数据必须经过适当的转换之后才能使用。

通常情况下,直接加载的原始数据并不能直接送入神经网络进行训练,此时我们需要对其进行数据预处理。MindSpore提供不同种类的数据变换(Transforms),配合数据处理Pipeline来实现数据预处理。所有的Transforms均可通过map方法传入,实现对指定数据列的处理。

mindspore.dataset提供了面向图像、文本、音频等不同数据类型的Transforms,同时也支持使用Lambda函数。下面分别对其进行介绍。

Common Transforms

mindspore.dataset.transforms模块支持一系列通用Transforms。这里我们以Compose为例,介绍其使用方式。

Compose

Compose接收一个数据增强操作序列,然后将其组合成单个数据增强操作。我们仍基于Mnist数据集呈现Transforms的应用效果。

 

昇思MindSpore学习心得入门-数据变换Transforms_数据

Vision Transforms

mindspore.dataset.vision模块提供一系列针对图像数据的Transforms。在Mnist数据处理过程中,使用了Rescale、Normalize和HWC2CHW变换。下面对其进行详述。

Rescale

Rescale变换用于调整图像像素值的大小,包括两个参数:

  • rescale:缩放因子。
  • shift:平移因子。

图像的每个像素将根据这两个参数进行调整,输出的像素值为𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡𝑖=𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡𝑖∗𝑟𝑒𝑠𝑐𝑎𝑙𝑒+𝑠ℎ𝑖𝑓𝑡。

这里我们先使用numpy随机生成一个像素值在[0, 255]的图像,将其像素值进行缩放。

为了更直观地呈现Transform前后的数据对比,我们使用Transforms的Eager模式进行演示。首先实例化Transform对象,然后调用对象进行数据处理。

可以看到,使用Rescale后的每个像素值都进行了缩放。

 

昇思MindSpore学习心得入门-数据变换Transforms_数据_02

Normalize

Normalize变换用于对输入图像的归一化,包括三个参数:

 

mean:图像每个通道的均值。

 

std:图像每个通道的标准差。

 

is_hwc:bool值,输入图像的格式。True为(height, width, channel),False为(channel, height, width)。

 

图像的每个通道将根据mean和std进行调整,计算公式为

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,其中 c代表通道索引。

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HWC2CHW

HWC2CHW变换用于转换图像格式。在不同的硬件设备中可能会对(height, width, channel)或(channel, height, width)两种不同格式有针对性优化。MindSpore设置HWC为默认图像格式,在有CHW格式需求时,可使用该变换进行处理。

这里我们先将前文中normalized_image处理为HWC格式,然后进行转换。可以看到转换前后的shape发生了变化。

昇思MindSpore学习心得入门-数据变换Transforms_加载_05

Text Transforms

mindspore.dataset.text模块提供一系列针对文本数据的Transforms。与图像数据不同,文本数据需要有分词(Tokenize)、构建词表、Token转Index等操作。这里简单介绍其使用方法。

首先我们定义三段文本,作为待处理的数据,并使用GeneratorDataset进行加载。

PythonTokenizer

分词(Tokenize)操作是文本数据的基础处理方法,MindSpore提供多种不同的Tokenizer。这里我们选择基础的PythonTokenizer举例,此Tokenizer允许用户自由实现分词策略。随后我们利用map操作将此分词器应用到输入的文本中,对其进行分词。

Lookup

Lookup为词表映射变换,用来将Token转换为Index。在使用Lookup前,需要构造词表,一般可以加载已有的词表,或使用Vocab生成词表。这里我们选择使用Vocab.from_dataset方法从数据集中生成词表。

获得词表后我们可以使用vocab方法查看词表。

生成词表后,可以配合map方法进行词表映射变换,将Token转为Index。

昇思MindSpore学习心得入门-数据变换Transforms_数据处理_06

Lambda Transforms

Lambda函数是一种不需要名字、由一个单独表达式组成的匿名函数,表达式会在调用时被求值。Lambda Transforms可以加载任意定义的Lambda函数,提供足够的灵活度。在这里,我们首先使用一个简单的Lambda函数,对输入数据乘2:

可以看到map传入Lambda函数后,迭代获得数据进行了乘2操作。

我们也可以定义较复杂的函数,配合Lambda函数实现复杂数据处理:

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