tensorflow学习，string_input_producer和FixedLengthRecordReader的使用，将CIFAR-10数据集转成jpg图片（15）

上一节简要介绍了 CIFAR-10 数据集，此外，我们讨论了常规读大数据到内存方法的一些问题，并且介绍了 tensorflow 是如何解决的。本节，我们将利用 tensorflow 将 CIFAR-10 数据集导入内存，并且保存为 jpg 图片。

CIFAR-10 数据集的数据格式详解

CIFAR-10 数据集一共有 10 类物体（上节已介绍），每类 6000 张图片，一共 60000 张。其中 50000 张是训练集，10000 张是测试集。

数据集被分为 5 个训练 batch，和 1 个测试 batch，每个 batch 10000 张图片。测试 batch 是从每一类里随机挑选的 1000 张图片组成的，顺序是被打乱的。

CIFAR-10 数据集解压后，有如下文件：

打开官网后，CIFAR-10 数据集有 3 种格式

计划使用 Binary 版的，它的每一个 batch 的数据按照如下排列：

<1 x label><3072 x pixel>
...
<1 x label><3072 x pixel>

第一字节是第一张图片的标签值，数值范围是 0-9，表示 10 类。接下来的 3072 字节就是图片的像素值了。这样的每一个 3072 字节的都是 3 通道的 RGB 图片，前 1024 字节是 R 数据，中间的 1024 字节是 G 数据，最后 1024 字节是 B 数据。数据是按照行排列的，所以前 32 字节是图片第一行的 R 通道的数据。

python tensorflow 实战代码，将 CIFAR-10 转成 JPG

我们在工作目录新建文件夹 cifar10_data，将 CIFAR-10 数据集解压到此，然后就可以创建文件名 list，然后使用 tf.train.string_input_producer 方法将其转换为 文件名队列（含义可参照上一节）。

# 创建文件名 list
for i in range(1,6):
    filenames = [os.path.join('cifar10_data/cifar-10-batches-bin', 'data_batch_%d.bin' % i)]
# 使用 tensorflow 将文件名 list 转成队列（queue）
filename_queue = tf.train.string_input_producer(filenames)

将 CIFAR-10 数据集的数据格式填入变量中，方便我们接下来的使用。

# 标签占一个字节
label_bytes = 1
# 图片尺寸 32x32x3
height = 32
width = 32
depth = 3   
# 一张图片字节数
image_bytes = height * width * depth
# 一帧数据包含一字节标签和 image_bytes 图片
record_bytes = label_bytes + image_bytes

因为每一张图片在 batch 中占有的都是固定长度，所以我们使用 tensorflow 固定长度的 reader。

# 创建固定长度的数据 reader
reader = tf.FixedLengthRecordReader(record_bytes=record_bytes)
key, value = reader.read(filename_queue)

然后就可以利用 reader 取数据了，按照上一部分介绍的数据格式转换成我们需要的数据。

# 读出的 value 是 string，现在转换为 uint8 型的向量
record_bytes = tf.decode_raw(value, tf.uint8)
# 第一字节表示 标签值，我们把它从 uint8 型转成 int32 型
label = tf.cast(tf.strided_slice(record_bytes, [0], [label_bytes]), tf.int32)
# 剩下的就是图片的数据了，我们把它的形状由 [深度*高(长)*宽] 转换成 [深度，高(长)，宽] 
depth_major = tf.reshape(tf.strided_slice(record_bytes, [label_bytes],
                       [label_bytes + image_bytes]),
                        [depth, height, width])
# 将图片从 [深度，高(长)，宽] 转成 [高(长)，宽, 深度] 形状
uint8image = tf.transpose(depth_major, [1, 2, 0])
reshaped_image = tf.cast(uint8image, tf.float32)

这样我们就得到了 float32 数据类型的图片。接下来我们只需要创建一个 session，初始化变量后，就可以通过 run 方法，从 reshaped_image 读取图片了。每一次 run(reshaped_image) 都可以读取一张图片。

with tf.Session() as sess: 
    threads = tf.train.start_queue_runners(sess=sess)
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    for i in range(10):     # 这里仅提取 10 张图片作为示范
        image_array = sess.run(reshaped_image)
        scipy.misc.toimage(image_array).save('cifar10_data/raw/%d.jpg' % i)

我们将图片保存到工作目录的 cifar10_data/raw/ 文件夹里。

全部代码如下：

#coding: utf-8
import tensorflow as tf
import os
import scipy.misc

# 创建文件名 list
for i in range(1,6):
    filenames = [os.path.join('cifar10_data/cifar-10-batches-bin', 'data_batch_%d.bin' % i)]

# 使用 tensorflow 将文件名 list 转成队列（queue）
filename_queue = tf.train.string_input_producer(filenames)

# 标签占一个字节
label_bytes = 1
# 图片尺寸 32x32x3
height = 32
width = 32
depth = 3   

# 一张图片字节数
image_bytes = height * width * depth

# 一帧数据包含一字节标签和 image_bytes 图片
record_bytes = label_bytes + image_bytes

# 创建固定长度的数据 reader
reader = tf.FixedLengthRecordReader(record_bytes=record_bytes)
key, value = reader.read(filename_queue)

# 读出的 value 是 string，现在转换为 uint8 型的向量
record_bytes = tf.decode_raw(value, tf.uint8)

# 第一字节表示 标签值，我们把它从 uint8 型转成 int32 型
label = tf.cast(tf.strided_slice(record_bytes, [0], [label_bytes]), tf.int32)

# 剩下的就是图片的数据了，我们把它的形状由 [深度*高(长)*宽] 转换成 [深度，高(长)，宽] 
depth_major = tf.reshape(tf.strided_slice(record_bytes, [label_bytes],
                       [label_bytes + image_bytes]),
                        [depth, height, width])

# 将图片从 [深度，高(长)，宽] 转成 [高(长)，宽, 深度] 形状
uint8image = tf.transpose(depth_major, [1, 2, 0])

reshaped_image = tf.cast(uint8image, tf.float32)
with tf.Session() as sess: 
    threads = tf.train.start_queue_runners(sess=sess)
    sess.run(tf.global_variables_initializer())
    for i in range(10):
        image_array = sess.run(reshaped_image)
        scipy.misc.toimage(image_array).save('cifar10_data/raw/%d.jpg' % i)

运行脚本，发现成功了