tensorflow 保存训练模型ckpt 查看ckpt文件中的变量名和对应值

TensorFlow 模型保存与恢复

一个快速完整的教程，以保存和恢复Tensorflow模型。

在本教程中，我将会解释：

1. TensorFlow模型是什么样的？
2. 如何保存TensorFlow模型？
3. 如何恢复预测/转移学习的TensorFlow模型？
4. 如何使用导入的预先训练的模型进行微调和修改?

这个教程假设你已经对神经网络有了一定的了解。如果不了解的话请查阅相关资料。

1. 什么是TensorFlow模型？

训练了一个神经网络之后，我们希望保存它以便将来使用。那么什么是TensorFlow模型?Tensorflow模型主要包含我们所培训的网络参数的网络设计或图形和值。因此，Tensorflow模型有两个主要的文件:

a) Meta graph：
     这是一个协议缓冲区，它保存了完整的Tensorflow图形;即所有变量、操作、集合等。该文件以.meta作为扩展名。

b) Checkpoint file：

这是一个二进制文件，它包含了所有的权重、偏差、梯度和其他所有变量的值。这个文件有一个扩展名.ckpt。然而，Tensorflow从0.11版本中改变了这一点。现在，我们有两个文件，而不是单个.ckpt文件:

1. mymodel.data-00000-of-00001
2. mymodel.index

.data文件是包含我们训练变量的文件，我们待会将会使用它。

与此同时，Tensorflow也有一个名为checkpoint的文件，它只保存的最新保存的checkpoint文件的记录。

因此，为了总结，对于大于0.10的版本，Tensorflow模型如下:

在0.11之前的Tensorflow模型仅包含三个文件:

1. inception_v1.meta
2. inception_v1.ckpt
3. checkpoint

现在我们已经知道了Tensorflow模型的样子，接下来我们来看看TensorFlow是如何保存模型的。

2. 保存TensorFlow模型

比方说，你正在训练一个卷积神经网络来进行图像分类。作为一种标准的练习，你要时刻关注损失和准确率。一旦看到网络已经收敛，我们可以暂停模型的训练。在完成培训之后，我们希望将所有的变量和网络结构保存到一个文件中，以便将来使用。因此，在Tensorflow中，我们希望保存所有参数的图和值，我们将创建一个tf.train.Saver()类的实例。

1. saver = tf.train.Saver()

请记住，Tensorflow变量仅在会话中存在。因此，您必须在一个会话中保存模型，调用您刚刚创建的save方法。

1. saver.save(sess, 'my-test-model')

这里，sess是会话对象，而'my-test-model'是保存的模型的名称。让我们来看一个完整的例子:

1. import tensorflow as tf
2. w1 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[2]), name='w1')
3. w2 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[5]), name='w2')
4. saver = tf.train.Saver()
5. sess = tf.Session()
6. sess.run(tf.global_variables_initializer())
7. saver.save(sess, 'my_test_model')
8. # This will save following files in Tensorflow v >= 0.11
9. # my_test_model.data-00000-of-00001
10. # my_test_model.index
11. # my_test_model.meta
12. # checkpoint

如果我们在1000次迭代之后保存模型，我们将通过通过global_step来调用save:

1. saver.save(sess, 'my_test_model',global_step=1000)

这将会将'-1000'追加到模型名称，并创建以下文件:

1. my_test_model-1000.index
2. my_test_model-1000.meta
3. my_test_model-1000.data-00000-of-00001
4. checkpoint

比方说，在训练时，我们在每次1000次迭代后都保存模型，所以.meta文件是第一次创建的(在第1000次迭代中)，我们不需要每次都重新创建.meta文件(我们在2000，3000次没有保存.meta文件)。我们仅为进一步的迭代保存模型，因为图不会改变。因此，当我们不想保存meta-graph时，我们用这个:

1. saver.save(sess, 'my-model', global_step=step,write_meta_graph=False)

如果你希望仅保留4个最新的模型，并且希望在训练过程中每两个小时后保存一个模型，那么你可以使用max_to_keep和keep_checkpoint_every_n_hours这样做。

1. #saves a model every 2 hours and maximum 4 latest models are saved.
2. saver = tf.train.Saver(max_to_keep=4, keep_checkpoint_every_n_hours=2)

注意，如果我们在tf.train.Saver()中没有指定任何东西，它将保存所有的变量。如果，我们不想保存所有的变量，而只是一些变量。我们可以指定要保存的变量/集合。在创建tf.train。保护程序实例，我们将它传递给我们想要保存的变量的列表或字典。让我们来看一个例子:

1. import tensorflow as tf
2. w1 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[2]), name='w1')
3. w2 = tf.Variable(tf.random_normal(shape=[5]), name='w2')
4. saver = tf.train.Saver([w1,w2])
5. sess = tf.Session()
6. sess.run(tf.global_variables_initializer())
7. saver.save(sess, 'my_test_model',global_step=1000)

这可以用于在需要时保存特定的Tensorflow图。

3. 导入训练好的模型

如果你想用别人预先训练好的模型来进行微调，你需要做以下两件事:

a)创建网络

你可以通过编写python代码创建网络，以手工创建每一层，并将其作为原始模型。但是，如果你考虑一下，我们已经在.meta文件中保存了这个网络，我们可以使用tf.train.import()函数来重新创建这个网络：

1. saver = tf.train.import_meta_graph('my_test_model-1000.meta')

记住，import_meta_graph将在.meta文件中定义的网络附加到当前图。因此，这将为你创建图形/网络，但是我们仍然需要加载我们在这张图上训练过的参数的值。

b)载入参数

我们可以通过调用这个保护程序的实例来恢复网络的参数，它是tf.train.Saver()类的一个实例。

1. with tf.Session() as sess:
2. new_saver = tf.train.import_meta_graph('my_test_model-1000.meta')
3. new_saver.restore(sess, tf.train.latest_checkpoint('./'))

在此之后，像w1和w2这样的张量的值已经恢复并且可以被访问:

1. with tf.Session() as sess:
2. saver = tf.train.import_meta_graph('my-model-1000.meta')
3. saver.restore(sess,tf.train.latest_checkpoint('./'))
4. print(sess.run('w1:0'))
5. ##Model has been restored. Above statement will print the saved value of w1

因此，现在你已经了解了如何为Tensorflow模型保存和导入工作。在下一节中，我描述了上面的实际使用，以加载任何预先训练过的模型。

4.使用导入的模型

现在你已经了解了如何保存和恢复Tensorflow模型，让我们开发一个实用的例子来恢复任何预先训练的模型，并使用它进行预测、微调或进一步训练。当您使用Tensorflow时，你将定义一个图，该图是feed examples(训练数据)和一些超参数(如学习速率、迭代次数等)，它是一个标准的过程，我们可以使用占位符来存放所有的训练数据和超参数。接下来，让我们使用占位符构建一个小网络并保存它。注意，当网络被保存时，占位符的值不会被保存。

1. import tensorflow as tf
2. #Prepare to feed input, i.e. feed_dict and placeholders
3. w1 = tf.placeholder("float", name="w1")
4. w2 = tf.placeholder("float", name="w2")
5. b1= tf.Variable(2.0,name="bias")
6. feed_dict ={w1:4,w2:8}
7. #Define a test operation that we will restore
8. w3 = tf.add(w1,w2)
9. w4 = tf.multiply(w3,b1,name="op_to_restore")
10. sess = tf.Session()
11. sess.run(tf.global_variables_initializer())
12. #Create a saver object which will save all the variables
13. saver = tf.train.Saver()
14. #Run the operation by feeding input
15. print sess.run(w4,feed_dict)
16. #Prints 24 which is sum of (w1+w2)*b1
17. #Now, save the graph
18. saver.save(sess, 'my_test_model',global_step=1000)

现在，当我们想要恢复它时，我们不仅要恢复图和权重，还要准备一个新的feed_dict，它将把新的训练数据输入到网络中。我们可以通过graph.get_tensor_by_name()方法来引用这些保存的操作和占位符变量。

1. #How to access saved variable/Tensor/placeholders
2. w1 = graph.get_tensor_by_name("w1:0")
3. ## How to access saved operation
4. op_to_restore = graph.get_tensor_by_name("op_to_restore:0")

如果我们只是想用不同的数据运行相同的网络，您可以简单地通过feed_dict将新数据传递给网络。

1. import tensorflow as tf
2. sess=tf.Session()
3. #First let's load meta graph and restore weights
4. saver = tf.train.import_meta_graph('my_test_model-1000.meta')
5. saver.restore(sess,tf.train.latest_checkpoint('./'))
6. # Now, let's access and create placeholders variables and
7. # create feed-dict to feed new data
8. graph = tf.get_default_graph()
9. w1 = graph.get_tensor_by_name("w1:0")
10. w2 = graph.get_tensor_by_name("w2:0")
11. feed_dict ={w1:13.0,w2:17.0}
12. #Now, access the op that you want to run.
13. op_to_restore = graph.get_tensor_by_name("op_to_restore:0")
14. print sess.run(op_to_restore,feed_dict)
15. #This will print 60 which is calculated
16. #using new values of w1 and w2 and saved value of b1.

如果你希望通过添加更多的层数并对其进行训练，从而向图中添加更多的操作，可以这样做

1. import tensorflow as tf
2. sess=tf.Session()
3. #First let's load meta graph and restore weights
4. saver = tf.train.import_meta_graph('my_test_model-1000.meta')
5. saver.restore(sess,tf.train.latest_checkpoint('./'))
6. # Now, let's access and create placeholders variables and
7. # create feed-dict to feed new data
8. graph = tf.get_default_graph()
9. w1 = graph.get_tensor_by_name("w1:0")
10. w2 = graph.get_tensor_by_name("w2:0")
11. feed_dict ={w1:13.0,w2:17.0}
12. #Now, access the op that you want to run.
13. op_to_restore = graph.get_tensor_by_name("op_to_restore:0")
14. #Add more to the current graph
15. add_on_op = tf.multiply(op_to_restore,2)
16. print sess.run(add_on_op,feed_dict)
17. #This will print 120.

但是，你是否可以在之前图的结构上构建新的网络?当然，您可以通过graph.get_tensor_by_name()方法访问适当的操作，并在此基础上构建图。这是一个真实的例子。在这里，我们使用元图加载一个vgg预训练的网络，并在最后一层中将输出的数量更改为2，以便对新数据进行微调。

1. ......
2. ......
3. saver = tf.train.import_meta_graph('vgg.meta')
4. # Access the graph
5. graph = tf.get_default_graph()
6. ## Prepare the feed_dict for feeding data for fine-tuning
7. #Access the appropriate output for fine-tuning
8. fc7= graph.get_tensor_by_name('fc7:0')
9. #use this if you only want to change gradients of the last layer
10. fc7 = tf.stop_gradient(fc7) # It's an identity function
11. fc7_shape= fc7.get_shape().as_list()
12. new_outputs=2
13. weights = tf.Variable(tf.truncated_normal([fc7_shape[3], num_outputs], stddev=0.05))
14. biases = tf.Variable(tf.constant(0.05, shape=[num_outputs]))
15. output = tf.matmul(fc7, weights) + biases
16. pred = tf.nn.softmax(output)
17. # Now, you run this with fine-tuning data in sess.run()

希望这能让你清楚地了解如何保存和恢复Tensorflow模型。

原文链接：http://cv-tricks.com/tensorflow-tutorial/save-restore-tensorflow-models-quick-complete-tutorial/

#http://blog.csdn.net/u011961856/article/details/77064631
#coding:utf-8
#tensorflow模型保存文件分析
import tensorflow as tf
import os
from tensorflow.python import pywrap_tensorflow
 
#保存model
v1= tf.Variable(tf.random_normal([784, 200], stddev=0.35), name="v1")
v2= tf.Variable(tf.zeros([200]), name="v2")
v3= tf.Variable(tf.zeros([100]), name="v3")
saver = tf.train.Saver()
with tf.Session() as sess:
    init_op = tf.global_variables_initializer()
    sess.run(init_op)
    #saver.save(sess,"model.ckpt",global_step=1)
    saver.save(sess,"model.ckpt")
 
#恢复model
with tf.Session() as sess:
    saver.restore(sess, "model.ckpt")
 
#http://blog.csdn.net/u010698086/article/details/77916532
#显示打印模型的信息
model_dir = "./"
checkpoint_path = os.path.join(model_dir, "model.ckpt")
reader = pywrap_tensorflow.NewCheckpointReader(checkpoint_path)
var_to_shape_map = reader.get_variable_to_shape_map()
for key in var_to_shape_map:
    print("tensor_name: ", key)
    print(reader.get_tensor(key)) # Remove this is you want to print only variable names

('tensor_name: ', 'v1')
[[ 0.24313833 -0.00510722 -1.08679211 ..., -0.29464433  0.42220956
  -0.01746739]
 [ 0.16223565  0.19589604 -0.52801794 ...,  0.02914025 -0.01362503
  -0.38463125]
 [-0.31530145 -0.06385491  0.36014584 ..., -0.30602348 -0.17168237
  -0.15268792]
 ...,
 [ 0.35836434  0.49244356  0.50476414 ..., -0.53239399  0.05421086
   0.42910808]
 [ 0.07030667  0.90515828 -0.82259291 ..., -0.27345827  0.52107555
   0.54054832]
 [ 0.10563121 -0.03250603  0.30385104 ...,  0.07129911 -0.39154643
   0.41374397]]
('tensor_name: ', 'v2')
[ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.]
('tensor_name: ', 'v3')
[ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.
  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]

从多个训练模型中找到最近训练保存的模型 tf.train.latest_checkpoint

    model_path = "checkpoint"
    if not model_path.endswith('/'):
        model_path += '/'
    chkpt_fname = tf.train.latest_checkpoint(model_path)
    print("model_name " +  chkpt_fname)
 
    with tf.Session() as sess:
        #saver.restore(sess, 'checkpoint/20000.ckpt')
        saver.restore(sess, chkpt_fname)