图像数据加载

[源]

image_dataset_from_directory 函数

tf_keras.utils.image_dataset_from_directory(
    directory,
    labels="inferred",
    label_mode="int",
    class_names=None,
    color_mode="rgb",
    batch_size=32,
    image_size=(256, 256),
    shuffle=True,
    seed=None,
    validation_split=None,
    subset=None,
    interpolation="bilinear",
    follow_links=False,
    crop_to_aspect_ratio=False,
    **kwargs
)

从目录中的图像文件生成一个 tf.data.Dataset。

如果你的目录结构是

main_directory/
...class_a/
......a_image_1.jpg
......a_image_2.jpg
...class_b/
......b_image_1.jpg
......b_image_2.jpg

那么调用 image_dataset_from_directory(main_directory, labels='inferred') 将返回一个 tf.data.Dataset，它从子目录 class_a 和 class_b 生成批次图像，并附带标签 0 和 1（0 对应 class_a，1 对应 class_b）。

支持的图像格式：.jpeg, .jpg, .png, .bmp, .gif。动图会被截断至第一帧。

参数

• directory：数据所在的目录。如果 labels 是 "inferred"，则该目录应包含子目录，每个子目录包含一个类别的图像。否则，目录结构将被忽略。
• labels：可以是 "inferred"（标签从目录结构中生成），None（无标签），或者一个与在目录中找到的图像文件数量大小相同的整数标签列表/元组。标签应按照图像文件路径的字母数字顺序进行排序（在 Python 中通过 os.walk(directory) 获取）。
• label_mode：描述 labels 编码方式的字符串。选项包括
  • "int"：表示标签被编码为整数（例如用于 sparse_categorical_crossentropy 损失函数）。
  • "categorical"：表示标签被编码为分类向量（例如用于 categorical_crossentropy 损失函数）。
  • "binary"：表示标签（只能有两个）被编码为值为 0 或 1 的 float32 标量（例如用于 binary_crossentropy 损失函数）。
  • None（无标签）。
• class_names：仅当 labels 为 "inferred" 时有效。这是类别名称的显式列表（必须与子目录名称匹配）。用于控制类别的顺序（否则使用字母数字顺序）。
• color_mode：选项包括 "grayscale", "rgb", "rgba"。默认为 "rgb"。表示图像是否会被转换为 1、3 或 4 个通道。
• batch_size：数据批次的大小。如果为 None，则数据将不分批（数据集将生成单个样本）。默认为 32。
• image_size：从磁盘读取图像后将其调整到的大小，指定为 (height, width)。由于流水线处理的图像批次必须具有相同的大小，因此必须提供此参数。默认为 (256, 256)。
• shuffle：是否打乱数据。默认为 True。如果设置为 False，则按字母数字顺序对数据进行排序。
• seed：可选的随机种子，用于打乱和变换。
• validation_split：可选的 0 到 1 之间的浮点数，表示为验证保留的数据比例。
• subset：要返回的数据子集。选项包括 "training", "validation", 或 "both"。仅当设置了 validation_split 时使用。当 subset="both" 时，该工具返回一个包含两个数据集的元组（分别是训练数据集和验证数据集）。
• interpolation：字符串，图像缩放时使用的插值方法。默认为 "bilinear"。支持 "bilinear", "nearest", "bicubic", "area", "lanczos3", "lanczos5", "gaussian", "mitchellcubic"。
• follow_links：是否访问符号链接指向的子目录。默认为 False。
• crop_to_aspect_ratio：如果为 True，则在缩放图像时保持宽高比不失真。当原始宽高比与目标宽高比不同时，输出图像将被裁剪，以返回图像中与目标宽高比匹配的、最大可能窗口（大小为 image_size）。默认情况下 (crop_to_aspect_ratio=False)，宽高比可能不会保留。
• **kwargs：旧版关键字参数。

返回值

一个 tf.data.Dataset 对象。

• 如果 label_mode 是 None，则它会生成形状为 (batch_size, image_size[0], image_size[1], num_channels) 的 float32 张量，用于编码图像（关于 num_channels 的规则请参见下文）。
• 否则，它会生成一个元组 (images, labels)，其中 images 的形状为 (batch_size, image_size[0], image_size[1], num_channels)，而 labels 遵循下述格式。

关于标签格式的规则

• 如果 label_mode 是 "int"，则标签是一个形状为 (batch_size,) 的 int32 张量。
• 如果 label_mode 是 "binary"，则标签是一个形状为 (batch_size, 1) 的由 1 和 0 组成的 float32 张量。
• 如果 label_mode 是 "categorical"，则标签是一个形状为 (batch_size, num_classes) 的 float32 张量，表示类别索引的独热编码。

关于生成的图像中通道数量的规则

• 如果 color_mode 是 "grayscale"，则图像张量中有一个通道。
• 如果 color_mode 是 "rgb"，则图像张量中有三个通道。
• 如果 color_mode 是 "rgba"，则图像张量中有四个通道。

[源]

load_img 函数

tf_keras.utils.load_img(
    path,
    grayscale=False,
    color_mode="rgb",
    target_size=None,
    interpolation="nearest",
    keep_aspect_ratio=False,
)

将图像加载为 PIL 格式。

参数

image = tf.keras.utils.load_img(image_path)
input_arr = tf.keras.utils.img_to_array(image)
input_arr = np.array([input_arr])  # Convert single image to a batch.
predictions = model.predict(input_arr)

参数

• path：图像文件路径。
• grayscale：已弃用，请使用 color_mode="grayscale"。
• color_mode：选项包括 "grayscale", "rgb", "rgba"。默认值："rgb"。所需的图像格式。
• target_size：可以是 None（默认为原始大小）或整数元组 (img_height, img_width)。
• interpolation：当目标大小与加载图像的大小不同时，用于重新采样图像的插值方法。支持的方法包括 "nearest", "bilinear", 和 "bicubic"。如果安装了 PIL 1.1.3 或更高版本，也支持 "lanczos"。如果安装了 PIL 3.4.0 或更高版本，也支持 "box" 和 "hamming"。默认情况下使用 "nearest"。
• keep_aspect_ratio：布尔值，是否在缩放图像到目标大小时保持宽高比不失真。在缩放之前，图像会按照目标宽高比在中心进行裁剪。

返回值

一个 PIL Image 实例。

抛出异常

• ImportError：如果 PIL 不可用。
• ValueError：如果不支持插值方法。

[源]

img_to_array 函数

tf_keras.utils.img_to_array(img, data_format=None, dtype=None)

将 PIL Image 实例转换为 Numpy 数组。

参数

from PIL import Image
img_data = np.random.random(size=(100, 100, 3))
img = tf.keras.utils.array_to_img(img_data)
array = tf.keras.utils.image.img_to_array(img)

参数

• img：输入的 PIL Image 实例。
• data_format：图像数据格式，可以是 "channels_first" 或 "channels_last"。None 表示使用全局设置 tf.keras.backend.image_data_format()（除非你修改过，否则使用 "channels_last"）。默认为 None。
• dtype：要使用的数据类型。None 表示使用全局设置 tf.keras.backend.floatx()（除非你修改过，否则使用 "float32"）。默认为 None。

返回值

一个 3D Numpy 数组。

抛出异常

• ValueError：如果传入了无效的 img 或 data_format。

[源]

save_img 函数

tf_keras.utils.save_img(
    path, x, data_format=None, file_format=None, scale=True, **kwargs
)

将存储为 Numpy 数组的图像保存到路径或文件对象。

参数

• path：路径或文件对象。
• x：Numpy 数组。
• data_format：图像数据格式，可以是 "channels_first" 或 "channels_last"。
• file_format：可选的文件格式覆盖。如果省略，则使用的格式将根据文件名扩展名确定。如果使用文件对象代替文件名，则应始终使用此参数。
• scale：是否将图像值重新缩放到 [0, 255] 范围内。
• **kwargs：传递给 PIL.Image.save() 的额外关键字参数。