Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
닷넷: 2247. C# - tensorflow 연동 (MNIST 예제) [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 9642
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 1개 있습니다.)

C# - tensorflow 연동 (MNIST 예제)

요즘 접하기 쉬운 예제로 MNIST 손글씨 인식을 C#에서 tensorflow와 연동해 만들어 보겠습니다. 여기서 중요한 것은, Model을 구해야 하는 것인데요 ^^ 그 부분은 그냥 파이썬 환경에서 자유롭게 코딩해 구하기만 하면 됩니다.

예를 들어, 아래의 MNIST 예제는 my_mnist_model.keras 파일로 모델을 저장하고 있습니다.

// 케라스 창시자에게 배우는 딥러닝
// https://github.com/gilbutITbook/080315/blob/main/chapter02_mathematical-building-blocks.ipynb

import setuptools.dist
from tensorflow.keras.datasets import mnist
(train_images, train_labels), (test_images, test_labels) = mnist.load_data()

from tensorflow import keras
from tensorflow.keras import layers

model = keras.Sequential([
    layers.Dense(512, activation='relu'),
    layers.Dense(10, activation='softmax')
    ])

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

train_images = train_images.reshape((60000, 28 * 28))
train_images = train_images.astype('float32') / 255

test_images = test_images.reshape((10000, 28 * 28))
test_images = test_images.astype('float32') / 255

model.fit(train_images, train_labels, epochs=5, batch_size=128)

test_loss, test_acc = model.evaluate(test_images, test_labels)
print(f'{test_acc}')

# https://www.tensorflow.org/tutorials/keras/save_and_load?hl=ko
model.save('my_mnist_model.keras')

my_mnist_model.keras 파일의 크기는 3MB 정도 됩니다. 이렇게 구한 Model 파일은 C# 프로젝트에 추가/배포해, 실행 시 C#에서 Python.NET을 이용해 저 Model 파일을 로드해 활용할 것입니다.




자, 그럼 본격적으로 위에서 만든 MNIST 필기체 인식 Model을 C#에서 Python과 연동해 볼까요? ^^

이를 위해, 모델을 이용한 predict 코드를 호출하는 파이썬 코드를 다음과 같이 만들어 줍니다.

# mnist_predict.py

import setuptools.dist
import tensorflow as tf
import numpy as np

model = tf.keras.models.load_model('my_mnist_model.keras')

def predict(img):
    imgs = np.expand_dims(img, axis=0)
    predictions = model.predict(imgs, verbose=0)
    predict_number = np.argmax(predictions[0])
    return (predict_number.item(), predictions[0][predict_number].item())

위의 predict 함수는 model.predict 호출 시 해당 이미지로 판정되는 숫자와 그 확률을 반환합니다.

그럼, 이제 Python.NET을 이용한 C# 코드에서는 이를 호출하는 코드만 다음과 같이 작성해 주면 됩니다.

using Python.Runtime;

namespace ConsoleApp3;

internal class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Runtime.PythonDLL = @".\python\python312.dll";

        PythonEngine.Initialize();

        using (_ = Py.GIL())
        {
            DisableTensorflowLog();

            dynamic npModule = Py.Import("numpy");

            {
                dynamic sys = Py.Import("sys");
                string dirPath = Path.GetDirectoryName(typeof(Program).Assembly.Location) ?? Environment.CurrentDirectory;
                sys.path.append(dirPath);
            }

            float[]? testImgArray = // ... 28x28 크기의 이미지 데이터 ...;
            dynamic npArray = npModule.array(testImgArray);

            {
                var pyFile = Py.Import(Path.GetFileNameWithoutExtension("mnist_predict"));

                dynamic results = pyFile.InvokeMethod("predict", npArray);

                int expected = results[0];
                double percentage = results[1];

                Console.WriteLine($"{expected}: {percentage:P0}");
            }
        }

        PythonEngine.Shutdown();
    }
}

만약 testImgArray에 7과 비슷한 숫자의 이미지를 담고 있는 28x28 크기의 버퍼가 있다면 위의 프로그램을 실행 시 "7: 100%"와 유사한 출력이 나옵니다.

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)

만약 지난 글에 설명한 대로 CopyToOutputDirectory 설정을 했다면, 위의 예제를 실행했을 때 "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0" 디렉터리에 출력이 모였을 것입니다. 해당 출력 파일만 다른 컴퓨터에 그대로 복사하면 (당연히 별도의 파이썬 설치 없이) 정상적으로 실행까지 됩니다.

한 가지 문제점이라면, 위의 경우 net8.0 출력에 있는 전체 바이너리의 크기가 (python + tensorflow까지 포함하므로) 1.6GB 정도, 압축하면 480MB 정도 됩니다. 만약 대상 컴퓨터에 파이썬 tensorflow 환경이 설치돼 있다면 이 용량을 없앨 수 있지만 그렇지 않은 경우라면... 뭔가 있어 보이는 ^^ 응용 프로그램의 크기를 자랑합니다.




참고로, 위의 코드를 Windows 10+ 환경에서 Python 3.12.0 버전으로 실행하면 load_model 시에 다음과 같은 오류가 발생합니다.

Traceback (most recent call last):
  File "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0\python\test.py", line 36, in <module>
    model2 = tf.keras.models.load_model('my_mnist_model.keras')
             ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0\python\Lib\site-packages\keras\src\saving\saving_api.py", line 176, in load_model
    return saving_lib.load_model(
           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0\python\Lib\site-packages\keras\src\saving\saving_lib.py", line 152, in load_model
    return _load_model_from_fileobj(
           ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
  File "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0\python\Lib\site-packages\keras\src\saving\saving_lib.py", line 207, in _load_model_from_fileobj
    _raise_loading_failure(error_msgs)
  File "C:\temp\ConsoleApp3\net8.0\python\Lib\site-packages\keras\src\saving\saving_lib.py", line 295, in _raise_loading_failure
    raise ValueError(msg)
ValueError: A total of 1 objects could not be loaded. Example error message for object <keras.src.optimizers.adam.Adam object at 0x000001CBB0BCFBF0>:

The shape of the target variable and the shape of the target value in `variable.assign(value)` must match. variable.shape=(10,), Received: value.shape=(512, 10). Target variable: <KerasVariable shape=(10,), dtype=float32, path=adam/dense_1_bias_momentum>

List of objects that could not be loaded:
[<keras.src.optimizers.adam.Adam object at 0x000001CBB0BCFBF0>]))

3.12.2 이상의 버전에서 하면 오류가 발생하지 않습니다.




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 4/24/2024]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  [102]  103  104  105  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11383정성태12/4/201723408디버깅 기술: 110. 비동기 코드 실행 중 예외로 인한 ASP.NET 프로세스 비정상 종료 현상 [1]
11382정성태12/4/201721947오류 유형: 436. System.Data.SqlClient.SqlException (0x80131904): Connection Timeout Expired 예외 발생 시 "[Pre-Login] initialization=48; handshake=1944;" 값의 의미
11381정성태11/30/201718444.NET Framework: 702. 한글이 포함된 바이트 배열을 나눈 경우 한글이 깨지지 않도록 다시 조합하는 방법(두 번째 이야기)파일 다운로드1
11380정성태11/30/201718478디버깅 기술: 109. windbg - (x64에서의 인자 값 추적을 이용한) Thread.Abort 시 대상이 되는 스레드를 식별하는 방법
11379정성태11/30/201719142오류 유형: 435. System.Web.HttpException - Session state has created a session id, but cannot save it because the response was already flushed by the application.
11378정성태11/29/201720643.NET Framework: 701. 한글이 포함된 바이트 배열을 나눈 경우 한글이 깨지지 않도록 다시 조합하는 방법 [1]파일 다운로드1
11377정성태11/29/201719892.NET Framework: 700. CommonOpenFileDialog 사용 시 사용자가 선택한 파일 목록을 구하는 방법 [3]파일 다운로드1
11376정성태11/28/201724285VS.NET IDE: 123. Visual Studio 편집기의 \r\n (crlf) 개행을 \n으로 폴더 단위로 설정하는 방법
11375정성태11/28/201719086오류 유형: 434. Visual Studio로 ASP.NET 디버깅 중 System.Web.HttpException - Could not load type 오류
11374정성태11/27/201724178사물인터넷: 14. 라즈베리 파이 - (윈도우의 NT 서비스처럼) 부팅 시 시작하는 프로그램 설정 [1]
11373정성태11/27/201723173오류 유형: 433. Raspberry Pi/Windows 다중 플랫폼 지원 컴파일 관련 오류 기록
11372정성태11/25/201726136사물인터넷: 13. 윈도우즈 사용자를 위한 라즈베리 파이 제로 W 모델을 설정하는 방법 [4]
11371정성태11/25/201719838오류 유형: 432. Hyper-V 가상 스위치 생성 시 Failed to connect Ethernet switch port 0x80070002 오류 발생
11370정성태11/25/201719844오류 유형: 431. Hyper-V의 Virtual Switch 생성 시 "External network" 목록에 특정 네트워크 어댑터 항목이 없는 경우
11369정성태11/25/201721832사물인터넷: 12. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 키보드 및 마우스로 쓰는 방법 (절대 좌표, 상대 좌표, 휠) [1]
11368정성태11/25/201727453.NET Framework: 699. UDP 브로드캐스트 주소 255.255.255.255와 192.168.0.255의 차이점과 이를 고려한 C# UDP 서버/클라이언트 예제 [2]파일 다운로드1
11367정성태11/25/201727499개발 환경 구성: 337. 윈도우 운영체제의 route 명령어 사용법
11366정성태11/25/201719136오류 유형: 430. 이벤트 로그 - Cryptographic Services failed while processing the OnIdentity() call in the System Writer Object.
11365정성태11/25/201721382오류 유형: 429. 이벤트 로그 - User Policy could not be updated successfully
11364정성태11/24/201723341사물인터넷: 11. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스로 쓰는 방법 (절대 좌표) [2]
11363정성태11/23/201723391사물인터넷: 10. Raspberry Pi Zero(OTG)를 다른 컴퓨터에 연결해 가상 마우스 + 키보드로 쓰는 방법 (두 번째 이야기)
11362정성태11/22/201719756오류 유형: 428. 윈도우 업데이트 KB4048953 - 0x800705b4 [2]
11361정성태11/22/201722573오류 유형: 427. 이벤트 로그 - Filter Manager failed to attach to volume '\Device\HarddiskVolume??' 0xC03A001C
11360정성태11/22/201722445오류 유형: 426. 이벤트 로그 - The kernel power manager has initiated a shutdown transition.
11359정성태11/16/201721932오류 유형: 425. 윈도우 10 Version 1709 (OS Build 16299.64) 업그레이드 시 발생한 문제 2가지
11358정성태11/15/201726710사물인터넷: 9. Visual Studio 2017에서 Raspberry Pi C++ 응용 프로그램 제작 [1]
... 91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  [102]  103  104  105  ...