Tensorflow：可视化学习TensorBoard

￡神魔★判官ぃ 2022-06-12 08:41 721阅读 0赞

用 TensorBoard 来展现 TensorFlow 图，绘制图像生成的定量指标图以及显示附加数据（如其中传递的图像）。

## tensorflow.summary ##

**scalar一般用于数值的显示**

如

tf.summary.scalar(softmax\_cross\_entropy)

tf.summary.scalar(loss)

**histogram一般用于向量的分布显示**

tf.summary.histogram('histogram', var)

多个histogram合并到一起

variance_shrinking_normal = tf.random_normal(shape=[1000], mean=0, stddev=1-(k)) tf.summary.histogram("normal/shrinking_variance", variance_shrinking_normal)

\# Let's combine both of those distributions into one dataset

normal\_combined = tf.concat(\[mean\_moving\_normal, variance\_shrinking\_normal\], 0)

\# We add another histogram summary to record the combined distribution

tf.summary.histogram("normal/bimodal", normal\_combined)\[[TensorBoard Histogram Dashboard][]\]

### tensorflow封装好的rnn/lstm等层weight/bias的summary ###

通过层参数.weight或者.variables查看，两者区别暂时不清楚。

lstm\_cell\_fw = rnn.LSTMBlockFusedCell(params\['lstm\_size'\])  
            output\_fw, \_ = lstm\_cell\_fw(embeddings\_t, dtype=tf.float32, sequence\_length=nwords)  
            lstm\_cell\_fw\_kernel, lstm\_cell\_fw\_bias = lstm\_cell\_fw.weights  
            tf.summary.histogram('lstm\_cell\_fw\_kernel', lstm\_cell\_fw\_kernel)  
            tf.summary.histogram('lstm\_cell\_fw\_bias', lstm\_cell\_fw\_bias)

\[[Tensorboard - visualize weights of LSTM][]\]

\[[How to get summary information on tensorflow RNN][]\]

### tensorflow获取tf.layers.dense中的参数权重weight ###

l=tf.layers.dense(input\_tf\_xxx,300,name='layer\_name')  
with tf.variable\_scope("layer\_name", reuse=True):  
    weights = tf.get\_variable("kernel")

\[[How to get weights in tf.layers.dense?][How to get weights in tf.layers.dense]\]

## 启动 TensorBoard ##

要运行 TensorBoard，请使用以下命令

`python3 -m tensorboard.main --logdir=path/to/log-directory`

tensorboard --logdir=path/to/log-directory

`Note: 1 ``logdir` 指向 `FileWriter` 将数据序列化的目录（如果使用的是estimator则是MODELDIR：estimator = tf.estimator.Estimator(model\_fn, MODELDIR, cfg, params)）。如果此 `logdir` 目录下有子目录，而子目录包含基于各个运行的序列化数据，则 TensorBoard 会将所有这些运行涉及的数据都可视化。

2 指定端口 --port=8008。

3 命令出错：ImportError: No module named \_multiarray\_umath...F...Check failed: PyBfloat16\_Type.tp\_base != nullptr ...\[1\]    1889 abort      python -m tensorboard.main --logdir=results/model，可能是因为python版本不对试试：python3 -m tensorboard.main --logdir=results/model

TensorBoard 运行后，请在您的网络浏览器中转到 `localhost:6006` 以查看 TensorBoard。

\[[TensorBoard：可视化学习][TensorBoard]\]

## tensorboard图解析 ##

### Estimator中使用TensorBoard ###

所有预创建的 Estimator 都会自动将大量信息记录到 TensorBoard 上。不过，对于自定义 Estimator，TensorBoard 只提供一个默认日志（损失图）以及您明确告知 TensorBoard 要记录的信息（如将所有的metrics写入summary绘图

metrics = \{'accuracy': accuracy\}

for metric\_name, op in metrics.items():  
            tf.summary.scalar(metric\_name, op\[1\])）。

Note: estimator不需要显式地将logdir传给tf.summary.FileWriter，它自动默认为MODELDIR。其中MODELDIR为train的，而MODELDIR/eval为eval的信息。

图说明如下：

*  global\_step/sec：一个性能指示器，展示了随着模型训练，每秒处理多少batches（gradient updates）
 *  loss：上报的loss。当你的loss呈下降的趋势，说明你的神经网络训练是有效果的。
 *  accuracy: 通过以下两行所记录的accuracy
    
     *  eval\_metric\_ops=\{‘my\_accuracy’: accuracy\})，evaluation期
     *  tf.summary.scalar(‘accuracy’, accuracy\[1\])，training期

对于传输一个global\_step到你的optimizer的minimize方法中很重要，如果没有它，该模型不能为这些图记录x坐标。在训练期，summaries（橙色线）会随着batches的处理被周期性记录，这就是为什么它会变成一个x轴。相反的，对于evaluate的每次调要，evaluation过程只会在图中有一个点。该点包含了整个evaluation调用的平均。在该图中没有width，因为它会被在特定training step（单个checkpoint）的某个模型态下整个进行评估。你可以使用左侧的控制面板来选择性地disable/enable。

在my\_accuracy和loss图中，要注意以下事项：

*  橙色线表示training，其中浅色线代表Smoothing=0时的值
 *  蓝色点表示evaluation

\[官网：[在 TensorBoard 中查看自定义 Estimator 的训练结果][TensorBoard _ Estimator]\]

### DISTRIBUTIONS ###

`DISTRIBUTIONS` 主要用来展示网络中各参数随训练步数的增加的变化情况，可以说是 *多分位数折线图* 的堆叠。下面我就下面这张图来解释下。

![aHR0cHM6Ly9hc2sucWNsb3VkaW1nLmNvbS9odHRwLXNhdmUveWVoZS0xMTQ3Njk5LzM0bmxlZzUxOHMucG5nP2ltYWdlVmlldzIvMi93LzE2MjA][]

*权重分布*

这张图表示的是第二个卷积层的权重变化。横轴表示训练步数，纵轴表示权重值。而从上到下的折现分别表示权重分布的不同分位数：`[maximum, 93%, 84%, 69%, 50%, 31%, 16%, 7%, minimum]`。对应于我的代码，部分如下：

with tf.name_scope(name):
        W = tf.Variable(tf.truncated_normal(
            [k, k, channels_in, channels_out], stddev=0.1), name='W')
        b = tf.Variable(tf.constant(0.1, shape=[channels_out]), name='b')
        conv = tf.nn.conv2d(inpt, W, strides=[1, s, s, 1], padding='SAME')
        act = tf.nn.relu(conv)
        tf.summary.histogram('weights', W)
        tf.summary.histogram('biases', b)
        tf.summary.histogram('activations', act)

### HISTOGRAMS ###

`HISTOGRAMS` 和 `DISTRIBUTIONS` 是对同一数据不同方式的展现。与 `DISTRIBUTIONS` 不同的是，`HISTOGRAMS` 可以说是 *频数分布直方图* 的堆叠。

![aHR0cHM6Ly9hc2sucWNsb3VkaW1nLmNvbS9odHRwLXNhdmUveWVoZS0xMTQ3Njk5Lzd0NjM0eW5uMnAucG5nP2ltYWdlVmlldzIvMi93LzE2MjA][]

*权重分布*

横轴表示权重值，纵轴表示训练步数。颜色越深表示时间越早，越浅表示时间越晚（越接近训练结束）。除此之外，`HISTOGRAMS` 还有个 `Histogram mode`，有两个选项：`OVERLAY` 和 `OFFSET`。选择 `OVERLAY` 时横轴为权重值，纵轴为频数，每一条折线为训练步数。颜色深浅与上面同理。默认为 `OFFSET` 模式。

### Projector ###

使用T-SNE方式显示高维向量，这是一个动态的过程，其中随着iteration的增加，会发现结果向量会逐渐分开。相同类别的会聚拢在一起，我们可以选择不同颜色作为区分，发现不同颜色的预测结果的区分度逐渐拉大。  
![aHR0cHM6Ly9pbWFnZXMyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvOTQ5MjQxLzIwMTgwNy85NDkyNDEtMjAxODA3MTgxNTM0NDE2NzMtMTQ3Mzc2NDg0Mi5naWY][]

\[[Tensorflow高维向量可视化][Tensorflow]\]

\[[理解 TensorBoard][TensorBoard 1]\]

[某小皮][Link 1]

## 使用tensorflow.summary时报错 ##

1 运行

tf.summary.histogram('histogram', var)

Nan in summary histogram for

原因可能有好多种

lz的原因是：在神经网络前向传播时使用了传入参数的转换就出这个错误了：beta = tf.Variable(beta0, name='beta')

其它原因有：

First, I was working with float16 type data which has been documented to cause problems in tensorflow (can't remember where I found this ...I think some stackoverflow post from 2016)

Second (and probably more importantly) my training data was not properly normalized and included a whole batch worth of images without any data. If you're getting Nan's this means training has diverged, likely indicating a problem with training data.

还有可能是学习没有收敛而是发散了。

2 运行

summary_op = tf.summary.merge_all()...
    summary_str = sess.run([summary_op], feed_dict=feed_dict)

TypeError: Fetch argument None has invalid type <class 'NoneType'>

1)re-assigning the `train_step` variable to the second element of the result of `sess.run()` (which happens to be `None`).

numpy_state, train_step = sess.run([final_state, train_step], feed_dict={})

numpy_state, _ = sess.run([final_state, train_step], feed_dict={...})

2)主要原因是run中某个op为none，这里summary\_op为none ，原因是没有任何summaries 被收集merge\_all就会返回none.

3 运行

summary_str = sess.run([summary_op], feed_dict=feed_dict)

TypeError: Parameter to MergeFrom() must be instance of same class: expected Summary got list. for field Event.summary

去掉\[\]就可以了，居然。。。

summary_str = sess.run(summary_op, feed_dict=feed_dict)

还有可能是没有run summary\_op，而直接运行了writer.add\_summary(summary\_str, step)

from: [\-柚子皮-][-_-]

ref: \[[TensorBoard：可视化学习][TensorBoard 2]\]

官方学习视频\[[TensorBoard实践介绍（2017年TensorFlow开发大会）][TensorBoard_2017_TensorFlow]\]视频文档\[[详解 TensorBoard－如何调参][TensorBoard 3]\]

\[[理解 TensorBoard][TensorBoard 1]\]\[[理解 TensorBoard][TensorBoard 1]\]

[TensorBoard Histogram Dashboard]: https://www.tensorflow.org/get_started/tensorboard_histograms
[Tensorboard - visualize weights of LSTM]: https://stackoverflow.com/questions/47640455/tensorboard-visualize-weights-of-lstm
[How to get summary information on tensorflow RNN]: https://stackoverflow.com/questions/48929200/how-to-get-summary-information-on-tensorflow-rnn
[How to get weights in tf.layers.dense]: https://stackoverflow.com/questions/45372291/how-to-get-weights-in-tf-layers-dense
[TensorBoard]: https://www.tensorflow.org/guide/summaries_and_tensorboard?hl=zh-cn
[TensorBoard _ Estimator]: https://www.tensorflow.org/guide/custom_estimators?hl=zh-cn#tensorboard
[aHR0cHM6Ly9hc2sucWNsb3VkaW1nLmNvbS9odHRwLXNhdmUveWVoZS0xMTQ3Njk5LzM0bmxlZzUxOHMucG5nP2ltYWdlVmlldzIvMi93LzE2MjA]: /images/20220612/3b7a41dec9a1446fb1308e8d8ea090b2.png
[aHR0cHM6Ly9hc2sucWNsb3VkaW1nLmNvbS9odHRwLXNhdmUveWVoZS0xMTQ3Njk5Lzd0NjM0eW5uMnAucG5nP2ltYWdlVmlldzIvMi93LzE2MjA]: /images/20220612/024c337b48f94309a50afbb40ac32980.png
[aHR0cHM6Ly9pbWFnZXMyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvOTQ5MjQxLzIwMTgwNy85NDkyNDEtMjAxODA3MTgxNTM0NDE2NzMtMTQ3Mzc2NDg0Mi5naWY]: /images/20220612/2b51cabc923f43c19c4428c0f20b8602.png
[Tensorflow]: https://www.cnblogs.com/cloud-ken/p/9329703.html
[TensorBoard 1]: https://cloud.tencent.com/developer/article/1015066
[Link 1]: http://my.csdn.net/
[-_-]: https://me.csdn.net/pipisorry
[TensorBoard 2]: https://www.tensorflow.org/guide/summaries_and_tensorboard
[TensorBoard_2017_TensorFlow]: https://www.youtube.com/watch?v=eBbEDRsCmv4&feature=youtu.be
[TensorBoard 3]: https://www.jianshu.com/p/d059ffea9ec0