MLP on Fashion MNIST using TF 2.0

In [0]:

    

# Standard Python libraries
from __future__ import absolute_import, division, print_function, unicode_literals

import os
import time
import numpy as np
import glob
import matplotlib.pyplot as plt
import PIL
import imageio
from IPython import display
import sklearn
from time import time


    

In [14]:

    

# Tensorflow
try:
  # %tensorflow_version only exists in Colab.
  %tensorflow_version 2.x
except Exception:
  pass
import tensorflow as tf

from tensorflow import keras

print("tf version {}".format(tf.__version__))
if tf.test.is_gpu_available():
    print(tf.test.gpu_device_name())
else:
    print("TF cannot find GPU")


    

    




tf version 2.0.0-rc1
/device:GPU:0

In [15]:

    

np.random.seed(0)

fashion_mnist = keras.datasets.fashion_mnist

(train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = fashion_mnist.load_data()
train_images = train_images / 255.0
test_images = test_images / 255.0

print(np.shape(train_images))
print(np.shape(test_images))
#(60000, 28, 28)
#(10000, 28, 28)

class_names = ['T-shirt/top', 'Trouser', 'Pullover', 'Dress', 'Coat', 
               'Sandal', 'Shirt', 'Sneaker', 'Bag', 'Ankle boot']

plt.figure(figsize=(10,10))
for i in range(25):
    plt.subplot(5,5,i+1)
    plt.xticks([])
    plt.yticks([])
    plt.grid(False)
    plt.imshow(train_images[i], cmap=plt.cm.binary)
    plt.xlabel(class_names[train_labels[i]])
#save_fig("fashion-mnist-data.pdf")
plt.show()


    

    




(60000, 28, 28)
(10000, 28, 28)






    

In [16]:

    

model = keras.Sequential([
    keras.layers.Flatten(input_shape=(28, 28)),
    keras.layers.Dense(128, activation=tf.nn.relu),
    keras.layers.Dense(10, activation=tf.nn.softmax)
])

model.summary()
    
model.compile(optimizer='adam', 
              loss='sparse_categorical_crossentropy',
              metrics=['accuracy'])


# We just train for 2 epochs because (1) it is faster, and
# (2) it produces more errors, which makes for a more interesting plot :)
time_start = time()
model.fit(train_images, train_labels, epochs=2)
print('time spent training {:0.3f}'.format(time() - time_start))


    

    




Model: "sequential_3"
_________________________________________________________________
Layer (type)                 Output Shape              Param #   
=================================================================
flatten_3 (Flatten)          (None, 784)               0         
_________________________________________________________________
dense_6 (Dense)              (None, 128)               100480    
_________________________________________________________________
dense_7 (Dense)              (None, 10)                1290      
=================================================================
Total params: 101,770
Trainable params: 101,770
Non-trainable params: 0
_________________________________________________________________
Train on 60000 samples
Epoch 1/2
WARNING:tensorflow:Entity <function Function._initialize_uninitialized_variables.<locals>.initialize_variables at 0x7fe4505d5730> could not be transformed and will be executed as-is. Please report this to the AutoGraph team. When filing the bug, set the verbosity to 10 (on Linux, `export AUTOGRAPH_VERBOSITY=10`) and attach the full output. Cause: module 'gast' has no attribute 'Num'
WARNING: Entity <function Function._initialize_uninitialized_variables.<locals>.initialize_variables at 0x7fe4505d5730> could not be transformed and will be executed as-is. Please report this to the AutoGraph team. When filing the bug, set the verbosity to 10 (on Linux, `export AUTOGRAPH_VERBOSITY=10`) and attach the full output. Cause: module 'gast' has no attribute 'Num'
60000/60000 [==============================] - 6s 99us/sample - loss: 0.4988 - accuracy: 0.8266
Epoch 2/2
60000/60000 [==============================] - 6s 94us/sample - loss: 0.3753 - accuracy: 0.8655
time spent training 11.573

In [17]:

    

predictions = model.predict(test_images)
print(np.shape(predictions))

# Overall accuracy
train_loss, train_acc = model.evaluate(train_images, train_labels)
print('Train accuracy:', train_acc)
test_loss, test_acc = model.evaluate(test_images, test_labels)
print('Test accuracy:', test_acc)


    

    




(10000, 10)
60000/1 [=======================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================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========================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================================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=] - 1s 112us/sample - loss: 0.3444 - accuracy: 0.8619
Test accuracy: 0.8619

In [18]:

    

# To apply prediction to a single image, we need to reshape to an (N,D,D) tensor
# where N=1
img = test_images[0]
img = (np.expand_dims(img,0))
print(img.shape)
predictions_single = model.predict(img)
print(predictions_single.shape)


    

    




(1, 28, 28)
(1, 10)

In [0]:

    

def plot_image_and_label(predictions_array, true_label, img):
  plt.grid(False)
  plt.xticks([])
  plt.yticks([])
  img = np.reshape(img, (28, 28)) # drop any trailing dimension of size 1
  plt.imshow(img, cmap=plt.cm.binary)
  predicted_label = np.argmax(predictions_array)
  if predicted_label == true_label:
    color = 'blue'
    plt.xlabel("{} {:2.0f}%".format(class_names[predicted_label],
                                100*np.max(predictions_array)),
                                color=color)
  else:
    color = 'red'
    plt.xlabel("{} {:2.0f}% ({})".format(class_names[predicted_label],
                                100*np.max(predictions_array),
                                class_names[true_label]),
                                color=color)

def plot_label_dist(predictions_array, true_label):
  plt.grid(False)
  plt.xticks([])
  plt.yticks([])
  thisplot = plt.bar(range(10), predictions_array, color="#777777")
  plt.ylim([0, 1]) 
  predicted_label = np.argmax(predictions_array)
  thisplot[predicted_label].set_color('red')
  thisplot[true_label].set_color('blue')


    

In [20]:

    

# Plot the first 15 test images, their predicted label, and the true label
# Color correct predictions in blue, incorrect predictions in red
num_rows = 5
num_cols = 3
num_images = num_rows*num_cols
plt.figure(figsize=(2*2*num_cols, 2*num_rows))
for i in range(num_images):
  plt.subplot(num_rows, 2*num_cols, 2*i+1)
  plot_image_and_label(predictions[i], test_labels[i], test_images[i])
  plt.subplot(num_rows, 2*num_cols, 2*i+2)
  plot_label_dist(predictions[i], test_labels[i])
#save_fig("fashion-mlp-predictions-2epochs.pdf")
plt.show()


    

In [0]: