DCGANの例、carpedm20/DCGAN-tensorflow を使い，新しい顔を生成してみる

前準備

Python 3.6 のインストール，pip と setuptools の更新

Windows の場合

1. Python 3.6 のインストール

   Python の URL: http://www.python.org/

   インストール手順の詳細は： 別ページで説明している．

2. pip と setuptools の更新

   コマンドプロンプトを管理者として実行し，次のコマンドを実行．

   py -3.6 -m pip install -U pip setuptools
   

   

Ubuntu の場合

次の手順により，システム Python とは別に，pyenv を用いて Pytnon 3.6 をインストールする．（システム Python の設定は変えたくないため）．

1. pyenv のインストールと設定

   図などの入った詳しい説明は別ページ．

   sudo apt -y install --no-install-recommends make build-essential libssl-dev zlib1g-dev libbz2-dev libreadline-dev libsqlite3-dev wget curl llvm libncurses5-dev xz-utils tk-dev libxml2-dev libxmlsec1-dev libffi-dev liblzma-dev
   cd /tmp
   curl https://pyenv.run | bash
   echo 'export PYENV_ROOT="${HOME}/.pyenv"' >> ~/.bashrc
   echo 'if [ -d "${PYENV_ROOT}" ]; then' >> ~/.bashrc
   echo '    export PATH=${PYENV_ROOT}/bin:$PATH' >> ~/.bashrc
   echo '    eval "$(pyenv init -)"' >> ~/.bashrc
   echo '    eval "$(pyenv virtualenv-init -)"' >> ~/.bashrc
   echo 'fi' >> ~/.bashrc
   exec $SHELL -l
   

2. 次のコマンドにより，pyenv を用いて Python 3.6.10 をインストール

   pyenv install 3.6.10
   

   
3. Ubuntu では端末を開く．
4. pyenv の Python 3.6 の有効化． pip と setuptools の更新

   端末で，次のコマンドを実行．

   pyenv shell 3.6.10
   python -m pip install -U pip setuptools
   

Git のインストール

Git の URL: https://git-scm.com/

• Windows での Git のインストール手順: 別ページで説明している．
• Ubuntu での Git のインストール手順:

  sudo apt -y install git
  

（Windows を使う場合のみ）Visual C++ ビルドツール (Build Tools) のインストール

「Visual Studio Community 2019 vesion 16.2, Visual C++ ビルドツールのインストール（Windows 上）」で説明している．

以下，Windows に Python, git, Visual C++ ビルドツール (Build Tools) をインストール済みであるものとして説明を続ける．

（NVIDIA GPU を使うとき）NVIDIA グラフィックスドライバのインストール

※ GPU とは，グラフィックス・プロセッシング・ユニットの略で、コンピュータグラフィックス関連の機能，乗算や加算の並列処理の機能などがある．

ダウンロードページ

• NVIDIA グラフィックスドライバのダウンロード用ページ: https://www.nvidia.co.jp/Download/index.aspx?lang=jp

詳細説明

• Windows での NVIDIA グラフィックスドライバのインストール: 別ページで説明している．
• Ubuntu での NVIDIA グラフィックスドライバのインストール: 別ページで説明している．

（NVIDIA GPU を使うとき）NVIDIA CUDA ツールキット 10.0 のインストール

※ CUDA とは，NVIDIA社が提供している GPU 用のプラットフォームである． ダウンロードページ

• NVIDIA CUDA ツールキットのダウンロード用ページ: https://developer.nvidia.com/cuda-toolkit-archive

詳細説明

• Windows での NVIDIA CUDA ツールキット 11.0 のインストール: 別ページで説明している．
• Ubuntu での NVIDIA CUDA ツールキットのインストール: 別ページで説明している．

（NVIDIA GPU を使うとき）NVIDIA cuDNN のインストール

ダウンロードページ

• NVIDIA cuDNN のダウンロード用ページ: https://developer.nvidia.com/cudnn から cuDNN を入手

  ダウンロードして展開（解凍）したら，パスを通しておくこと．

詳細説明

• Windows での NVIDIA cuDNN 8.0.5のインストール: 別ページで説明している．
• Ubuntu での NVIDIA cuDNNのインストール: 別ページで説明している．

隔離された Python 仮想環境の新規作成と，TensorFlow 1.15.3（旧バージョン）およびPython 開発環境（JupyterLab, spyder, nteract）のインストール

最新版ではない TensorFlow を使う．そうした場合，運用を簡単にする（バージョン指定のもの間違ってアップデートしないなど）のために，venv を用いて，隔離された Python 仮想環境を作る．

今から作成する隔離された Python 仮想環境の名前と、Pythonのバージョンを決めておく

• 隔離された Python 仮想環境の名前: tf115py36
• 使用するPythonのバージョン: 3.6

Windows の場合

1. Python 3.6 の準備

   Windows での Python 3.6 の準備は，このページの上の方で説明している．

2. コマンドプロンプトを実行．
3. venv を用いて，Python 3.6 が動く隔離された Python 仮想環境を作る．

   下の例では，隔離された Python 仮想環境のためのディレクトリを C:\venv\tf115py36に作成している．

   py -3.6 -m venv C:\venv\tf115py36
   

   
4. venv の隔離された Python 仮想環境を有効化，TensorFlow 1.15.3 のインストール，Python 開発環境（JupyterLab, spyder）のインストール

   venv を使い，孤立した Python 仮想環境を使っているときは，Windows でも Ubuntu でも同じで，「python -m pip install ...」. いま，venv を使っているかどうかは，プロンプトの「(venv)」で分かる．

   C:\venv\tf115py36\Scripts\activate.bat
   python -m pip install -U pip setuptools
   python -m pip install -U tensorflow-gpu==1.15.3 tensorflow_datasets
   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   

   
   
   （以下省略）

Ubuntu の場合

1. Python 3.6 の準備

   Ubuntu での Python 3.6 の準備は，このページの上の方で説明している．

2. Ubuntu では端末を開く．
3. venv を用いて，Python 3.6 が動く隔離された Python 仮想環境を作る．

   下の例では，隔離された Python 仮想環境のためのディレクトリを ~/tf115py36に作成している．

   pyenv shell 3.6.10
   python -m venv ~/tf115py36
   

   
4. venv の隔離された Python 仮想環境を有効化，TensorFlow 1.15.3 のインストール，Python 開発環境（JupyterLab, spyder）のインストール

   venv を使い，孤立した Python 仮想環境を使っているときは，Windows でも Ubuntu でも同じで，「python -m pip install ...」. いま，venv を使っているかどうかは，プロンプトの「(venv)」で分かる．

   source ~/tf115py36/bin/activate
   python -m pip install -U pip setuptools
   python -m pip install -U tensorflow-gpu==1.15.3 tensorflow_datasets
   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext nteract_on_jupyter spyder
   

   

TensorFlow の確認

1. 隔離された Python 仮想環境を有効化
   • Windows: C:\venv\tf115py36\Scripts\activate.bat
   • Ubuntu: source ~/tf115py36/bin/activate
2. TensorFlow のバージョン確認

   ※ バージョン番号が表示されれば OK．下の図とは違うバージョンが表示されることがある．

   python -c "import tensorflow as tf; print( tf.__version__ )"
   

   
3. (GPU を使うとき) GPU が認識できてるかの確認

   TensorFlow が GPU を認識できているかの確認は，端末で，次を実行して行う．

   python -c "from tensorflow.python.client import device_lib; print(device_lib.list_local_devices())"
   

   

プログラムのダウンロードと展開（解凍），celebA データセットのダウンロードと展開（解凍）

GitHub の carpedm20/DCGAN-tensorflow の配布サイト（https://github.com/carpedm20/DCGAN-tensorflow）で公開されている プログラムを，ダウンロードし展開（解凍）する．

Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

1. Windows では，コマンドプロンプトを実行．Ubuntu では端末を開く．
2. 隔離された Python 仮想環境を有効化
   • Windows: C:\venv\tf115py36\Scripts\activate.bat
   • Ubuntu: source ~/tf115py36/bin/activate

   以下，Windows での手順を示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

3. その他 Python パッケージのインストール

   venv を使い，孤立した Python 仮想環境を使っているときは，Windows でも Ubuntu でも同じで，「python -m pip install ...」. いま，venv を使っているかどうかは，プロンプトの「(venv)」で分かる．

   python -m pip install -U numpy scipy requests tqdm opencv-python pillow imageio moviepy  
   python -m pip install -U jupyterlab jupyter jupyter-console jupytext spyder
   

4. Pillow (PIL fork by Alex Clark and Contributors) のインストール

   Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

   ※ Visual C++ ビルドツール (Build Tools) がインストール済みであるとして手順を示す

   cd C:\venv\tf115py36
   git clone https://github.com/python-pillow/Pillow
   cd Pillow
   python setup.py build_ext --disable-zlib --disable-jpeg install
   python -m pip install pillow==6 --global-option="build_ext" --global-option="--disable-jpeg" --global-option="--disable-zlib"
   

5. carpedm20/DCGAN-tensorflow のダウンロード

   cd C:\venv\tf115py36
   rmdir /s /q DCGAN-tensorflow
   

   

   git clone https://github.com/carpedm20/DCGAN-tensorflow
   

   
6. celebA データセットのダウンロード

   Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

   時間がかかるので待つ．

   ※ GitHub の carpedm20/DCGAN-tensorflow の配布サイト（https://github.com/carpedm20/DCGAN-tensorflow）の説明通り

   cd C:\venv\tf115py36\DCGAN-tensorflow
   python download.py celebA
   

   
7. celebA データセットの確認

   Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

   C:\venv\tf115py36\DCGAN-tensorflow の下の data の下

   

celebA データセットを使って動かしてみる

Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

1. Windows では，コマンドプロンプトを実行．Ubuntu では端末を開く．
2. venv の隔離された Python 仮想環境を有効化する

   Windows の場合

   C:\venv\tf115py36\Scripts\activate.bat
   

   
3. celebA データセットを用いて学習

   時間がかかるので待つ．

   cd C:\venv\tf115py36\DCGAN-tensorflow
   python main.py --dataset celebA --input_height=108 --train --crop
   

4. 学習の終了の確認
5. tensorboard save/summary を使い、中間結果を確認できる

   端末で，次のコマンドを実行．

   tensorborard --logdir .
   

   Web ブラウザで http://localhost:6006 を開く

6. dcgan の機能を動かしてみる

   python main.py --dataset celebA --input_height=108 --crop
   

7. samples の下に結果があるので確認

MNIST データセットを使って動かしてみる

Windows での手順を下に示す．Ubuntu でも同様の手順になる．

1. Windows では，コマンドプロンプトを実行．Ubuntu では端末を開く．
2. venv の隔離された Python 仮想環境を有効化する

   Windows の場合

   C:\venv\tf115py36\Scripts\activate.bat
   

   
3. MNIST データセットを用いて学習

   時間がかかるので待つ．

   python main.py --dataset mnist --input_height=28 --output_height=28 --train
   

4. 学習の終了の確認
   
5. tensorboard save/summary を使い、中間結果を確認できる

   端末で，次のコマンドを実行．

   tensorborard --logdir .
   

   Web ブラウザで http://localhost:6006 を開く

   
6. dcgan の機能を動かしてみる

   python main.py --dataset mnist --input_height=28 --output_height=28
   

   
7. samples の下に結果があるので確認