自己打包一個數據集代碼案例——使用Numpy計算框架自定義一個類似MINST的數據集 原創
“ 自定義數據集既是未來人工智能技術的重點，也是人工智能技術的難點 ”
在人工智能領域中，數據的重要性得到了充分的體現；但很多人還不知道怎么打造一個數據集，所以今天我們就用一些圖片來模仿MINST數據集打造一個類MINST數據集，能夠直接被神經網絡加載和使用。
當然，為了簡單起見我們對數據就只進行簡單的處理，如統一圖片大小，不會按照嚴格的數據處理方式；比如說圖片裁剪，增強等。
自定義數據集實現
以MINST數據集為例，其主要由四個壓縮文件組成；訓練集的圖片和標簽，以及測試集的圖片和標簽。如下圖所示：
而我們今天就以訓練圖片數據為例，使用一些圖片構造一個訓練集。
首先我們需要從網上或者其它地方找到一些特征數據，放到一個目錄里面，作者這里使用的是一些螞蟻的圖片數據。如下圖所示：
由于找到的圖片格式不同，大小也不同，因此我們第一步就通過對圖片大小進行變換以獲取同樣大小的圖片，如MINST數據集的圖片就是28*28統一大小的數據。統一圖片大小的好處是方便神經網絡進行處理。
首先我們需要讀取圖片數據，并對圖片數據大小進行統一處理，如下所示，可以明顯看到圖片的size參差不齊。
因此，我們需要對圖片大小進行統一處理；函數如下：
# 圖片大小轉換函數 這種只是簡單的大小變換 會導致圖片變形只作為例子使用
def resize_image(img, target_size=(500, 500)): # img 是待處理圖片 target_size是目標大小，如(500, 500)
return img.resize(target_size, Image.Resampling.LANCZOS)如下圖所示，變換之后的圖片大小變成了統一的500*500；但這里只是舉個簡單的圖片處理例子，在實際的業務場景中，對圖片數據的處理會更復雜，更嚴格；比如對圖片進行裁剪，統一通道，等比縮放等；而現在這種簡單的變形方式會導致圖片變形，因此只作為例子使用。
這里對圖片處理的工具使用的是Python經典的圖片處理包PIL，當然讀者也可以選擇自己喜歡的其它工具包，如OpenCV等。總之，目的就是把圖片處理成自己需要的格式。
在對圖片數據進行初步處理之后，就可以使用Numpy把圖片轉換為向量格式，也就是多維矩陣。
img = np.array(img)完整代碼如下所示：
import os
from PIL import Image
import numpy as np
import struct
"""自定義圖片數據集 缺少的包需要自己按照 pip(3) install 包名"""
# 圖片大小轉換函數
def resize_image(img, target_size=(500, 500)):
# img 是待處理圖片 target_size是目標大小，如(500, 500)
return img.resize(target_size, Image.Resampling.LANCZOS)
# 把處理后的圖片打包成類似MINST的二進制格式 數據集的前部分是數據集的描述內容 因此需要添加文件頭 類似于MINST的真實圖片都是從16字節開始的
def save_images_as_minst(file_path, images):
""" 將圖像數據保存為 MNIST 格式 :param file_path: :param images: 圖像數據，形狀為 (num_samples, height, width) :return: """
num_samples, height, width = images.shape
with open(file_path, 'wb') as f:
# 寫入文件頭
f.write(struct.pack('>IIII', 0x00000803, num_samples, height, width))
# 寫入圖像數據
f.write(images.tobytes())
# 自定義數據集函數
def custom_data(ants_path):
# 收集向量化的圖片列表
image_data = []
for path in os.listdir(ants_path):
ant_path = os.path.join(ants_path, path)
# 獲取圖片完整路徑
image = Image.open(ant_path)
# print(image) # 打印螞蟻圖片類型
img = resize_image(image) # 變換之后的圖片大小
# print(img)
# 在對圖片進行向量化之前 也可以指定圖片對模式 L-灰度模式 RGB-彩色 PIL一共有九種模式 讀者可以自信百度
# 目前圖片的默認模式是RGB模式 而MINST數據集是灰度模式 也就是L 表示黑白色 讀者可以根據自己的需求進行處理 或采用默認即可
img = img.convert('L') # 這里由于圖片格式不一致 導致其通道數不同 因此這里使用最簡單的灰度圖——L 來統一圖片 方便后續處理
img = np.array(img) # 把向量化的圖片放到一個列表中
image_data.append(img)
# print("image_data: ", image_data)
# 統一轉換成numpy 數組 方便使用二進制存儲
data = np.array(image_data)
print("轉換后的圖片數組: ", data)
# 打包文件名 保存在當前目錄下 data是待打包的數據
save_images_as_minst("custom_images_ants_ubyte", data)
ants_path = "./ants_image"
custom_data(ants_path)
# 讀取打包的文件
def read_image(file_path):
with open(file_path, 'rb') as f:
magic, num, rows, cols = struct.unpack('>IIII', f.read(16))
images = np.frombuffer(f.read(), dtype=np.uint8).reshape(num, rows, cols)
return images
for img in read_image("./custom_images_ants_ubyte"):
im = Image.fromarray(img)
print(im)這里只是舉了一個簡單的處理和打包數據集的例子，在真實的場景中數據處理要遠比這復雜的多。
而且這里主要針對的是圖片數據，工具使用的主要是PIL圖片處理工具和Numpy科學計算工具。
如果是文本數據，還會涉及到詞表的構建等；總之，數據處理是作為人工智能從業者所必備的技能。
完整數據和代碼，也可以在公眾號回復： 自定義MINST數據集 獲取
本文轉載自公眾號AI探索時代 作者：DFires
