カテゴリー: 機械学習

前回の記事の続きを書いていきます。

Kerasで pix2pixをアプリケーション化するまでに実施したことver1

前回までで、既存のpix2pixモデルを活用して、トレーニングと検証データを生成することが出来ました。
今回は、学習モデルを保存して、外部のnewデータでpix2pixで予測データを出力していきたいと思います。

引き続き、細かい部分の理解は疎い状態ですが、既存のコードを参考にさせて貰いつついきたいと思います。

大きな流れとしては、
( 1 )：外部の画像データをDataSetへ変換
( 2 )：学習完了したタイミングで、generator modelを活用して、(1)の画像データを用いてgeneratorで画像変換を実行

( 1 )：外部の画像データをDataSetへ変換

imagesSubDataフォルダを作成して、画像データを入れます。

非常に煩雑、かつ、img2h5.pyとほぼ同等ですが、
img2h5_vakidationDataset.py　を新しくファイルとして追加します。
※コードは下記

import numpy as np
import glob
import argparse
import h5py
import matplotlib.pyplot as plt

from keras.preprocessing.image import load_img, img_to_array
import cv2

def main():
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument('--inpath', '-i', required=True)
    parser.add_argument('--outpath', '-o', required=True)
    parser.add_argument('--trans', '-t', default='gray')
    args = parser.parse_args()

    finders = glob.glob(args.inpath+'/*')
    print(finders)
    imgs = []
    gimgs = []
    for finder in finders:
        files = glob.glob(finder+'/*')
        for imgfile in files:
            img = load_img(imgfile)
            imgarray = img_to_array(img)
            #サイズの変換
            imgarray = cv2.resize(imgarray, (128, 128))
            imgs.append(imgarray)

            #画像保存
            #plt.imshow(imgarray)    
            #plt.savefig("imgs.png")
            
            if args.trans=='gray':
                grayimg = load_img(imgfile, grayscale=True)
                grayimgarray = img_to_array(grayimg)
                gimgs.append(grayimgarray)
            elif args.trans=='canny':
                grayimg = cv2.cvtColor(cv2.imread(imgfile), cv2.COLOR_BGR2GRAY)
                #サイズの変換
                grayimg = cv2.resize(grayimg, (128, 128))

                gray_canny_xy = cv2.Canny(grayimg, 128,128 )
                gray_canny_xy = cv2.bitwise_not(gray_canny_xy)
                gimgs.append(gray_canny_xy.reshape(128,128,1))
                
                #画像を表示
                #plt.imshow(gray_canny_xy) #追加
                #plt.show()

        '''
        #画像確認のために、画像データを保存
        numberimgs = len(imgs) - 1
        for i in range(0,numberimgs):
            plt.imshow(imgs[i])    
            #plt.savefig("gimgs.png")
            p = str(i)
            plt.savefig("imgs"+p+".png")
        numbergimgs = len(gimgs) - 1
        for i in range(0,numbergimgs):
            plt.imshow(gimgs[i].squeeze()) #理解出来ていないが、squeeze()することで出来た
            p = str(i)
            plt.savefig("gimgs"+p+".png")
        '''


    perm = np.random.permutation(len(imgs)) #print(perm) -->配列返している
    imgs = np.array(imgs)[perm] #print(imgs.shape)
    gimgs = np.array(gimgs)[perm]
    threshold = len(imgs)//10*9
    vimgs = imgs[threshold:] #閾値を境に分割
    vgimgs = gimgs[threshold:] #同上
    imgs = imgs[:threshold] #同上
    gimgs = gimgs[:threshold] #同上
    print('shapes')
    print('gen imgs : ', imgs.shape) #print(len(imgs)) --> 画像個数
    print('raw imgs : ', gimgs.shape)
    print('val gen  : ', vimgs.shape)
    print('val raw  : ', vgimgs.shape)

    outh5 = h5py.File(args.outpath+'.hdf5', 'w')
    outh5.create_dataset('train_data_gen', data=imgs) #imgs => 薄い色合い
    outh5.create_dataset('train_data_raw', data=gimgs) #gimgs => 黄色と輪郭
    outh5.create_dataset('val_data_gen', data=vimgs)
    outh5.create_dataset('val_data_raw', data=vgimgs)
    outh5.flush()
    outh5.close()


if __name__=='__main__':
    main()

コマンドを実行して、
datasetSubimages.hd5 ファイルという画像データが生成されます。

python img2h5_vakidationDataset.py -i imagesSubData/ -o datasetSubimages -t canny

( 2 )：学習完了したタイミングで、generator modelを活用して、(1)の画像データを用いてgeneratorで画像変換を実行

pix2pix.py ファイルの中にコードを追加していきます。

■関数の追加
plot_Subgenerated_batchは、
白黒の画像のみを有力して、pix2pixで色付きに変換した画像を生成するための関数です。

# 画像生成,保存
def plot_Subgenerated_batch(X_raw, generator_model, batch_size, suffix):
    X_gen = generator_model.predict(X_raw)
    X_raw = my_inverse_normalization(X_raw)
    X_gen = my_inverse_normalization(X_gen)

    Xs = to3d(X_raw[:5])
    Xg = to3d(X_gen[:5])
    Xs = np.concatenate(Xs, axis=1)
    Xg = np.concatenate(Xg, axis=1)
    XX = np.concatenate((Xs,Xg), axis=0)    

    print(X_gen)
    print(X_gen.shape)

    plt.imshow(XX)
    plt.axis('off')
    plt.savefig("./figures/current_batch_"+suffix+".png")
    plt.clf()
    plt.close()

■def my_train(args):に処理を追加していきます。

①：imagesSubDataをloadするための処理

    # load data
    procImage_sub, rawImage_sub, procImage_val_sub, rawImage_val_sub = my_load_data(args.datasetpath_sub)
    print('procImage.shape : ', procImage_sub.shape)
    print('rawImage.shape : ', rawImage_sub.shape)
    print('procImage_val.shape : ', procImage_val_sub.shape)
    print('rawImage_val.shape : ', rawImage_val_sub.shape)

②：画像データをgeneratorへ入力するためのデータセットへ変形
　：学習完了した後のgeneratorに対して、画像データの入力→出力
※def my_train(args):の一番した部分に追加

    perm_sub = np.random.permutation(rawImage_sub.shape[0])
    X_procImage_sub = procImage_sub[perm_sub] #[perm]でランダム配列を作り、画像データの順番を変更
    X_rawImage_sub  = rawImage_sub[perm_sub]
    X_procImageIter_sub = [X_procImage_sub[i:i+args.batch_size] for i in range(0, rawImage_sub.shape[0], args.batch_size)] #batch_sizeに合わせて画像データのサンプリング
    X_rawImageIter_sub  = [X_rawImage_sub[i:i+args.batch_size] for i in range(0, rawImage_sub.shape[0], args.batch_size)]
    idx = np.random.choice(procImage_val_sub.shape[0], args.batch_size)
    X_gen_target_sub, X_gen_sub = procImage_val_sub[idx], rawImage_val_sub[idx] #要は順番をランダムにしているだけだよね.

    #plot_generated_batch(X_gen_target_sub, X_gen_sub, generator_model, args.batch_size, "LastData") #検証
    plot_Subgenerated_batch(X_gen_sub, generator_model, args.batch_size, "LastData") #検証
    #generator_model.save("./savemodel_gen.h5")

■def main():に処理を追加していきます。

下記を、追加

parser.add_argument(‘–datasetpath_sub’, ‘-s’, type=str, required=True)

■下記のコマンドで実行

python pix2pix.py -d datasetimages.hdf5 -s datasetSubimages.hdf5 

そうすると、途中までは通常通りの学習が進んでいき、
最終的に学習が完了したタイミングで、学習完了した後のgeneratorに対して、画像変換が行われる処理が最後に実行されます。

figuresフォルダの中に、current_batch_LastData.pngという画像データが生成されていることでしょう。

今回は、複数記事に跨いで書いていきます。
機械学習を勉強し始めてから歴が浅いのですが、少しづつ分かってきたところで、
せっかくだからアプリケーション化したいなと思いました。

学習方法として、完璧に理解する前に目の前で動くものを作ってから、徐々に細かい部分まで、理解していくことが効果的だと思っています。

そこで、pix2pixの細かいモデル部分は理解しきれていないが、アプリケーション化するまでのプロセスを書いていきます。

記事は下記の３部構成です。

・pix2pixを使って検証データを出力
・学習モデルを保存して、外部のnewデータでpix2pixで変換
・学習モデルを使って、generatorにpredictで画像生成
・Webアプリケーションへ組み込む

今回、超絶に参考にさせて頂いたのが下記でpix2pixのコードを紹介してくれている方のコードを参考にしました。

https://toxweblog.toxbe.com/2017/12/24/keras-%E3%81%A7-pix2pix-%E3%82%92%E5%AE%9F%E8%A3%85/

githubのソースはこちらです。

https://github.com/tommyfms2/pix2pix-keras-byt

■pix2pixを使って検証データを出力

今回は、特段プログラムを追加する必要がありません。
上記のgithub上で指定されている通り進めていけば問題ありません。

( 1 )：上記のgithubからデータをDownload or cloneしてください。

( ２ )：フォルダ内の一番上の階層（pycacheと同列）にimagesフォルダーを追加
　（フォルダ名は何でもいいですが、コマンドでの指定する名称も変える必要が出てくるので、ひとまずimagesでいきましょう。）

( ３ )：imagesフォルダーの中に画像を格納
　（これは、pix2pixのモデルを学習するための画像です。）

( ４ )：ターミナルを使って、
　　　pix2pix-keras-byt-masterまで移動します。

( ５ )：ターミナルで、
　　　python img2h5.py -i images/ -o datasetimages -t canny
※ここで、データセットが作成されます。

( ６ )：ターミナルで、
　　　python pix2pix.py -d datasetimages.hdf5
※figuresフォルダーが作成されて、ここにトレーニングデータと、検証データとの両方がepoch毎に出力されます。

以上です。
それでは、次回は学習モデルを保存して、外部のnewデータでpix2pixで予測データを出力を書いていきたいと思います。