這章節簡單在講就是會使用 Flickr8k 的資料集，裡面有兩個重要的項目，一個是 Images 用來裝所有的圖片的，另一個是 captions.txt 是來說明圖片裡面的敘述。
如果仔細看 captions.txt 裡面的資料，可以發現一張圖片有很多個comment，因此這邊需要在整理一下，變成一張圖片變成一大串文字。
但是在ML領域裡面，文字沒辦法代表任何意思，因此就需要把它轉成數字或者是 vector (轉vector 就是另一個領域了)，但是這邊簡單就是直接先轉成數子的方式進行，因此會需要自己建立 Vocabular。
接下來我們邊看程式碼邊講，首先起手式就是 import package
import os # when loading file paths
import pandas as pd # for lookup in annotation file
import spacy # for tokenizer
import torch
from torch.nn.utils.rnn import pad_sequence # pad batch
from torch.utils.data import DataLoader, Dataset
from PIL import Image # Load img
import torchvision.transforms as transforms
再來這邊先宣告一個 Vocabulary ，然後這個還有計頻次，如果頻次太低就不放在這個辭典裡面
# 下載英文的字典庫
spacy_eng = spacy.load("en_core_web_sm")
class Vocabulary:
# 這邊是先建立自己的字典，後面才會繼續增加
def __init__(self, freq_threshold):
self.itos = {0: "<PAD>", 1: "<SOS>", 2: "<EOS>", 3: "<UNK>"}
self.stoi = {"<PAD>": 0, "<SOS>": 1, "<EOS>": 2, "<UNK>": 3}
self.freq_threshold = freq_threshold
def __len__(self):
return len(self.itos)
# 把一文字先做 tokenizer 切成token ，再把token換成小寫
@staticmethod
def tokenizer_eng(text):
return [tok.text.lower() for tok in spacy_eng.tokenizer(text)]
def build_vocabulary(self, sentence_list):
frequencies = {}
idx = 4
# 每個句子
for sentence in sentence_list:
# 把句子透過tokenizer 轉換成words
for word in self.tokenizer_eng(sentence):
if word not in frequencies:
frequencies[word] = 1
else:
frequencies[word] += 1
# words 要出現夠多次才會被加入到 vocabulary
if frequencies[word] == self.freq_threshold:
self.stoi[word] = idx
self.itos[idx] = word
idx += 1
# 這個就是文字轉數值的地方，簡單來說文字先看 stoi 裡面有沒有，如果沒有的話就回傳<UNK>的數值
def numericalize(self, text):
tokenized_text = self.tokenizer_eng(text)
return [
self.stoi[token] if token in self.stoi else self.stoi["<UNK>"]
for token in tokenized_text
]
這邊就是在建立Dataset的部分，就是把圖跟後面敘述的句子做一個對應，而且對應的同時也會把句子之中的文字轉換成數字，因此可以看成圖片跟一串vector
# 這邊是建立圖片跟文字之間的關係
class FlickrDataset(Dataset):
def __init__(self, root_dir, captions_file, transform=None, freq_threshold=5):
self.root_dir = root_dir
self.df = pd.read_csv(captions_file)
self.transform = transform
# 載入圖片跟敘述
self.imgs = self.df["image"]
self.captions = self.df["caption"]
# 然後這邊就是設定 Vocab 的頻率threshold
self.vocab = Vocabulary(freq_threshold)
# 然後這邊就是設定把文字的部分丟進去建立字典
self.vocab.build_vocabulary(self.captions.tolist())
def __len__(self):
return len(self.df)
def __getitem__(self, index):
caption = self.captions[index]
img_id = self.imgs[index]
img = Image.open(os.path.join(self.root_dir, img_id)).convert("RGB")
if self.transform is not None:
img = self.transform(img)
# SOS => start of sentence
numericalized_caption = [self.vocab.stoi["<SOS>"]]
# 這邊就是轉換成向量
numericalized_caption += self.vocab.numericalize(caption)
# EOS => end of sentence
numericalized_caption.append(self.vocab.stoi["<EOS>"])
# 因此這裡就是一個影像跟 一排vector 的輸出（vector 是文字轉出來的)
return img, torch.tensor(numericalized_caption)
因為在做 Batch process 的時候，input 的向量都是要一樣的，但是句子的長短不一，因此這邊都要特別考慮到句子對應出來的vector 長度要一樣才有辦法丟到batch裡面去學習
class MyCollate:
def __init__(self, pad_idx):
self.pad_idx = pad_idx
def __call__(self, batch):
imgs = [item[0].unsqueeze(0) for item in batch]
imgs = torch.cat(imgs, dim=0)
targets = [item[1] for item in batch]
# 把他填充到等長
targets = pad_sequence(targets, batch_first=False, padding_value=self.pad_idx)
return imgs, targets
DataLoader 的重要性我就不多説了，不過在補齊欄位的地方因為要做batch ，所以是在這裡才把shape補成一樣的喔～
def get_loader(
root_folder,
annotation_file,
transform,
batch_size=32,
num_workers=8,
shuffle=True,
pin_memory=True,
):
dataset = FlickrDataset(root_folder, annotation_file, transform=transform)
# 比較短的句子後面就補上<PAD>
pad_idx = dataset.dataset.stoi["<PAD>"]
loader = DataLoader(
dataset=dataset,
batch_size=batch_size,
num_workers=num_workers,
shuffle=shuffle,
pin_memory=pin_memory,
collate_fn=MyCollate(pad_idx=pad_idx),
)
return loader, dataset
這就不用多說了
%%time
from google.colab import drive
drive.mount('/content/drive')
if __name__ == "__main__":
transform = transforms.Compose(
[transforms.Resize((224, 224)), transforms.ToTensor(),]
)
loader, dataset = get_loader(
"/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/ithome/Flickr8k/Images/",
"/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/ithome/Flickr8k/captions.txt",
transform=transform
)
print(len(dataset.vocab))
for idx, (imgs, captions) in enumerate(loader.head(0)):
print(imgs.shape)
print(captions.shape)
其實作者做得很詳細的說明，尤其在ML領域碰到文字的時候都需要另外的花心思處理，因為可能就是資料沒問題，然後Model 也正確，但是就是 Train不起來，原因就是 batch input shape 不一致的關係所導致的狀況，如果沒有經驗還真的很容易走到這個陷阱
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