加载数据集

概述

MindSpore可以帮助你加载常见的数据集、特定数据格式的数据集或自定义的数据集。加载数据集时，需先导入所需要依赖的库mindspore.dataset。

import mindspore.dataset as ds

加载常见的数据集

MindSpore可以加载常见的标准数据集。支持的数据集如下表：

数据集	简要说明
ImageNet	ImageNet是根据WordNet层次结构组织的图像数据库，其中层次结构的每个节点都由成百上千个图像表示。
MNIST	是一个手写数字图像的大型数据库，通常用于训练各种图像处理系统。
CIFAR-10	常用于训练图像的采集机器学习和计算机视觉算法。CIFAR-10数据集包含10种不同类别的60,000张32x32彩色图像。
CIFAR-100	该数据集类似于CIFAR-10，不同之处在于它有100个类别，每个类别包含600张图像：500张训练图像和100张测试图像。
PASCAL-VOC	数据内容多样，可用于训练计算机视觉模型（分类、定位、检测、分割、动作识别等）。
CelebA	CelebA人脸数据集包含上万个名人身份的人脸图片，每张图片有40个特征标记，常用于人脸相关的训练任务。

加载常见数据集的详细步骤如下，以创建CIFAR-10对象为例，用于加载支持的数据集。

下载CIFAR-10数据集，并解压。这里使用的是二进制格式的数据集（CIFAR-10 binary version）。

配置数据集目录，定义需要加载的数据集实例。

DATA_DIR = "cifar10_dataset_dir/"

cifar10_dataset = ds.Cifar10Dataset(DATA_DIR)

创建迭代器，通过迭代器读取数据。

for data in cifar10_dataset.create_dict_iterator():
# In CIFAR-10 dataset, each dictionary of data has keys "image" and "label".
    print(data["image"])
    print(data["label"]) 

加载特定数据格式的数据集

MindSpore数据格式

MindSpore天然支持读取MindSpore数据格式——MindRecord存储的数据集，在性能和特性上有更好的支持。

阅读将数据集转换为MindSpore数据格式章节，了解如何将数据集转化为MindSpore数据格式。

可以通过MindDataset对象对数据集进行读取。详细方法如下所示：

创建MindDataset，用于读取数据。

CV_FILE_NAME = os.path.join(MODULE_PATH, "./imagenet.mindrecord")
data_set = ds.MindDataset(dataset_file=CV_FILE_NAME)

其中，
dataset_file：指定MindRecord的文件或文件列表。

创建字典迭代器，通过迭代器读取数据记录。

num_iter = 0
for data in data_set.create_dict_iterator():
    print(data["label"])
    num_iter += 1

`Manifest`数据格式

Manifest是华为ModelArts支持的数据格式文件，详细说明请参见：https://support.huaweicloud.com/engineers-modelarts/modelarts_23_0009.html。

Mindspore对Manifest格式的数据集提供了对应的数据集类。如下所示，配置数据集目录，定义需要加载的数据集实例。

DATA_DIR = "manifest_dataset_path"

manifest_dataset = ds.ManifestDataset(DATA_DIR)

目前ManifestDataset仅支持加载图片、标签类型的数据集，默认列名为”image”和”label”。

`TFRecord`数据格式

MindSpore也支持读取TFRecord数据格式的数据集，可以通过TFRecordDataset对象进行数据集读取。

只需传入数据集路径或.tfrecord文件列表，即可创建TFRecordDataset。

DATA_DIR = ["tfrecord_dataset_path/train-0000-of-0001.tfrecord"]

dataset = ds.TFRecordDataset(DATA_DIR)

用户可以通过创建Schema文件或Schema类，设定数据集格式及特征。

Schema文件示例如下所示：

{
  "datasetType": "TF",
  "numRows": 3,
  "columns": {
    "image": {
        "type": "uint8",
        "rank": 1
    },
    "label" : {
      "type": "int64",
      "rank": 1
    }
  }
}

其中，
datasetType: 数据格式的类型，这里“TF”是指TFrecord数据格式。
columns：列信息字段，需要根据数据集的实际列名定义，上面Schema文件示例中，数据集列为image和label两列。
numRows：行数信息字段，控制加载数据的最大行数。如果定义的行数大于实际行数，加载时则以实际行数为准。

在创建TFRecordDataset时将Schema文件路径传入，使用样例如下：

DATA_DIR = ["tfrecord_dataset_path/train-0000-of-0001.tfrecord"]
SCHEMA_DIR = "dataset_schema_path/schema.json"

dataset = ds.TFRecordDataset(DATA_DIR, schema=SCHEMA_DIR)

创建Schema类使用样例如下：

import mindspore.common.dtype as mstype
schema = ds.Schema()
schema.add_column('image', de_type=mstype.uint8)  # Binary data usually use uint8 here.
schema.add_column('label', de_type=mstype.int32)

dataset = ds.TFRecordDataset(DATA_DIR, schema=schema)

创建字典迭代器，通过迭代器读取数据。

for data in dataset.create_dict_iterator():
# The dictionary of data has keys "image" and "label" which are consistent with columns names in its schema.
    print(data["image"])
    print(data["label"]) 

加载自定义数据集

现实场景中，数据集的种类多种多样，对于自定义数据集或者目前不支持直接加载的数据集，有两种方法可以处理。一种方法是将数据集转成MindRecord格式（请参考将数据集转换为MindSpore数据格式章节），另一种方法是通过GeneratorDataset对象加载，以下将展示如何使用GeneratorDataset。

定义一个可迭代的对象，用于生成数据集。以下展示了两种示例，一种是含有yield返回值的自定义函数，另一种是含有__getitem__的自定义类。两种示例都将产生一个含有从0到9数字的数据集。

自定义的可迭代对象，每次返回numpy array的元组，作为一行数据。

自定义函数示例如下：

import numpy as np  # Import numpy lib.
def generator_func(num):
    for i in range(num):
        yield (np.array([i]),)  # Notice, tuple of only one element needs following a comma at the end.

自定义类示例如下：

import numpy as np  # Import numpy lib.
class Generator():
   
    def __init__(self, num):
        self.num = num
   
    def __getitem__(self, item):
        return (np.array([item]),)  # Notice, tuple of only one element needs following a comma at the end.
   
    def __len__(self):
        return self.num

使用GeneratorDataset创建数据集。将generator_func传入GeneratorDataset创建数据集dataset1，并设定column名为“data” 。将定义的Generator对象传入GeneratorDataset创建数据集dataset2，并设定column名为“data” 。
```
dataset1 = ds.GeneratorDataset(source=generator_func(10), column_names=["data"], shuffle=False)
dataset2 = ds.GeneratorDataset(source=Generator(10), column_names=["data"], shuffle=False)
```

在创建数据集后，可以通过给数据创建迭代器的方式，获取相应的数据。有两种创建迭代器的方法。

创建返回值为序列类型的迭代器。以下分别对dataset1和dataset2创建迭代器，并打印输出数据观察结果。

print("dataset1:") 
for data in dataset1.create_tuple_iterator():  # each data is a sequence
    print(data)

print("dataset2:")
for data in dataset2.create_tuple_iterator():  # each data is a sequence
   print(data)

输出如下所示：

dataset1:
[array([0], dtype=int64)]
[array([1], dtype=int64)]
[array([2], dtype=int64)]
[array([3], dtype=int64)]
[array([4], dtype=int64)]
[array([5], dtype=int64)]
[array([6], dtype=int64)]
[array([7], dtype=int64)]
[array([8], dtype=int64)]
[array([9], dtype=int64)]
dataset2:
[array([0], dtype=int64)]
[array([1], dtype=int64)]
[array([2], dtype=int64)]
[array([3], dtype=int64)]
[array([4], dtype=int64)]
[array([5], dtype=int64)]
[array([6], dtype=int64)]
[array([7], dtype=int64)]
[array([8], dtype=int64)]
[array([9], dtype=int64)]

创建返回值为字典类型的迭代器。以下分别对dataset1和dataset2创建迭代器，并打印输出数据观察结果。

print("dataset1:")
for data in dataset1.create_dict_iterator():  # each data is a dictionary
    print(data["data"])

print("dataset2:")
for data in dataset2.create_dict_iterator():  # each data is a dictionary
    print(data["data"])