Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
닷넷: 2247. C# - tensorflow 연동 (MNIST 예제) [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 9612
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
 




... 151  152  153  154  155  [156]  157  158  159  160  161  162  163  164  165  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1152정성태10/20/201123804.NET Framework: 251. string.GetHashCode는 hash 값을 cache 할까?
1151정성태10/18/201122715Java: 13. 자바도 64비트에서 (2GB) OutOfMemoryException 예외가 발생할까?
1150정성태10/18/201129995.NET Framework: 250. WPF - ComboBox의 SelectionChagned 이벤트파일 다운로드1
1149정성태10/16/201125613.NET Framework: 249. WPF - d:DesignHeight 값을 구할 수 있을까?
1148정성태10/14/201131589Java: 12. 자바에서 LINQ 사용? [7]
1147정성태10/13/201127537.NET Framework: 248. 닷넷에서 지원되는 문자열 인코딩 이름 목록
1146정성태10/12/201133240.NET Framework: 247. LINQ에서의 Max 기능 구현 [10]파일 다운로드1
1144정성태10/10/201128923.NET Framework: 246. WCF - 서버 측에서의 유효한 Timeout 설정파일 다운로드1
1143정성태10/9/201134490.NET Framework: 245. ASP.NET 서버 측 코드에서 페이스북 계정 연동하는 방법
1142정성태10/8/201134989.NET Framework: 244. 윈도우 폼을 열고 닫는 것만으로 메모리 leak이 발생할까? [2]파일 다운로드1
1141정성태10/7/201133619.NET Framework: 243. DataTable에 대해서 Dispose 메서드를 호출할 필요가 있을까? [4]파일 다운로드1
1140정성태10/6/201126785.NET Framework: 242. 닷넷 개발자 입장에서 이해해 보는 자바의 서블릿, JSP
1138정성태10/1/201144938Java: 11. 웹 로직에서 MS-SQL 서버 연결 [2]
1137정성태9/30/201130014Java: 10. 닷넷 개발자가 설치해 본 Oracle WebLogic Server - 설치 및 기본 도메인 구성
1136정성태9/29/201125437개발 환경 구성: 131. Visual Studio - ASP.NET의 Code-behind처럼 cs 파일을 그룹핑하는 매크로 함수 [2]파일 다운로드1
1135정성태9/29/201122879오류 유형: 138. TF10216: Team Foundation services are currently unavailable
1134정성태9/27/201130316.NET Framework: 241. C# 5.0에 새로 추가된 Caller Info 특성 [5]
1133정성태9/25/201133583VC++: 54. C++로 만든 WinRT 프로그램 [2]
1132정성태9/24/201173066Java: 9. 자바의 keytool.exe 사용법과 Tomcat의 SSL 통신 설정
1131정성태9/23/201129266Java: 8. 닷넷 개발자가 구현해 본 자바 웹 서비스 (2)
1130정성태9/23/201137259Java: 7. 닷넷 개발자가 구현해 본 자바 웹 서비스 (1)파일 다운로드2
1129정성태9/22/201128898개발 환경 구성: 130. Hyper-V에 MS-DOS VM 만드는 방법 - MSDN 구독자 대상 [3]
1128정성태9/20/201129074오류 유형: 137. KB2449742 보안 업데이트로 인한 충돌 문제 해결 - 두 번째 이야기
1127정성태9/19/201133183Java: 6. Java에서 MySQL 사용 [2]
1126정성태9/18/201128282Math: 3. "유클리드 호제법"과 "Bezout's identity" 구현 코드(C#)파일 다운로드1
1125정성태9/17/201126207Windows: 54. Windows 8 개발자 Preview를 사용해 보고... [2]
... 151  152  153  154  155  [156]  157  158  159  160  161  162  163  164  165  ...