Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
닷넷: 2247. C# - tensorflow 연동 (MNIST 예제) [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 9375
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
 




... 16  17  18  19  20  21  22  23  [24]  25  26  27  28  29  30  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13337정성태5/5/202312839Linux: 59. dockerfile - docker exec로 container에 접속 시 자동으로 실행되는 코드 적용
13336정성태5/4/202312364.NET Framework: 2111. C# - 바이너리 출력 디렉터리와 연관된 csproj 설정
13335정성태4/30/202313265.NET Framework: 2110. C# - FFmpeg.AutoGen 라이브러리를 이용한 기본 프로젝트 구성 - Windows Forms파일 다운로드1
13334정성태4/29/202312274Windows: 250. Win32 C/C++ - Modal 메시지 루프 내에서 SetWindowsHookEx를 이용한 Thread 메시지 처리 방법
13333정성태4/28/202310804Windows: 249. Win32 C/C++ - 대화창 템플릿을 런타임에 코딩해서 사용파일 다운로드1
13332정성태4/27/202311096Windows: 248. Win32 C/C++ - 대화창을 위한 메시지 루프 사용자 정의파일 다운로드1
13331정성태4/27/202310712오류 유형: 856. dockerfile - 구 버전의 .NET Core 이미지 사용 시 apt update 오류
13330정성태4/26/202311286Windows: 247. Win32 C/C++ - CS_GLOBALCLASS 설명
13329정성태4/24/202311464Windows: 246. Win32 C/C++ - 직접 띄운 대화창 템플릿을 위한 Modal 메시지 루프 생성파일 다운로드1
13328정성태4/19/202311291VS.NET IDE: 184. Visual Studio - Fine Code Coverage에서 동작하지 않는 Fake/Shim 테스트
13327정성태4/19/202311499VS.NET IDE: 183. C# - .NET Core/5+ 환경에서 Fakes를 이용한 단위 테스트 방법
13326정성태4/18/202314072.NET Framework: 2109. C# - 닷넷 응용 프로그램에서 SQLite 사용 (System.Data.SQLite) [1]파일 다운로드1
13325정성태4/18/202312221스크립트: 48. 파이썬 - PostgreSQL의 with 문을 사용한 경우 연결 개체 누수
13324정성태4/17/202312472.NET Framework: 2108. C# - Octave의 "save -binary ..."로 생성한 바이너리 파일 분석파일 다운로드1
13323정성태4/16/202312111개발 환경 구성: 677. Octave에서 Excel read/write를 위한 io 패키지 설치
13322정성태4/15/202313656VS.NET IDE: 182. Visual Studio - 32비트로만 빌드된 ActiveX와 작업해야 한다면?
13321정성태4/14/202311560개발 환경 구성: 676. WSL/Linux Octave - Python 스크립트 연동
13320정성태4/13/202311337개발 환경 구성: 675. Windows Octave 8.1.0 - Python 스크립트 연동
13319정성태4/12/202312311개발 환경 구성: 674. WSL 2 환경에서 GNU Octave 설치
13318정성태4/11/202311988개발 환경 구성: 673. JetBrains IDE에서 "Squash Commits..." 메뉴가 비활성화된 경우
13317정성태4/11/202312180오류 유형: 855. WSL 2 Ubuntu 20.04 - error: cannot communicate with server: Post http://localhost/v2/snaps/...
13316정성태4/10/202310662오류 유형: 854. docker-compose 시 "json.decoder.JSONDecodeError: Expecting value: line 1 column 1 (char 0)" 오류 발생
13315정성태4/10/202311596Windows: 245. Win32 - 시간 만료를 갖는 컨텍스트 메뉴와 윈도우 메시지의 영역별 정의파일 다운로드1
13314정성태4/9/202312452개발 환경 구성: 672. DosBox를 이용한 Turbo C, Windows 3.1 설치 [1]
13313정성태4/9/202311879개발 환경 구성: 671. Hyper-V VM에 Turbo C 2.0 설치 [2]
13312정성태4/8/202311630Windows: 244. Win32 - 시간 만료를 갖는 MessageBox 대화창 구현 (개선된 버전)파일 다운로드1
... 16  17  18  19  20  21  22  23  [24]  25  26  27  28  29  30  ...