caffe学习笔记6--训练自己的数据集

这一部分记录下如何用caffe训练自己的数据集,这里使用AlexNet的网络结构。

该结构及相应的solver文件在CAFFE/models/bvlc_alexnet目录下，使用train_val.prototxt和solver.prototxt两个文件

首先，在$CAFFE/examples/imagenet下面创建自己的文件夹，myimage,

因为原始的Imagenet数据集太大，我们这里使用自己的数据集，我从网上下载了两类数据集存放在myimage下的image文件夹下，文件结构：

-----images

   |-------car

   |------person

每一类存放在一个文件夹中，接下来生成txt文档，文档中包含了图片的存放路径，图片的标签，我用python来实现生成.txt文件

import os

root = os.getcwd() #获取当前路径
data = 'images'
path = os.listdir(root+'/'+ data) #显示该路径下所有文件
path.sort()
file = open('train.txt','w')

i = 0

for line in path:
str = root+'/'+ data +'/'+line
for child in os.listdir(str):
str1 = data+'/'+line+'/'+child;
d = ' %s' %(i)
t = str1 + d
file.write(t +'\n')
i=i+1

file.close()

生成的txt文本的格式如下：

images/car/101008094025552.jpg 0

images/person/5174f5a74f4f0.jpg 1

这里需要说一下，样本标签需要从0开始，否则会出现一些问题。也可以使用控制台下的命令，这个需要自己查一下，我没有用过

还需要生成val测试文件，同样的步骤。

在生成txt文件后，需要使用imagenet下的create_imagenet.sh文件生成lmdb文件。将这个文件拷贝到你自己的文件目录下，需要修改一些目录和文件名，看一下里面的内容。

#!/usr/bin/env sh
# Create the imagenet lmdb inputs
# N.B. set the path to the imagenet train + val data dirs

EXAMPLE=examples/imagenet/myimage
TOOLS=build/tools

TRAIN_DATA_ROOT=examples/imagenet/myimage/ #训练样本的存放路径
VAL_DATA_ROOT=examples/imagenet/myimage/   #测试样本的存放路径

# Set RESIZE=true to resize the images to 256x256. Leave as false if images have
# already been resized using another tool.
RESIZE=false
if $RESIZE; then
RESIZE_HEIGHT=256 #改变图片的大小为256*256
RESIZE_WIDTH=256
else
RESIZE_HEIGHT=0
RESIZE_WIDTH=0
fi
# 判断路径是否正确的提示信息
if [ ! -d "$TRAIN_DATA_ROOT" ]; then
echo "Error: TRAIN_DATA_ROOT is not a path to a directory: $TRAIN_DATA_ROOT"
echo "Set the TRAIN_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to the path" \
"where the ImageNet training data is stored."
exit 1
fi

if [ ! -d "$VAL_DATA_ROOT" ]; then
echo "Error: VAL_DATA_ROOT is not a path to a directory: $VAL_DATA_ROOT"
echo "Set the VAL_DATA_ROOT variable in create_imagenet.sh to the path" \
"where the ImageNet validation data is stored."
exit 1
fi

echo "Creating train lmdb..."

GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset \ #调用convert_imageset文件转换文件格式，后面为输入参数
--resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
--resize_width=$RESIZE_WIDTH \
--shuffle \
$TRAIN_DATA_ROOT \
$EXAMPLE/train.txt \
$EXAMPLE/train_lmdb

echo "Creating val lmdb..."

GLOG_logtostderr=1 $TOOLS/convert_imageset \
--resize_height=$RESIZE_HEIGHT \
--resize_width=$RESIZE_WIDTH \
--shuffle \
$VAL_DATA_ROOT \
$EXAMPLE/val.txt \
$EXAMPLE/val_lmdb

echo "Done."

在caffe根目录下运行：./examples/imagenet/myimage/create_imagenet.sh，文件夹中会多出两个lmdb的文件夹

其实， 对于改变图片的大小，可以在当前目录下使用：

for name in images/*/*.jpg;do convert -resize 256x256\! $name $name; done

这条命令*为通配符，上面--resize可以不要

接下来，需要对现有图片求均值：

使用imagenet中的make_imagenet_mean.sh对训练图片数据求均值，将其拷贝到你的文件目录下，修改下路径：

#!/usr/bin/env sh
# Compute the mean image from the imagenet training lmdb
# N.B. this is available in data/ilsvrc12

EXAMPLE=examples/imagenet/myimage
TOOLS=build/tools

$TOOLS/compute_image_mean $EXAMPLE/train_lmdb \ #调用compute_iamge_mean计算均值，其cpp代码在tool目录下
$EXAMPLE/imagenet_mean.binaryproto

echo "Done."

在caffe根目录下运行：./examples/imagenet/myimage/make_imagenet_mean.sh

完成之后，还需要做的事情就是修改网络的训练参数和获取文件的地址：

首先，看一下train_val.prototxt.

需要修改：

name: "AlexNet"
layer {
name: "data"
type: "Data"
top: "data"
top: "label"
include {
phase: TRAIN
}
transform_param {
mirror: true
crop_size: 227
mean_file: "examples/imagenet/myimage/imagenet_mean.binaryproto" #均值二进制文件的存放目录
}
data_param {
source: "examples/imagenet/myimage/train_lmdb" #数据的存放目录
batch_size: 50 #因为我的数据规模很小，所以批处理的数据的量我改为50。
backend: LMDB
}
}
layer {
name: "data"
type: "Data"
top: "data"
top: "label"
include {
phase: TEST
}
transform_param {
mirror: false
crop_size: 227
mean_file: "examples/imagenet/myimage/imagenet_mean.binaryproto"
}
data_param {
source: "examples/imagenet/myimage/val_lmdb"
batch_size: 50
backend: LMDB
}
}

对于solver.prototxt:

net: "examples/imagenet/myimage/train_val.prototxt"
test_iter: 10
test_interval: 100
base_lr: 0.001
lr_policy: "step"
gamma: 0.1
stepsize: 100
display: 20
max_iter: 400 #这里说一下最大迭代次数，原来文档中是45000，但是我的数据量很小，在几百次的时候loss已经比较小了，为了尽快的到训练结果，因此，所有的参数都相应有所修改。
momentum: 0.9
weight_decay: 0.0005
snapshot: 200
snapshot_prefix: "examples/imagenet/myimage"
solver_mode: CPU #我这里使用cpu，自作的，慢的要死.

关于这两个文件的解释，可以看我之前写的博客，

修改完成后，可以开始训练了：

将train_caffenet.sh放到自己的文件目录下，

#!/usr/bin/env sh

./build/tools/caffe train \
--solver=examples/imagenet/myimage/solver.prototxt

在CAFFE根目录下运行：./examples/imagenet/myimage/train_caffenet.sh

这里需要注意，所有的执行语句一定是在根目录下，否则会报错，除非你在配置文件时候更改路径！

这样，训练过程就开始了，

稍微描述一下执行过程：

首先，初始化参数：输出solver.prototxt中的内容：

然后，初始化网络结构，就是train_val中的内容，这个可以在上个输出网络初始化过程中看出来。

接下来就是进入训练过程。

在我的训练过程中：

刚开始训练时：

I0418 09:38:17.902889   504 solver.cpp:409]     Test net output #0: accuracy = 0
I0418 09:38:17.902942   504 solver.cpp:409]     Test net output #1: loss = 6.93296 (* 1 = 6.93296 loss)

在进过一段时间的迭代后：loss减少，但是真确率提高。至于正确率，估计是我的数据的问题

I0418 10:53:33.159943   504 solver.cpp:409]     Test net output #0: accuracy = 1
I0418 10:53:33.159999   504 solver.cpp:409]     Test net output #1: loss = 0.0103494 (* 1 = 0.0103494 loss)

还有一个要注意的是，在alexnet的训练中，lr不是固定的，在sovler中设置，这个可以观察一下控制台的输出。

最后要说的是，这里只是向走一遍训练的过程，但是网路的训练肯定是不充分的。

另外，我是将所有的文件都放在自己的目录下吗，也可以不放，但是要注意文件的路径。

补充记录两个问题：

1.gpu训练,运行过程中如果出现报错：

Check failed: error == cudaSuccess (2 vs. 0) out of memory这个问题很可能是你的网络结构中batch_size的值太大的原因,改小一点就没有问题
2. 迭代过程中出现 loss=-nan

这个问题可能比较多,说明学习率的值设的太大,改小一点再尝试.