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    <title>DEV Community: tgb yhn</title>
    <description>The latest articles on DEV Community by tgb yhn (@cxcsd).</description>
    <link>https://dev.to/cxcsd</link>
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      <title>DEV Community: tgb yhn</title>
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    <language>en</language>
    <item>
      <title>https://rb.gy/l2hewa</title>
      <dc:creator>tgb yhn</dc:creator>
      <pubDate>Sat, 22 Feb 2025 11:27:34 +0000</pubDate>
      <link>https://dev.to/cxcsd/httpsrbgyl2hewa-5e0f</link>
      <guid>https://dev.to/cxcsd/httpsrbgyl2hewa-5e0f</guid>
      <description>&lt;h1&gt;
  
  
  TensorFlowを用いた画像分類の基本
&lt;/h1&gt;

&lt;h2&gt;
  
  
  はじめに
&lt;/h2&gt;

&lt;p&gt;TensorFlowは画像分類の実装に最適なライブラリの一つです。本記事では、TensorFlowを用いて画像分類モデルを構築し、実際に動作させる方法を解説します。&lt;/p&gt;

&lt;h2&gt;
  
  
  画像分類の概念
&lt;/h2&gt;

&lt;p&gt;画像分類は、一般的なタスクである「特徴抽出」と「分類器の構築」からなります。CNNは、画像から関連する特徴を抽出し、分類器で判定する仕組みを持っています。&lt;/p&gt;

&lt;h2&gt;
  
  
  TensorFlowでのデータ前処理
&lt;/h2&gt;

&lt;p&gt;画像分類のために、先にデータの前処理を行います。&lt;br&gt;
&lt;/p&gt;

&lt;div class="highlight js-code-highlight"&gt;
&lt;pre class="highlight python"&gt;&lt;code&gt;&lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tensorflow&lt;/span&gt; &lt;span class="k"&gt;as&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tf&lt;/span&gt;
&lt;span class="kn"&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tensorflow.keras.preprocessing.image&lt;/span&gt; &lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;ImageDataGenerator&lt;/span&gt;

&lt;span class="n"&gt;datagen&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="nc"&gt;ImageDataGenerator&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;rescale&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mf"&gt;1.&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;/&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;255&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;span class="n"&gt;dataset&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;datagen&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;flow_from_directory&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;"&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;data/train&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;"&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;target_size&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;150&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;150&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;batch_size&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;32&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;class_mode&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;binary&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;

&lt;/div&gt;



&lt;h2&gt;
  
  
  CNNの構築
&lt;/h2&gt;

&lt;p&gt;CNNは、複数の小さなフィルタを通じて特徴を抽出する機構です。&lt;br&gt;
&lt;/p&gt;

&lt;div class="highlight js-code-highlight"&gt;
&lt;pre class="highlight python"&gt;&lt;code&gt;&lt;span class="kn"&gt;from&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;tensorflow.keras&lt;/span&gt; &lt;span class="kn"&gt;import&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;models&lt;/span&gt;

&lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;models&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Sequential&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;([&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Conv2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;32&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;activation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;relu&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;input_shape&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;150&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;150&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;MaxPooling2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Conv2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;64&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;activation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;relu&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;MaxPooling2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Conv2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;128&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;3&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;activation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;relu&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;MaxPooling2D&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;((&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="mi"&gt;2&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Flatten&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Dense&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;512&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;activation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;relu&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;),&lt;/span&gt;
    &lt;span class="n"&gt;layers&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nc"&gt;Dense&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;1&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;activation&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;sigmoid&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;span class="p"&gt;])&lt;/span&gt;

&lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;compile&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;optimizer&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;adam&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;loss&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;binary_crossentropy&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;metrics&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;[&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="s"&gt;accuracy&lt;/span&gt;&lt;span class="sh"&gt;'&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;])&lt;/span&gt;
&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;

&lt;/div&gt;



&lt;h2&gt;
  
  
  モデルの学習と評価
&lt;/h2&gt;



&lt;div class="highlight js-code-highlight"&gt;
&lt;pre class="highlight python"&gt;&lt;code&gt;&lt;span class="n"&gt;history&lt;/span&gt; &lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;model&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;.&lt;/span&gt;&lt;span class="nf"&gt;fit&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;(&lt;/span&gt;&lt;span class="n"&gt;dataset&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;,&lt;/span&gt; &lt;span class="n"&gt;epochs&lt;/span&gt;&lt;span class="o"&gt;=&lt;/span&gt;&lt;span class="mi"&gt;10&lt;/span&gt;&lt;span class="p"&gt;)&lt;/span&gt;
&lt;/code&gt;&lt;/pre&gt;

&lt;/div&gt;



&lt;h2&gt;
  
  
  おわりに
&lt;/h2&gt;

&lt;p&gt;TensorFlowを使うことで、実際に画像を分類する機械学習モデルを構築できます。&lt;/p&gt;

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