FlowerNet

Нейросеть для многоклассовой классификации цветов.

Введение

Цель данной работы заключается в разработке нейронной сети для многоклассовой классификации, обладающей высокой устойчивостью к переобучению.

Набор данных (Dataset)

Для решения задачи многоклассовой классификации цветов, я использовал набор данных tf_flowers из tensorflow. Набор имеет 5 классов цветов: 'Одуванчик', 'Ромашка', 'Тюльпаны', 'Подсолнухи' и 'Розы'. Поэтому на конечном слое Dense 5 нейронов. Теперь про выборки. Я разбил набор данных на три выборки: от 0 до 80% - тренировочная, от 80% до 90% - проверочная(валидационная) и от 90% до 100% - тестовая.

Архитектура сети

К качестве архитектуры я использовал xception. Схема архитектуры получилась большая, поэтому я решил не вставлять ей сюда, а загрузить в файлы проекта. Нейронная сеть предназначена для работы на тензорных процессорах (TPU), это позволяет повысить количество эпох и мощность.

Оптимизатор и функция потерь

Моей целью было создать крепкую нейронную сеть, которая обладала бы высокой устойчивостью к переобучению. И тут начинается настройка. Если использовать оптимизатор Adam, который я использовал ранее, то точность будет 90%, но при этом будет переобучение. Поэтому я решил зайти с другого бока, и использовать оптимизатор Adagrad(Adaptive Gradient) - его точность на 10 эпохе была 40%, но чем больше эпох, тем лучше его точность, и при этом точность проверочной выборки будет всегда выше чем тренировочной, и переобучения не будет. В качестве функции потерь я использую SparseCategoricalCrossentropy, так как именно её нужно использовать на TPU моделях. Так как модель моя модель использует тензорный процессор и быстро проходит эпохи, я решил увеличить количество эпох до тысячи. Adagrad начал с 40%, постепенно его точность увеличивалась, и в конечном итоге я получил точность 89.65% на проверочных данных и 0.87% на тестовых. При этом на графике можно увидеть, что модель не подвергается переобучению.

Результат

Задача выполнена. Я создал модель которая имеет устойчивую защиту от переобучения и хорошую точность 87%. В файлах проекта модель называется FlowerNet.h5

Страница на github: https://github.com/laf3r/FlowerNet

Программа предоставляется в виде открытого исходного кода.