tensorflow模型持久化保存和加载

模型文件的保存

tensorflow将模型保持到本地会生成4个文件:

meta文件:保存了网络的图结构,包含变量、op、集合等信息

ckpt文件: 二进制文件,保存了网络中所有权重、偏置等变量数值,分为两个文件,一个是.data-00000-of-00001 文件,一个是 .index 文件

checkpoint文件:文本文件,记录了最新保持的5个模型文件列表

tf中模型保存使用 tf.train.Saver类来保存模型。使用方式:

1. 在Session外生成一个模型保存对象

saver = tf.train.Saver()

2. 在Session中以当前环境Session为参数,保存模型到本地磁盘

saver.save(sess,"./model/Model_test")

Saver类的构造函数定义:

def __init__(self,
var_list=None,
reshape=False,
sharded=False,
max_to_keep=5,
keep_checkpoint_every_n_hours=10000.0,
name=None,
restore_sequentially=False,
saver_def=None,
builder=None,
defer_build=False,
allow_empty=False,
write_version=saver_pb2.SaverDef.V2,
pad_step_number=False,
save_relative_paths=False,
filename=None):

常用的几个变量:

  • var_list: 指定要保存的变量的序列或字典,默认为None,保存所有变量
  • reshape: 可选参数,如果为True,表示允许变量以不同的形状保存,如果为False,表示保持的变量只能有同样一种形状和数据类型,默认为False;
  • max_to_keep: 定义最多保存最近的多少个模型文件,默认是5个;
  • keep_checkpoint_every_n_hours: 定义多少个小时保存模型一次,默认10000个小时;
  • name: 可选参数,添加到操作名称前的前缀,默认None;
  • restore_sequentially:定义在设备上是否按照顺序恢复变量,顺序恢复可以降低内参使用,默认False;
  • saver_def:可选参数,用在需要重建Saver对象场合,默认None;
  • allow_empty:是否允许保存一个没有任何变量的空图,默认False;

saver.save函数定义:

def save(self,
sess,
save_path,
global_step=None,
latest_filename=None,
meta_graph_suffix="meta",
write_meta_graph=True,
write_state=True,
strip_default_attrs=False):

常用参数:

  • sess: 当前的会话环境;
  • save_path: 模型保存路径;
  • global_step: 训练轮次,如果添加,会在模型文件名称后加上这个轮次的后缀,默认None,不添加,最好设置这个参数,要不然模型文件就会由于重名覆盖掉之前保存的;
  • latest_filename: checkpoint文本文件的名称,默认为‘checkpoint’
  • meta_graph_suffix: 保存的网络图结构文件的后缀,默认为mata;
  • write_meta_graph: 定义是否保存网络结构,默认是True保存,由于网络结构在训练过程中是不会变的,所以保存过一次后可以设置 write_meta_graph为False,不用每次都保存图结构;

简单示例,以下程序中 X和Y是一个含有128个元素的列表,每个元素是一个二维数组,定义公式  Y = (X*w1+b1)*(w2)+b2  ,使用tensorflow网络迭代求 w和b 的最优解,完成之后保持模型到本地 model_test 文件夹。

# -*- coding: utf-8 -*-)
import tensorflow as tf
from numpy.random import RandomState # 定义训练数据batch的大小
batch_size = 8 # 在shape上使用None表示该维度的具体数值不定
x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None, 2), name='x-input')
y_ = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None, 1), name='y-input') # 定义神经网络的参数
w1 = tf.Variable(tf.random_normal([2, 3], stddev=1, seed=1))
w2 = tf.Variable(tf.random_normal([3, 1], stddev=1, seed=1))
bias1 = tf.Variable(tf.random_normal([3], stddev=1, seed=1))
bias2 = tf.Variable(tf.random_normal([1], stddev=1, seed=1)) # 定义神经网络前向传播的过程,即操作
a = tf.nn.relu(tf.matmul(x, w1) + bias1)
y = tf.nn.relu(tf.matmul(a, w2) + bias2) # 定义损失函数和反向传播算法
loss = tf.reduce_sum(tf.pow((y - y_), 2))
train_step = tf.train.AdamOptimizer(0.001).minimize(loss) # 梯度下降优化算法 # produce the data,通过随机数生成一个模拟数据集
rdm = RandomState(seed=1) # 设置seed = 1 ,使每次生成的随机数一样
dataset_size = 128
X = rdm.rand(dataset_size, 2)
Y = [[x1 + 10 * x2] for (x1, x2) in X] # 生成一个保持模型对象
saver = tf.train.Saver() # creare a session,创建一个会话来运行TensorFlow程序
with tf.Session() as sess: # 初始化变量
sess.run(tf.global_variables_initializer()) # 设定训练的轮数
STEPS = 10000
for i in range(STEPS + 1):
# get batch_size samples data to train,每次选取batch_size个样本进行训练
start = (i * batch_size) % dataset_size
end = min(start + batch_size, dataset_size) # 通过选取的样本训练神经网络并更新参数
sess.run(train_step, feed_dict={x: X[start: end], y_: Y[start: end]})
if i % 500 == 0:
# 每隔一段时间计算在所有数据上的loss并输出
total_cross_entropy= sess.run([loss], feed_dict={x: X, y_: Y})
print ("steps: {}, total loss: {}".format(i,total_cross_entropy)) # 在训练结束之后,保持神经网络模型
saver.save(sess, "./model_saved/model_test") print sess.run((w1,bias1))
print('^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^')
print sess.run((w2,bias2)) # output:
# steps: 0, total loss: [2599.938]
# steps: 500, total loss: [873.66064]
# steps: 1000, total loss: [667.79114]
# steps: 1500, total loss: [483.07538]
# steps: 2000, total loss: [300.2436]
# steps: 2500, total loss: [159.57596]
# steps: 3000, total loss: [74.0152]
# steps: 3500, total loss: [30.022282]
# steps: 4000, total loss: [10.848581]
# steps: 4500, total loss: [3.8684735]
# steps: 5000, total loss: [1.6775348]
# steps: 5500, total loss: [0.87090385]
# steps: 6000, total loss: [0.47393078]
# steps: 6500, total loss: [0.2628175]
# steps: 7000, total loss: [0.13229856]
# steps: 7500, total loss: [0.058554076]
# steps: 8000, total loss: [0.022747971]
# steps: 8500, total loss: [0.007896027]
# steps: 9000, total loss: [0.002599821]
# steps: 9500, total loss: [0.0007222026]
# steps: 10000, total loss: [0.00021833208]
# (array([[-0.8113182 , 0.741788 , -0.06654923],
# [-2.4427042 , 1.7258024 , 3.505848 ]], dtype=float32), array([-0.8113182 , 0.9206883 , -0.00473781], dtype=float32))
# ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
# (array([[-0.8113182],
# [ 1.5360606],
# [ 2.0962803]], dtype=float32), array([-1.4044524], dtype=float32))

经过10000次迭代之后完成训练,在本地model_test目录下创建了模型的4个文件:

tensorflow模型持久化保存和加载

模型文件的加载

模型文件的图结构跟数据是分开保存的,加载模型时候可以先加载图结构,再加载图中的参数(在Session中操作):

saver=tf.train.import_meta_graph('./model_saved/model_test.meta')
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./model_saved'))

或者一次性加载:

saver = tf.train.Saver()
saver.restore(sess, './model_saved/model_test')
或:
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./model_saved'))

‘model_test’是保存的模型文件名称(前缀名,不带后缀)

更加安全一点的加载方式,先判断模型文件是否存在判断(推荐使用这种方式):

ckpt = tf.train.get_checkpoint_state('./model_saved')
if ckpt and ckpt.model_checkpoint_path:
saver.restore(sess, ckpt.model_checkpoint_path)

# -*- coding: utf-8 -*-)
import tensorflow as tf
from numpy.random import RandomState # 定义训练数据batch的大小
batch_size = 8 # 在shape上使用None表示该维度的具体数值不定
x = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None, 2), name='x-input')
y_ = tf.placeholder(tf.float32, shape=(None, 1), name='y-input') # 定义神经网络的参数
w1 = tf.Variable(tf.random_normal([2, 3], stddev=1, seed=1))
w2 = tf.Variable(tf.random_normal([3, 1], stddev=1, seed=1))
bias1 = tf.Variable(tf.random_normal([3], stddev=1, seed=1))
bias2 = tf.Variable(tf.random_normal([1], stddev=1, seed=1)) # 定义神经网络前向传播的过程,即操作
a = tf.nn.relu(tf.matmul(x, w1) + bias1)
y = tf.nn.relu(tf.matmul(a, w2) + bias2) # produce the data,通过随机数生成一个模拟数据集
rdm = RandomState(seed=1) # 设置seed = 1 ,使每次生成的随机数一样
dataset_size = 128
X = rdm.rand(dataset_size, 2)
Y = [[x1 + 10 * x2] for (x1, x2) in X] # creare a session,创建一个会话来运行TensorFlow程序
with tf.Session() as sess:
saver = tf.train.import_meta_graph('./model_saved/model_test.meta')
saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./model_saved')) # 初始化变量
sess.run(tf.global_variables_initializer()) print(sess.run(y,feed_dict={x: X[0: 10], y_: Y[0: 10]})) # output:
# [[2.4518511]
# [1.4534602]
# [1.7382364]
# [1.8725655]
# [2.3733683]
# [2.4501202]
# [2.0117776]
# [1.582149 ]
# [2.4224167]
# [1.7438407]]

tf.train.Saver常用函数列表:

操作 描述
类tf.train.Saver(Saving and Restoring Variables)  
tf.train.Saver.__init__(var_list=None, reshape=False,
sharded=False, max_to_keep=5,
keep_checkpoint_every_n_hours=10000.0,
name=None, restore_sequentially=False,
saver_def=None, builder=None)
创建一个存储器Saver
var_list定义需要存储和恢复的变量
tf.train.Saver.save(sess, save_path, global_step=None,
latest_filename=None, meta_graph_suffix=’meta’,
write_meta_graph=True)
保存变量
tf.train.Saver.restore(sess, save_path) 恢复变量
tf.train.Saver.last_checkpoints 列出最近未删除的checkpoint 文件名
tf.train.Saver.set_last_checkpoints(last_checkpoints) 设置checkpoint文件名列表
tf.train.Saver.set_last_checkpoints_with_time(last_checkpoints_with_time) 设置checkpoint文件名列表和时间戳
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