ValueError: `labels.shape` must equal `logits.shape` except for the last dimension. Received: labels.shape=(240,) and logits.shape=(16, 14)

I am facing a shape mismatch error during the training of a convolutional neural network (CNN) using TensorFlow and Keras.

I am using a custom LeNet-5 architecture defined as follows:

import tensorflow as tf
from keras import layers, models

def create_lenet5(input_shape, num_classes):
    model = models.Sequential([
        layers.Conv2D(6, kernel_size=(5, 5), strides=(1, 1), activation='relu', input_shape=input_shape),
        layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2), strides=(2, 2)),
        layers.Conv2D(16, kernel_size=(5, 5), strides=(1, 1), activation='relu'),
        layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2), strides=(2, 2)),
        layers.Flatten(),
        layers.Dense(120, activation='relu'),
        layers.Dense(84, activation='relu'),
        layers.Dense(num_classes, activation='softmax')
    ])
    return model

The error message indicates that the labels have a shape of (240,), which implies that 240 labels are being passed instead of a smaller batch size.
The logits (predictions from the model) have a shape of (16, 14), indicating that the model is outputting predictions for a batch size of 16 and 14 classes.

data_preprocessing script:

import os
import cv2
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn.model_selection import train_test_split
import re

class DataPreprocessor:
    def __init__(self, image_dir, annotation_file, target_size=(256, 256)):
        self.image_dir = image_dir
        self.annotation_file = annotation_file
        self.target_size = target_size

        # Load annotations
        print("Loading annotations...")
        self.annotations = pd.read_csv(annotation_file, encoding='utf-8')
        print(f"Loaded {len(self.annotations)} annotations.")

    def load_and_preprocess_image(self, file_path):
        image = cv2.imread(file_path, cv2.IMREAD_GRAYSCALE)
        if image is None:
            print(f"Failed to load image: {file_path}")
            return None
        image = cv2.resize(image, self.target_size)
        return image.astype(np.float32) / 255.0  # Normalize to [0, 1]

    def batch_generator(self, X, y, batch_size):
        num_samples = len(X)
        while True:
            indices = np.arange(num_samples)
            np.random.shuffle(indices)
            for start in range(0, num_samples, batch_size):
                batch_indices = indices[start:start + batch_size]
                batch_images = []
                batch_labels = []

                for idx in batch_indices:
                    image_path = X[idx]

                    if os.path.exists(image_path):
                        image = self.load_and_preprocess_image(image_path)
                        if image is not None:
                            batch_images.append(image)
                            label = self.process_labels(y[idx])
                            batch_labels.append(label)
                        else:
                            print(f"Processed image is None for: {image_path}")
                    else:
                        print(f"Image not found for: {image_path}. Skipping...")

                if batch_images and batch_labels:
                    batch_images = np.array(batch_images)  # Shape: (batch_size, 256, 256)
                    batch_labels = np.array(batch_labels)  # Shape: (batch_size, num_classes)

                    # Ensure correct shapes
                    if batch_images.ndim == 3:
                        batch_images = np.expand_dims(batch_images, axis=-1)  # Shape: (batch_size, 256, 256, 1)

                    # Ensure batch_labels are 2D
                    if batch_labels.ndim == 1:
                        batch_labels = np.expand_dims(batch_labels, axis=0)  # Shape: (1, num_classes)
                    
                    if batch_labels.ndim == 2 and batch_labels.shape[0] == 1:
                        batch_labels = np.repeat(batch_labels, len(batch_images), axis=0)

                    print(f"Yielding batch: images shape {batch_images.shape}, labels shape {batch_labels.shape}")  # Debug output

                    if batch_images.shape[0] == batch_labels.shape[0]:  # Ensure batch sizes match
                        yield batch_images, batch_labels
                    else:
                        print(f"Warning: Batch size mismatch - images: {batch_images.shape[0]}, labels: {batch_labels.shape[0]}")
                else:
                    print("Warning: Empty batch detected, skipping this batch...")

    def load_dataset_paths_and_labels(self):
        print("Loading dataset paths and labels...")
        image_paths = []
        labels = []
        total_images = len(self.annotations)

        for i in range(total_images):
            image_name = self.annotations.iloc[i]['Image Index']
            image_path = os.path.join(self.image_dir, image_name)
            if os.path.exists(image_path):
                image_paths.append(image_path)
                labels.append(self.annotations.iloc[i]['Finding Labels'])  # Store as is
            else:
                print(f"Image not found for {image_name}. Skipping...")

            # Print progress every 100 images
            if (i + 1) % 100 == 0 or (i + 1) == total_images:
                print(f"Loaded {i + 1}/{total_images} images and labels.")

        return image_paths, labels

    def process_labels(self, labels_str):
        if isinstance(labels_str, bytes):
            labels_str = labels_str.decode('utf-8')

        label_list = re.split(r'||,', labels_str)
        label_dict = {
            'Atelectasis': 0,
            'Cardiomegaly': 1,
            'Effusion': 2,
            'Infiltration': 3,
            'Mass': 4,
            'Nodule': 5,
            'Pneumonia': 6,
            'Pneumothorax': 7,
            'Consolidation': 8,
            'Edema': 9,
            'Emphysema': 10,
            'Fibrosis': 11,
            'Pleural_Thickening': 12,
            'Hernia': 13,
            'No Finding': 14
        }

        # Initialize an array for the one-hot encoded labels
        label_array = np.zeros((len(label_dict),), dtype=np.int32)

        # Process the labels
        for label in label_list:
            label = label.strip()
            if label in label_dict:
                label_array[label_dict[label]] = 1  # One-hot encoding

        return label_array

    def split_data(self, images, labels, test_size=0.3):
        print("Splitting data...")
        X_train, X_temp, y_train, y_temp = train_test_split(images, labels, test_size=test_size, random_state=42)
        X_val, X_test, y_val, y_test = train_test_split(X_temp, y_temp, test_size=0.5, random_state=42)
        print(f"Data split complete: {len(X_train)} training samples, {len(X_val)} validation samples, {len(X_test)} test samples.")
        return X_train, X_val, X_test, y_train, y_val, y_test`

train:

import os
import tensorflow as tf
from utils.config import Config
from data_preprocessing import DataPreprocessor
from models.classification_model import create_lenet5

def main():
    # Initialize DataPreprocessor
    preprocessor = DataPreprocessor(Config.IMAGE_DIR, Config.ANNOTATION_FILE)

    if preprocessor.annotations is None or preprocessor.annotations.empty:
        print("Error: Annotations not loaded or empty. Exiting...")
        return

    # Load dataset paths and labels
    image_paths, labels = preprocessor.load_dataset_paths_and_labels()
    X_train, X_val, X_test, y_train, y_val, y_test = preprocessor.split_data(image_paths, labels, test_size=0.3)
    print(f"Data split complete: {len(X_train)} training samples, {len(X_val)} validation samples, {len(X_test)} test samples.")

    # Create LeNet-5 model
    model = create_lenet5(input_shape=preprocessor.target_size + (1,), num_classes=Config.NUM_CLASSES)

    # Compile the model
    model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.Adam(),
                  loss=tf.keras.losses.SparseCategoricalCrossentropy(),
                  metrics=[tf.keras.metrics.SparseCategoricalAccuracy()])

    # Define callbacks (optional)
    checkpoint_callback = tf.keras.callbacks.ModelCheckpoint(filepath='models/best_model.keras', save_best_only=True)
    early_stopping_callback = tf.keras.callbacks.EarlyStopping(patience=10, restore_best_weights=True)

    # Train the model using generators
    train_generator = preprocessor.batch_generator(X_train, y_train, batch_size=Config.BATCH_SIZE)

    # Training loop
    for epoch in range(Config.EPOCHS):
        print(f"Epoch {epoch + 1}/{Config.EPOCHS}")
        epoch_loss = 0
        epoch_accuracy = 0
        steps = 0

        # Debug: Check if the generator is yielding batches
        try:
            for batch_images, batch_labels in train_generator:
                if batch_images is None or batch_labels is None:
                    print("Received None for batch_images or batch_labels. Skipping...")
                    continue

                steps += 1
                print(f"Training on batch: images shape {batch_images.shape}, labels shape {batch_labels.shape}")

                # Train on the current batch
                history = model.train_on_batch(batch_images, batch_labels)

                epoch_loss += history[0]
                epoch_accuracy += history[1]

                print(f"Step {steps}: Loss = {history[0]}, Accuracy = {history[1]}")

                # Optionally, break after a few steps for testing
                if steps >= 10:  # Adjust this to control how many steps you want to test
                    break

        except Exception as e:
            print(f"Error during training: {e}")
            break

        avg_loss = epoch_loss / steps if steps > 0 else 0
        avg_accuracy = epoch_accuracy / steps if steps > 0 else 0
        print(f"Epoch {epoch + 1} completed: Avg Loss = {avg_loss}, Avg Accuracy = {avg_accuracy}")

    # Save the final model
    model.save('models/final_model.keras')

if __name__ == "__main__":
    main()

I created a batch generator to yield images and labels in batches. I included print statements to debug and verify the shapes of the images and labels before passing them to the model.

I utilized the train_on_batch method to train the model with batches from the generator. I checked that the shapes of batch_images and batch_labels matched before each training step.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật