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CNN (Convolutional Neural Network)

CNN (Convolutional Neural Network)は、全結合層のみではなく畳み込み層とプーリング層で構成されるニューラルネットワークです。画像認識において優れた性能を持ち、畳み込みニューラルネットワークとも呼ばれています。

Python 3.x

Python 3はPythonプログラミング言語の最新バージョンであり、2008年12月3日にリリースされました。

機械学習

機械学習は、データからパターンを自動的に発見し、そこから知能的な判断を下すためのコンピューターアルゴリズムを指します。人工知能における課題のひとつです。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

Q&A

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TensorFlow 学習済みモデルを使った予測における処理時間の違いについて

yoty

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CNN (Convolutional Neural Network)

CNN (Convolutional Neural Network)は、全結合層のみではなく畳み込み層とプーリング層で構成されるニューラルネットワークです。画像認識において優れた性能を持ち、畳み込みニューラルネットワークとも呼ばれています。

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投稿2022/09/22 04:52

編集2022/09/22 04:55

前提

pythonとTensorflowについて勉強中の機械学習初心者です。
手書き文字認識の機械学習を行った後、学習済みモデルを読み込んでサンプルの識別を行ったところ、
プログラム起動後1回目のmodel.predictと2回目以降のmodel.predictで処理時間が違っていました。

発生している問題

実行結果を下に示します。
2回目以降の識別は14msしかかかっていないのに、1回目の識別には116msもかかっています。

Python

1qを押すと終了 21/1 [==============================] - 0s 116ms/step 3正解は 5 4識別結果は 5 5 6qを押すと終了 71/1 [==============================] - 0s 14ms/step 8正解は 5 9識別結果は 5 10 11qを押すと終了 121/1 [==============================] - 0s 14ms/step 13正解は 5 14識別結果は 5

該当のソースコード

識別用のプログラム

Python

1import tensorflow as tf 2from tensorflow.keras import datasets,layers,models 3import numpy as np 4import msvcrt as m 5 6(train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = datasets.mnist.load_data() 7train_images = train_images.reshape((60000, 28, 28, 1)) 8test_images = test_images.reshape((10000, 28, 28, 1)) 9model = models.load_model('image-classification.h5') 10while True: 11 print('qを押すと終了') 12 val = m.getch() 13 14 if val.decode()=="q": 15 break 16 im=train_images[0] 17 18 im=im.reshape(1,28,28,1) 19 im = im/255.0 20 predictions_single = model.predict(im) 21 print("正解は ",train_labels[0]) 22 print("識別結果は ",predictions_single[0].argmax(),"\n")

学習用のプログラム

Python

1import tensorflow as tf 2from PIL import Image 3import skimage.util 4import os 5from tensorflow.keras import datasets,layers,models 6import matplotlib.pyplot as plt 7 8 9filter_size = 3 10cwd = os.getcwd() 11print(cwd) 12(train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = datasets.mnist.load_data() 13 14train_images = train_images.reshape((60000, 28, 28, 1)) 15test_images = test_images.reshape((10000, 28, 28, 1)) 16 17train_images, test_images = train_images / 255.0, test_images / 255.0 18 19model = models.Sequential() 20model.add(layers.Conv2D(32, (filter_size, filter_size), activation='relu', input_shape=(28, 28, 1))) 21model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2))) 22model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')) 23model.add(layers.MaxPooling2D((2, 2))) 24model.add(layers.Conv2D(64, (3, 3), activation='relu')) 25 26model.add(layers.Flatten()) 27model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) 28model.add(layers.Dense(10, activation='softmax')) 29 30model.compile(optimizer='adam', 31 loss='sparse_categorical_crossentropy', 32 metrics=['accuracy']) 33 34 35model.fit(train_images, train_labels, epochs=5) 36test_loss, test_acc = model.evaluate(test_images, test_labels, verbose=2) 37print(test_acc) 38model.save('image-classification.h5')

実現したいこと

処理時間が違っている理由を突き止めたいです。
また、その理由が述べられているWebサイトを知りたいです。

試したこと

Webサイトで原因の調査を行いました。

Tensorflow2でmodel.predictの推論が遅い!ので他の方法を検証した
Tensorflow2の予想(predict)が遅い件

model.predict()は1つのサンプルだけの識別には向いてないよ!という内容はありましたがなぜ初回だけ時間がかかるのか?といった情報は得られませんでした。

補足情報(FW/ツールのバージョンなど)

機械学習のモデルは
畳み込みニューラルネットワーク (Convolutional Neural Networks)
を参考に作成しました。

Python 3.10.5
Tensorflow 2.9.1

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