tensorflow实现将ckpt转pb文件的方法
本博客实现将自己训练保存的ckpt模型转换为pb文件,该方法适用于任何ckpt模型,当然你需要确定ckpt模型输入/输出的节点名称。
使用 tf.train.saver()
保存模型时会产生多个文件,会把计算图的结构和图上参数取值分成了不同的文件存储。这种方法是在TensorFlow中是最常用的保存方式。
例如:下面的代码运行后,会在save目录下保存了四个文件:
import tensorflow as tf # 声明两个变量 v1 = tf.Variable(tf.random_normal([1, 2]), name="v1") v2 = tf.Variable(tf.random_normal([2, 3]), name="v2") init_op = tf.global_variables_initializer() # 初始化全部变量 saver = tf.train.Saver() # 声明tf.train.Saver类用于保存模型 with tf.Session() as sess: sess.run(init_op) print("v1:", sess.run(v1)) # 打印v1、v2的值一会读取之后对比 print("v2:", sess.run(v2)) saver_path = saver.save(sess, "save/model.ckpt") # 将模型保存到save/model.ckpt文件 print("Model saved in file:", saver_path)
其中,checkpoint是检查点文件,文件保存了一个目录下所有的模型文件列表;
model.ckpt.meta文件保存了TensorFlow计算图的结构,可以理解为神经网络的网络结构,该文件可以被 tf.train.import_meta_graph 加载到当前默认的图来使用。
ckpt.data : 保存模型中每个变量的取值
但很多时候,我们需要将TensorFlow的模型导出为单个文件(同时包含模型结构的定义与权重),方便在其他地方使用(如在Android中部署网络)。利用tf.train.write_graph()默认情况下只导出了网络的定义(没有权重),而利用tf.train.Saver().save()导出的文件graph_def与权重是分离的,因此需要采用别的方法。 我们知道,graph_def文件中没有包含网络中的Variable值(通常情况存储了权重),但是却包含了constant值,所以如果我们能把Variable转换为constant,即可达到使用一个文件同时存储网络架构与权重的目标。
TensoFlow为我们提供了convert_variables_to_constants()方法,该方法可以固化模型结构,将计算图中的变量取值以常量的形式保存,而且保存的模型可以移植到Android平台。
一、CKPT 转换成 PB格式
将CKPT 转换成 PB格式的文件的过程可简述如下:
通过传入 CKPT 模型的路径得到模型的图和变量数据
通过 import_meta_graph 导入模型中的图
通过 saver.restore 从模型中恢复图中各个变量的数据
通过 graph_util.convert_variables_to_constants 将模型持久化
下面的CKPT 转换成 PB格式例子,是我训练GoogleNet InceptionV3模型保存的ckpt转pb文件的例子,训练过程可参考博客:《使用自己的数据集训练GoogLenet InceptionNet V1 V2 V3模型(TensorFlow)》:
def freeze_graph(input_checkpoint,output_graph): ''' :param input_checkpoint: :param output_graph: PB模型保存路径 :return: ''' # checkpoint = tf.train.get_checkpoint_state(model_folder) #检查目录下ckpt文件状态是否可用 # input_checkpoint = checkpoint.model_checkpoint_path #得ckpt文件路径 # 指定输出的节点名称,该节点名称必须是原模型中存在的节点 output_node_names = "InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze" saver = tf.train.import_meta_graph(input_checkpoint + '.meta', clear_devices=True) graph = tf.get_default_graph() # 获得默认的图 input_graph_def = graph.as_graph_def() # 返回一个序列化的图代表当前的图 with tf.Session() as sess: saver.restore(sess, input_checkpoint) #恢复图并得到数据 output_graph_def = graph_util.convert_variables_to_constants( # 模型持久化,将变量值固定 sess=sess, input_graph_def=input_graph_def,# 等于:sess.graph_def output_node_names=output_node_names.split(","))# 如果有多个输出节点,以逗号隔开 with tf.gfile.GFile(output_graph, "wb") as f: #保存模型 f.write(output_graph_def.SerializeToString()) #序列化输出 print("%d ops in the final graph." % len(output_graph_def.node)) #得到当前图有几个操作节点 # for op in graph.get_operations(): # print(op.name, op.values())
说明:
1、函数freeze_graph中,最重要的就是要确定“指定输出的节点名称”,这个节点名称必须是原模型中存在的节点,对于freeze操作,我们需要定义输出结点的名字。因为网络其实是比较复杂的,定义了输出结点的名字,那么freeze的时候就只把输出该结点所需要的子图都固化下来,其他无关的就舍弃掉。因为我们freeze模型的目的是接下来做预测。所以,output_node_names一般是网络模型最后一层输出的节点名称,或者说就是我们预测的目标。
2、在保存的时候,通过convert_variables_to_constants函数来指定需要固化的节点名称,对于鄙人的代码,需要固化的节点只有一个:output_node_names。注意节点名称与张量的名称的区别,例如:“input:0”是张量的名称,而"input"表示的是节点的名称。
3、源码中通过graph = tf.get_default_graph()获得默认的图,这个图就是由saver = tf.train.import_meta_graph(input_checkpoint + '.meta', clear_devices=True)恢复的图,因此必须先执行tf.train.import_meta_graph,再执行tf.get_default_graph() 。
4、实质上,我们可以直接在恢复的会话sess中,获得默认的网络图,更简单的方法,如下:
def freeze_graph(input_checkpoint,output_graph): ''' :param input_checkpoint: :param output_graph: PB模型保存路径 :return: ''' # checkpoint = tf.train.get_checkpoint_state(model_folder) #检查目录下ckpt文件状态是否可用 # input_checkpoint = checkpoint.model_checkpoint_path #得ckpt文件路径 # 指定输出的节点名称,该节点名称必须是原模型中存在的节点 output_node_names = "InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze" saver = tf.train.import_meta_graph(input_checkpoint + '.meta', clear_devices=True) with tf.Session() as sess: saver.restore(sess, input_checkpoint) #恢复图并得到数据 output_graph_def = graph_util.convert_variables_to_constants( # 模型持久化,将变量值固定 sess=sess, input_graph_def=sess.graph_def,# 等于:sess.graph_def output_node_names=output_node_names.split(","))# 如果有多个输出节点,以逗号隔开 with tf.gfile.GFile(output_graph, "wb") as f: #保存模型 f.write(output_graph_def.SerializeToString()) #序列化输出 print("%d ops in the final graph." % len(output_graph_def.node)) #得到当前图有几个操作节点
调用方法很简单,输入ckpt模型路径,输出pb模型的路径即可:
# 输入ckpt模型路径
input_checkpoint='models/model.ckpt-10000'
# 输出pb模型的路径
out_pb_path="models/pb/frozen_model.pb"
# 调用freeze_graph将ckpt转为pb
freeze_graph(input_checkpoint,out_pb_path)
5、上面以及说明:在保存的时候,通过convert_variables_to_constants函数来指定需要固化的节点名称,对于鄙人的代码,需要固化的节点只有一个:output_node_names。因此,其他网络模型,也可以通过简单的修改输出的节点名称output_node_names,将ckpt转为pb文件 。
PS:注意节点名称,应包含name_scope 和 variable_scope命名空间,并用“/”隔开,如"InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze"
二、 pb模型预测
下面是预测pb模型的代码
def freeze_graph_test(pb_path, image_path): ''' :param pb_path:pb文件的路径 :param image_path:测试图片的路径 :return: ''' with tf.Graph().as_default(): output_graph_def = tf.GraphDef() with open(pb_path, "rb") as f: output_graph_def.ParseFromString(f.read()) tf.import_graph_def(output_graph_def, name="") with tf.Session() as sess: sess.run(tf.global_variables_initializer()) # 定义输入的张量名称,对应网络结构的输入张量 # input:0作为输入图像,keep_prob:0作为dropout的参数,测试时值为1,is_training:0训练参数 input_image_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("input:0") input_keep_prob_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("keep_prob:0") input_is_training_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("is_training:0") # 定义输出的张量名称 output_tensor_name = sess.graph.get_tensor_by_name("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0") # 读取测试图片 im=read_image(image_path,resize_height,resize_width,normalization=True) im=im[np.newaxis,:] # 测试读出来的模型是否正确,注意这里传入的是输出和输入节点的tensor的名字,不是操作节点的名字 # out=sess.run("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0", feed_dict={'input:0': im,'keep_prob:0':1.0,'is_training:0':False}) out=sess.run(output_tensor_name, feed_dict={input_image_tensor: im, input_keep_prob_tensor:1.0, input_is_training_tensor:False}) print("out:{}".format(out)) score = tf.nn.softmax(out, name='pre') class_id = tf.argmax(score, 1) print "pre class_id:{}".format(sess.run(class_id))
说明:
1、与ckpt预测不同的是,pb文件已经固化了网络模型结构,因此,即使不知道原训练模型(train)的源码,我们也可以恢复网络图,并进行预测。恢复模型十分简单,只需要从读取的序列化数据中导入网络结构即可:
tf.import_graph_def(output_graph_def, name="")
2、但必须知道原网络模型的输入和输出的节点名称(当然了,传递数据时,是通过输入输出的张量来完成的)。由于InceptionV3模型的输入有三个节点,因此这里需要定义输入的张量名称,它对应网络结构的输入张量:
input_image_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("input:0")
input_keep_prob_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("keep_prob:0")
input_is_training_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("is_training:0")
以及输出的张量名称:output_tensor_name = sess.graph.get_tensor_by_name("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0")
3、预测时,需要feed输入数据:
# 测试读出来的模型是否正确,注意这里传入的是输出和输入节点的tensor的名字,不是操作节点的名字
# out=sess.run("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0", feed_dict={'input:0': im,'keep_prob:0':1.0,'is_training:0':False})
out=sess.run(output_tensor_name, feed_dict={input_image_tensor: im,
input_keep_prob_tensor:1.0,
input_is_training_tensor:False})
4、其他网络模型预测时,也可以通过修改输入和输出的张量的名称 。
PS:注意张量的名称,即为:节点名称+“:”+“id号”,如"InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0"
完整的CKPT 转换成 PB格式和预测的代码如下:
# -*-coding: utf-8 -*- """ @Project: tensorflow_models_nets @File : convert_pb.py @Author : panjq @E-mail : pan_jinquan@163.com @Date : 2018-08-29 17:46:50 @info : -通过传入 CKPT 模型的路径得到模型的图和变量数据 -通过 import_meta_graph 导入模型中的图 -通过 saver.restore 从模型中恢复图中各个变量的数据 -通过 graph_util.convert_variables_to_constants 将模型持久化 """ import tensorflow as tf from create_tf_record import * from tensorflow.python.framework import graph_util resize_height = 299 # 指定图片高度 resize_width = 299 # 指定图片宽度 depths = 3 def freeze_graph_test(pb_path, image_path): ''' :param pb_path:pb文件的路径 :param image_path:测试图片的路径 :return: ''' with tf.Graph().as_default(): output_graph_def = tf.GraphDef() with open(pb_path, "rb") as f: output_graph_def.ParseFromString(f.read()) tf.import_graph_def(output_graph_def, name="") with tf.Session() as sess: sess.run(tf.global_variables_initializer()) # 定义输入的张量名称,对应网络结构的输入张量 # input:0作为输入图像,keep_prob:0作为dropout的参数,测试时值为1,is_training:0训练参数 input_image_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("input:0") input_keep_prob_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("keep_prob:0") input_is_training_tensor = sess.graph.get_tensor_by_name("is_training:0") # 定义输出的张量名称 output_tensor_name = sess.graph.get_tensor_by_name("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0") # 读取测试图片 im=read_image(image_path,resize_height,resize_width,normalization=True) im=im[np.newaxis,:] # 测试读出来的模型是否正确,注意这里传入的是输出和输入节点的tensor的名字,不是操作节点的名字 # out=sess.run("InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze:0", feed_dict={'input:0': im,'keep_prob:0':1.0,'is_training:0':False}) out=sess.run(output_tensor_name, feed_dict={input_image_tensor: im, input_keep_prob_tensor:1.0, input_is_training_tensor:False}) print("out:{}".format(out)) score = tf.nn.softmax(out, name='pre') class_id = tf.argmax(score, 1) print "pre class_id:{}".format(sess.run(class_id)) def freeze_graph(input_checkpoint,output_graph): ''' :param input_checkpoint: :param output_graph: PB模型保存路径 :return: ''' # checkpoint = tf.train.get_checkpoint_state(model_folder) #检查目录下ckpt文件状态是否可用 # input_checkpoint = checkpoint.model_checkpoint_path #得ckpt文件路径 # 指定输出的节点名称,该节点名称必须是原模型中存在的节点 output_node_names = "InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze" saver = tf.train.import_meta_graph(input_checkpoint + '.meta', clear_devices=True) with tf.Session() as sess: saver.restore(sess, input_checkpoint) #恢复图并得到数据 output_graph_def = graph_util.convert_variables_to_constants( # 模型持久化,将变量值固定 sess=sess, input_graph_def=sess.graph_def,# 等于:sess.graph_def output_node_names=output_node_names.split(","))# 如果有多个输出节点,以逗号隔开 with tf.gfile.GFile(output_graph, "wb") as f: #保存模型 f.write(output_graph_def.SerializeToString()) #序列化输出 print("%d ops in the final graph." % len(output_graph_def.node)) #得到当前图有几个操作节点 # for op in sess.graph.get_operations(): # print(op.name, op.values()) def freeze_graph2(input_checkpoint,output_graph): ''' :param input_checkpoint: :param output_graph: PB模型保存路径 :return: ''' # checkpoint = tf.train.get_checkpoint_state(model_folder) #检查目录下ckpt文件状态是否可用 # input_checkpoint = checkpoint.model_checkpoint_path #得ckpt文件路径 # 指定输出的节点名称,该节点名称必须是原模型中存在的节点 output_node_names = "InceptionV3/Logits/SpatialSqueeze" saver = tf.train.import_meta_graph(input_checkpoint + '.meta', clear_devices=True) graph = tf.get_default_graph() # 获得默认的图 input_graph_def = graph.as_graph_def() # 返回一个序列化的图代表当前的图 with tf.Session() as sess: saver.restore(sess, input_checkpoint) #恢复图并得到数据 output_graph_def = graph_util.convert_variables_to_constants( # 模型持久化,将变量值固定 sess=sess, input_graph_def=input_graph_def,# 等于:sess.graph_def output_node_names=output_node_names.split(","))# 如果有多个输出节点,以逗号隔开 with tf.gfile.GFile(output_graph, "wb") as f: #保存模型 f.write(output_graph_def.SerializeToString()) #序列化输出 print("%d ops in the final graph." % len(output_graph_def.node)) #得到当前图有几个操作节点 # for op in graph.get_operations(): # print(op.name, op.values()) if __name__ == '__main__': # 输入ckpt模型路径 input_checkpoint='models/model.ckpt-10000' # 输出pb模型的路径 out_pb_path="models/pb/frozen_model.pb" # 调用freeze_graph将ckpt转为pb freeze_graph(input_checkpoint,out_pb_path) # 测试pb模型 image_path = 'test_image/animal.jpg' freeze_graph_test(pb_path=out_pb_path, image_path=image_path)
三、源码下载和资料推荐
1、训练方法
上面的CKPT 转换成 PB格式例子,是我训练GoogleNet InceptionV3模型保存的ckpt转pb文件的例子,训练过程可参考博客:
《使用自己的数据集训练GoogLenet InceptionNet V1 V2 V3模型(TensorFlow)》:https://blog.csdn.net/guyuealian/article/details/81560537
2、Github地址
Github源码:https://github.com/PanJinquan/tensorflow_models_nets 中的convert_pb.py文件
预训练模型下载地址:http://xiazai.jb51.net/202004/yuanma/googlenet_inception_jb51.rar
3、将模型移植Android的方法
pb文件是可以移植到Android平台运行的,其方法,可参考:
《将tensorflow训练好的模型移植到Android (MNIST手写数字识别)》
参考:
[1] https://www.jb51.net/article/185209.htm
【2】https://www.jb51.net/article/185206.htm
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