.1],使用以下Python代码即可输出新数据的预测向量:

import h5py import numpy as np  # 模型地址 MODEL_PATH = 'E://logs/iris_model.h5'  # 获取每一层的连接权重及偏重 print("读取模型中...") with h5py.File(MODEL_PATH, 
                        
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