第六部分 实战 TensorFlow 验证码识别 扫描二维码 试看/购买《TensorFlow 快速入门与实战》视频课程 • 准备模型开发环境 • 生成验证码数据集 • 输入与输出数据处理 • 模型结构设计 • 模型损失函数设计 • 模型训练过程分析 • 模型部署与效果演示 第六部分 目录 准备模型开发环境 第三方依赖包 数据集生成 • Pillow • captcha 储的数据， 它应该为一般的图像处理工 具提供坚实的基础。 https://github.com/python-pillow/Pillow captcha Catpcha 是一个生成图像和音频验证码的开源工具库。 https://github.com/lepture/captcha from captcha.image import ImageCaptcha from captcha.audio https://github.com/pallets/flask 生成验证码数据集 验证码（CAPTCHA）简介 全自动区分计算机和人类的公开图灵测试（英语：Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart，简称CAPTCHA），俗称验证码，是一种区分用户是 计算机或人的公共全自动程序。在CAPT

. . . 8 3.1.1 开始使用 Keras 顺序 (Sequential) 模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.1.2 指定输入数据的尺寸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3.1.3 编译 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2.3 所有的模型都可调用，就像网络层一样 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2.4 多输入多输出模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.2.5 共享网络层 . . . . . . . Keras 处理超过内存的数据集？ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.10 在验证集的误差不再下降时，如何中断训练？ . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.3.11 验证集划分是如何计算的？ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

与真实值 之间的误差用于调整神经 元的权重参数{? , ? , … , ? }。Frank Rosenblatt 随后基于“Mark 1 感知机”硬件实现感知 机模型，如图 1.6、图 1.7 所示，输入为 400 个单元的图像传感器，输出为 8 个节点端 子，它可以成功识别一些英文字母。一般认为 1943 年~1969 年为人工智能发展的第一次兴 盛期。 ? ? ? 右。随着深度学习的兴起和计算能力的提升，AlexNet(8 层)、VGG16(16 层)、 GoogLeNet(22 层)、ResNet50(50 层)、DenseNet121(121 层)等模型相继被提出，同时输入图 片的大小也从28 × 28逐渐增大，变成224 × 224、416 × 416等，这些变化使得网络的总参 数量可达到千万、上亿级别，如图 1.13 所示。 网络规模的增大，使得神经网络的容量也相应增大，从而能够学习到复杂的数据模 视觉、自然语言处理和强化学习 3 个领域 入手，为大家介绍深度学习的一些主流应用。 1.4.1 计算机视觉 图片识别(Image Classification) 是常见的分类问题。神经网络的输入为图片数据，输出 值为当前样本属于每个类别的概率分布。通常选取概率值最大的类别作为样本的预测类 别。图片识别是最早成功应用深度学习的任务之一，经典的网络模型有 VGG 系列、 ResNet 系列、EfficientNet

(Sequential)、功能函数 (functional)、损 失功能、支持自定义的模型类（Module）等。通过它们就可 以实现大多数的模型结构搭建与生成。 2）torch.utils 包，里面主要包括训练模型的输入数据处理类、 pytorch 自带的模型库、模型训练时候可视化支持组件、检查 点与性能相关的组件功能。重要的类有数据集类（Dataset）, 数据加载类 (DataLoader)、自定义编程的可视化支持组件 Now】默认安装完成即可。 3. 安装好 Python 语言包支持以后可以通过命令行来验证测试 安装是否成功，首先通过 cmd 打开 Window 命令行窗口，然 后输入 Python，显示如下： 图 1-2（验证 Python 命令行模式） 如果显示图 1-2 所示的信息表示已经安装成功 Python 语言包 支持；如果输入 Python 之后显示信息为“'python' 不是内部 或外部命令， pip install torch torchvision torchaudio PyTorch + OpenVINO 开发实战系列教程 第一篇 4 5. 在执行第三步的基础上，在命令行中输入下面两行代码，执 行结果如下： >>> import torch >>> torch._ _version_ _ '1.9.0+cu102' 其中第一行表示导入 pytorch 的包支持，第二行表示版本查询，

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.10.6 K折交叉验证 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 4.10.7 模型选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 6.4 多输入多输出通道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 6.4.1 多输入通道 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 定义训练函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 638 13.13.6 训练和验证模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639 13.13.7 在 Kaggle 上对测试集进行分类并提交结果

不同视角的深度学习 朋友以为我做的事情 不同行业的人以为我做的事情 父母以为我做的事情 程序员以为我做的事情 我自己以为我做的事情 实际上我做的事情 10 通过这张图可以看出， 各种不同算法在输入的 数据量达到一定级数后 ，都有相近的高准确度 。于是诞生了机器学习 界的名言： 成功的机器学习应 用不是拥有最好的 算法，而是拥有最 多的数据！ 数据决定一切 数据大小 准 确 率 11 ，边缘提取和 脊侦测，边角 检测、斑点检 测等局部化的 特征点检测 检测/分割 对图像进行分割 ，提取有价值的 内容，用于后继 处理， 如：筛 选特征点，分割 含有特定目标的 部分 高级处理 验证得到的 数据是否匹 配前提要求 ，估测特定 系数，对 目 标进行分类 •图像分类 •目标检测 •图像分割 •目标跟踪 •OCR文字识别 •图像滤波与降噪 •图像增强 •风格迁移 •三维重建 •图像检索 的形、音、义等信息进行处理 ，即对字、词、句、篇章的输入、输出、识别、 分析、理解、生 成等的操作和加工。自然语言处理的具体表现形式包括机器 翻译 、文本摘要、文本分类、文本校对、信息抽取、语音合成、语音识 别等。 可以说，自然语言处理就是要计算机理解自然语言，自然 语言处理机制涉及 两个流程，包括自然语言理解和自然语言生成 ，自然语言理解是让计算机把 输入的语言变成有意思的符号和关 系，然后根据目的再处理；自然语言生成

有一个唯一 解）。 在矩阵表示法中，我们可以更紧凑地表达： 我们可以看到，这种形式的线性方程有许多优点（比如明显地节省空间）。 1.1 基本符号 我们使用以下符号： ，表示 为由实数组成具有 行和 列的矩阵。 ，表示具有 个元素的向量。 通常，向量 将表示列向量: 即，具有 行和 列的矩阵。 如果 我们想要明确地表示行向量: 具有 行和 列的矩阵 - 我们通常写 （这里 的转置）。 不相等，矩阵乘积 甚至不存在！） 如果您不熟悉这些属性，请花点时间自己验证它们。 例如，为了检查矩阵乘法的相关性，假设 ， ， 。 注意 ，所以 。 类似地， ，所以 。 因此，所得矩阵的维度一致。 为了表明矩阵乘法是相关的，足 以检查 的第 个元素是否等于 的第 个元素。 我们可以使用矩阵乘法的定义直接 验证这一点： 3 运算和属性 在本节中，我们介绍矩阵和向量的几种运算和属性。 矩阵的转置是指翻转矩阵的行和列。 给定一个矩阵： , 它的转置为 的矩阵 ，其中的元素为： 事实上，我们在描述行向量时已经使用了转置，因为列向量的转置自然是行向量。 转置的以下属性很容易验证： 3.3 对称矩阵 如果 ，则矩阵 是对称矩阵。 如果 ，它是反对称的。 很容易证明，对于任 何矩阵 ，矩阵 是对称的，矩阵 是反对称的。 由此得出，任何方矩阵 可以表示为对称矩阵和反对称矩阵的和，所以：

01 Tensors张量 02 Autograd自动求导 03 神经网络 04 训练一个分类器 4 1.Tensors张量的概念 Tensor实际上就是一个多维数组（multidimensional array） 标量（0阶张量） 向量（1阶张量） 矩阵（2阶张量） 张量（大于等于3阶张量） 1.2 5  创建张量的几种方法  用现有数据创建张量，使用 tensor不能直接转为numpy数组，必须先转到CPU tensor。  如果tensor是标量的话，可以直接使用 item() 函数（只能是标量）将值取出来：loss_output.item() 1.Tensors张量的概念 8  Tensor与NumPy的异同 对比项 NumPy Tensor 相同点 可以定义多维数组，进行切片、改变维度、 数学运算等 可以定义多维数组，进行切片、改变维度、数学运 可以定义多维数组，进行切片、改变维度、数学运 算等 不同点 1、产生的数组类型为 numpy.ndarray； 2、会将ndarray放入 CPU中进行运算； 3、导入方式为import numpy as np，后续 通过np.array([1,2])建立数组； 4、numpy中没有x.type()的用法，只能使用 type(x)。 1、产生的数组类型为torch.Tensor； 2 、会将tensor放入GPU中进行加速运算（