Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
닷넷: 2247. C# - tensorflow 연동 (MNIST 예제) [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 9517
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
 




... 121  122  123  [124]  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
10822정성태7/7/201527295오류 유형: 299. The 'Visual C++ Project System Package' package did not load correctly.
10821정성태7/7/201519541오류 유형: 298. Unable to start debugging on the web server. IIS does not list a web site that matches the launched URL.
10820정성태7/7/201525518오류 유형: 297. HTTP Error 503. The service is unavailable. - 두 번째
10819정성태7/2/201528949오류 유형: 296. SQL Server Express 시작 오류 - error code 3417
10818정성태7/1/201527774오류 유형: 295. HTTP Error 503. The service is unavailable. [1]
10817정성태6/29/201531482.NET Framework: 523. C# 람다(Lambda)에서 변수 캡처 방식 [3]
10816정성태6/25/201527809.NET Framework: 522. 닷넷의 어셈블리 서명 데이터 확인 방법파일 다운로드1
10815정성태6/23/201525659Graphics: 1. 자네 나와 함께... UNITY 하지 않겠는가! [4]
10814정성태6/22/201523500.NET Framework: 521. Roslyn을 이용해 C# 문법 변형하기 (2) [5]
10813정성태6/21/201525252.NET Framework: 520. Roslyn을 이용해 C# 문법 변형하기 (1)
10812정성태6/20/201526373.NET Framework: 519. C# 6.0 오픈 소스 컴파일러 Roslyn - 빌드 및 테스트 방법 [1]
10811정성태6/20/201523178오류 유형: 294. OpenAuth 사용 시 System.Data.SqlClient.SqlException 예외가 Output 창에 출력되는 문제
10810정성태6/18/201522167개발 환경 구성: 270. Visual Studio에서 github 오픈 소스를 fork해서 테스트하는 방법 [1]
10809정성태6/18/201520145.NET Framework: 518. AllowPartiallyTrustedCallers 특성이 적용된 GAC 어셈블리에서 DynamicMethod의 calli 명령어 사용파일 다운로드1
10808정성태6/17/201522496.NET Framework: 517. calli IL 호출이 DllImport 호출보다 빠를까요? [1]파일 다운로드1
10807정성태6/16/201523572.NET Framework: 516. Microsoft.AspNet.Membership.OpenAuth 사용 시 "Local Database Runtime error occurred" 오류
10806정성태6/16/201541426.NET Framework: 515. OpenAuth.VerifyAuthentication 호출 시 The remote server returned an error: (400) Bad Request
10805정성태6/15/201522761Java: 17. 자바의 재미있는 상수 처리 방식
10804정성태6/10/201522441.NET Framework: 514. .NET CLR2 보안 모델에서의 APTCA 역할 (2)파일 다운로드1
10803정성태6/2/201524396.NET Framework: 513. UWP(Universal Windows Platform) 응용 프로그램의 새로운 라이브러리 버전 관리 해법 [2]
10802정성태6/2/201524434개발 환경 구성: 269. 마이크로소프트 온라인 강좌 소개 - Azure VPN 구성 방법 [1]
10801정성태5/31/201528947.NET Framework: 512. async/await 사용 시 hang 문제가 발생하는 경우 - 두 번째 이야기 [3]
10800정성태5/29/201524418개발 환경 구성: 268. 소개 - 프로세싱(https://processing.org/)
10799정성태5/29/201522171사물인터넷: 3. 책 소개 - 라즈베리 파이로 구현하는 사물 인터넷 프로젝트 [1]
10798정성태5/26/201521974기타: 53. 2015년 6월 10일 밤 10시 온라인 세미나 - 새로운 Windows 10 App을 개발하는 방법
10797정성태5/23/201521622VC++: 91. 자식 스레드에 자동 상속되는 TEB의 SubProcessTag 필드파일 다운로드1
... 121  122  123  [124]  125  126  127  128  129  130  131  132  133  134  135  ...