tensorflow-TFRecord 檔案詳解
TFRecord 是 tensorflow 內建的檔案格式，它是一種二進位制檔案，具有以下優點：
1. 統一各種輸入檔案的操作
2. 更好的利用記憶體，方便複製和移動
3. 將二進位制資料和標籤(label)儲存在同一個檔案中
引言
在瞭解如下操作後進一步詳細講解TFRecord
tf.train.Int64List(value=list_data)
它的作用是 把 list 中每個元素轉換成 key-value 形式，
注意，輸入必須是 list，且 list 中元素型別要相同，且與 Int 保持一致；
# value = tf.constant([1, 2]) ### 這會報錯的 ss = 1 ### Int64List 對應的元素只能是 int long，其他同理 tt = 2 out1 = tf.train.Int64List(value = [ss, tt]) print(out1) # value: 1 # value: 2 ss = [1 ,2] out2 = tf.train.Int64List(value = ss) print(out2) # value: 1 # value: 2
同類型的 方法還有 2 個
tf.train.FloatList tf.train.BytesList
tf.train.Feature(int64_list=)
它的作用是 構建 一種型別的特徵集，比如 整型
out = tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[33, 22]))
print(out)
# int64_list {
# value: 33
# value: 22
# }
也可以是其他型別
tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList()) tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList())
tf.train.Features(feature=dict_data)
它的作用是 構建 多種型別 的特徵集，可以 dict 格式表達 多種型別
ut = tf.train.Features(feature={
"suibian": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[1, 2, 4])),
"a": tf.train.Feature(float_list=tf.train.FloatList(value=[5., 7.]))
})
print(out)
# feature {
# key: "a"
# value {
# float_list {
# value: 5.0
# value: 7.0
# }
# }
# }
# feature {
# key: "suibian"
# value {
# int64_list {
# value: 1
# value: 2
# value: 4
# }
# }
# }
tf.train.Example(features=tf.train.Features())
它的作用是建立一個 樣本，Example 對應一個樣本
example = tf.train.Example(features=
tf.train.Features(feature={
'a': tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=range(2))),
'b': tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList(value=[b'm',b'n']))
}))
print(example)
# features {
# feature {
# key: "a"
# value {
# int64_list {
# value: 0
# value: 1
# }
# }
# }
# feature {
# key: "b"
# value {
# bytes_list {
# value: "m"
# value: "n"
# }
# }
# }
# }
一幅圖總結一下上面的程式碼
Example 協議塊
它其實是一種 資料儲存的 格式，類似於 xml、json 等；
用上述方法實現該格式；
一個 Example 協議塊對應一個樣本，一個樣本有多種特徵，每種特徵下有多個元素，可參看上圖；
message Example{
Features features = 1;
}
message Features{
map<string,Features> feature = 1;
}
message Feature {
oneof kind {
BytesList bytes_list = 1;
FloateList float_list = 2;
Int64List int64_list = 3;
}
}
TFRecord 檔案就是以 Example協議塊 格式 儲存的；
TFRecord 檔案
該類檔案具有寫功能，且可以把其他型別的檔案轉換成該型別檔案，其實相當於先讀取其他檔案，再寫入 TFRecord 檔案；
該類檔案也具有讀功能；
TFRecord 儲存
儲存分兩步：
1.建立儲存器
2. 構造每個樣本的 Example 協議塊
tf.python_io.TFRecordWriter(file_name)
構造儲存器，儲存器有兩個常用方法
- write(record)：向檔案中寫入一個樣本
- close()：關閉儲存器
注意：此處的 record 為一個序列化的 Example，通過 Example.SerializeToString()來實現，它的作用是將 Example 中的 map 壓縮為二進位制，節約大量空間
示例程式碼1：將 MNIST 資料集儲存成 TFRecord 檔案
import tensorflow as tf
import numpy as np
import input_data
# 生成整數型的屬性
def _int64_feature(value):
return tf.train.Feature(int64_list = tf.train.Int64List(value = [value]))
# 生成字串型別的屬性，也就是影象的內容
def _string_feature(value):
return tf.train.Feature(bytes_list = tf.train.BytesList(value = [value]))
# 讀取影象資料 和一些屬性
mniset = input_data.read_data_sets('../../../data/MNIST_data',dtype=tf.uint8, one_hot=True)
images = mniset.train.images
labels = mniset.train.labels
pixels = images.shape[1] # (55000, 784)
num_examples = mniset.train.num_examples # 55000
file_name = 'output.tfrecords' ### 檔名
writer = tf.python_io.TFRecordWriter(file_name) ### 寫入器
for index in range(num_examples):
### 遍歷樣本
image_raw = images[index].tostring() ### 圖片轉成 字元型
example = tf.train.Example(features = tf.train.Features(feature = {
'pixel': _int64_feature(pixels),
'label': _int64_feature(np.argmax(labels[index])),
'image_raw': _string_feature(image_raw)
}))
writer.write(example.SerializeToString()) ### 寫入 TFRecord
writer.close()
示例程式碼2：將 csv 儲存成 TFRecord 檔案
train_frame = pd.read_csv("../myfiles/xx3.csv")
train_labels_frame = train_frame.pop(item="label")
train_values = train_frame.values
train_labels = train_labels_frame.values
print("values shape: ", train_values.shape) # values shape: (2, 3)
print("labels shape:", train_labels.shape) # labels shape: (2,)
writer = tf.python_io.TFRecordWriter("xx3.tfrecords")
for i in range(train_values.shape[0]):
image_raw = train_values[i].tostring()
example = tf.train.Example(
features=tf.train.Features(
feature={
"image_raw": tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList(value=[image_raw])),
"label": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[train_labels[i]]))
}
)
)
writer.write(record=example.SerializeToString())
writer.close()
示例3：將 png 檔案儲存成 TFRecord 檔案
# filenames = tf.train.match_filenames_once('../myfiles/*.png')
filenames = glob.iglob('..\myfiles\*.png')
writer = tf.python_io.TFRecordWriter('png.tfrecords')
for filename in filenames:
img = Image.open(filename)
img_raw = img.tobytes()
label = 1
example = tf.train.Example(
features=tf.train.Features(
feature={
"image_raw": tf.train.Feature(bytes_list=tf.train.BytesList(value=[img_raw])),
"label": tf.train.Feature(int64_list=tf.train.Int64List(value=[label]))
}
)
)
writer.write(record=example.SerializeToString())
writer.close()
TFRecord 讀取
讀取檔案 和 tensorflow 讀取資料方法類似，參考我的部落格 讀取資料
tf.TFRecordReader()
建立讀取器，有 read 和 close 方法
tf.parse_single_example(serialized,features=None,name= None)
解析單個 Example 協議塊
- serialized : 標量字串的Tensor，一個序列化的Example,檔案經過檔案閱讀器之後的value
- features :字典資料，key為讀取的名字，value為FixedLenFeature
- return : 一個鍵值對組成的字典，鍵為讀取的名字
features中的value還可以為tf.VarLenFeature(),但是這種方式用的比較少，它返回的是SparseTensor資料，這是一種只儲存非零部分的資料格式，瞭解即可。
tf.FixedLenFeature(shape,dtype)
- shape : 輸入資料的形狀，一般不指定，為空列表
- dtype : 輸入資料型別，與儲存進檔案的型別要一致，型別只能是float32，int 64, string
- return : 返回一個定長的 Tensor (即使有零的部分也儲存）
示例程式碼
filename = 'png.tfrecords'
file_queue = tf.train.string_input_producer([filename], shuffle=True)
reader = tf.TFRecordReader()
key, value = reader.read(file_queue)
### features 的 key 必須和 寫入時 一致，資料型別也必須一致，shape 可為 空
dict_data= tf.parse_single_example(value, features={'label': tf.FixedLenFeature(shape=(1,1), dtype=tf.int64),
'image_raw': tf.FixedLenFeature(shape=(), dtype=tf.string)})
label = tf.cast(dict_data['label'], tf.int32)
img = tf.decode_raw(dict_data['image_raw'], tf.uint8) ### 將 string、bytes 轉換成 int、float
image_tensor = tf.reshape(img, [500, 500, -1])
sess = tf.Session()
sess.run(tf.local_variables_initializer())
tf.train.start_queue_runners(sess=sess)
while 1:
# print(sess.run(key)) # b'png.tfrecords:0'
image = sess.run(image_tensor)
img_PIL = Image.fromarray(image)
img_PIL.show()
參考資料：
https://blog.csdn.net/chengshuhao1991/article/details/78656724
https://www.cnblogs.com/yanshw/articles/12419616.html