Tensorflow数据读取机制剖析

展示如何将数据输入到计算图中

Tensorflow数据读取机制剖析

Dataset可以看作是相同类型“元素”的有序列表,在实际使用时,单个元素可以是向量、字符串、图片甚至是tuple或dict。

数据集对象实例化:

dataset=tf.data.Dataset.from_tensor_slice(<data>)

迭代器对象实例化:

iterator=dataset.make_one_shot_iterator() one_element=iterator.get_next()

读取结束异常:如果一个dataset中的元素被读取完毕,再尝试sess.run(one_element)的话,会抛出tf.errors.OutOfRangeError异常,这个行为与使用队列方式读取数据是一致的。

高维数据集的使用

tf.data.Dataset.from_tensor_slices真正作用是切分传入Tensor的第一个维度,生成相应的dataset,即第一维表明数据集中数据的数量,之后切分batch等操作均以第一维为基础。

dataset=tf.data.Dataset.from_tensor_slices(np.random.uniform((5,2))) iterator=dataset.make_one_shot_iterator() one_element=iterator.get_next() with tf.Session(config=config) as sess: try: while True: print(sess.run(one_element)) except tf.errors.OutOfRangeError as e: print('end~')

输出:

[0.1,0.2] [0.3,0.2] [0.1,0.6] [0.4,0.3] [0.5,0.2] tuple组合数据 dataset=tf.data.Dataset.from_tensor_slices((np.array([1.,2.,3.,4.,5.]), np.random.uniform(size=(5,2)))) iterator=dataset.make_one_shot_iterator() one_element=iterator.get_next() with tf.Session() as sess: try: while True: print(sess.run(one_element)) except tf.errors.OutOfRangeError: print('end~')

输出:

(1.,array(0.1,0.3)) (2.,array(0.2,0.4)) ... 数据集处理方法

Dataset支持一类特殊操作:Transformation。一个Dataset通过Transformation变成一个新的Dataset。常用的Transformation:

map

batch

shuffle

repeat

其中,

模拟读入磁盘图片及其Label示例 def _parse_function(filename,label): # 接受单个元素,转换为目标 img_string=tf.read_file(filename) img_decoded=tf.image.decode_images(img_string) img_resized=tf.image.resize_images(image_decoded,[28,28]) return image_resized,label filenames=tf.constant(['data/img1.jpg','data/img2.jpg',...]) labels=tf.constant([1,3,...]) dataset=tf.data.Dataset.from_tensor_slices((filenames,labels)) dataset=dataset.map(_parse_function) # num_parallel_calls 并行 dataset=dataset.shuffle(buffer_size=1000).batch_size(32).repeat(10) 更多Dataset创建方法

tf.data.TextLineDataset():函数输入一个文件列表,输出一个Dataset。dataset中的每一个元素对应文件中的一行,可以使用该方法读入csv文件。

tf.data.FixedLengthRecordDataset():函数输入一个文件列表和record_bytes参数,dataset中每一个元素是文件中固定字节数record_bytes的内容,可用来读取二进制保存的文件,如CIFAR10。

tf.data.TFRecordDataset():读取TFRecord文件,dataset中每一个元素是一个TFExample。

更多Iterator创建方法

最简单的创建Iterator方法是通过dataset.make_one_shot_iterator()创建一个iterator。

除了这种iterator之外,还有更复杂的Iterator:

initializable iterator

reinitializable iterator

feedable iterator

其中,initializable iterator方法要在使用前通过sess.run()进行初始化,initializable iterator还可用于读入较大数组。在使用tf.data.Dataset.from_tensor_slices(array)时,实际上发生的事情是将array作为一个tf.constants保存到了计算图中,当array很大时,会导致计算图变得很大,给传输保存带来不便,这时可以使用一个placeholder取代这里的array,并使用initializable iterator,只在需要时将array传进去,这样即可避免将大数组保存在图里。

features_placeholder=tf.placeholder(<features.dtype>,<features.shape>) labels_placeholder=tf.placeholder(<labels.dtype>,<labels.shape>) dataset=tf.data.Dataset.from_tensor_slices((features_placeholder,labels_placeholder)) iterator=dataset.make_initializable_iterator() next_element=iterator.get_next() sess.run(iterator.initializer,feed_dict={features_placeholder:features,labels_placeholder:labels}) Tensorflow内部读取机制

Tensorflow数据读取机制剖析

对于文件名队列,使用tf.train.string_input_producer()函数,tf.train.string_input_producer()还有两个重要参数,num_epoches和shuffle

内存队列不需要我们建立,只需要使用reader对象从文件名队列中读取数据即可,使用tf.train.start_queue_runners()函数启动队列,填充两个队列的数据。

with tf.Session() as sess: filenames=['A.jpg','B.jpg','C.jpg'] filename_queue=tf.train.string_input_producer(filenames,shuffle=True,num_epoch=5) reader=tf.WholeFileReader() key,value=reader.read(filename_queue) # tf.train.string_input_producer()定义了一个epoch变量,需要对其进行初始化 tf.local_variables_initializer().run() threads=tf.train.start_queue_runners(sess=sess) i=0 while True: i+=1 image_data=sess.run(value) with open('reader/test_%d.jpg'%i,'wb') as f: f.write(image_data)

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