grad cam 用于脑肿瘤图像分割,数据集为3d的代码
时间: 2024-03-05 12:49:26 浏览: 55
Grad-CAM是一种可视化CNN模型中每个输出类别的重要性的方法,可以用于解释模型的预测结果。对于图像分割任务,可以使用3D Grad-CAM来可视化模型中每个像素点的重要性,以帮助理解模型在图像分割任务上的表现。
下面是使用3D Grad-CAM进行脑肿瘤图像分割的代码示例:
```python
import numpy as np
import torch
from torch.autograd import Function
from torch.nn.functional import interpolate
from torchvision import models
class GradCam3d(Function):
def __init__(self, model, target_layer):
super(GradCam3d, self).__init__()
self.model = model
self.target_layer = target_layer
self.feature_maps = None
self.gradient = None
def forward(self, x):
self.feature_maps = []
self.gradient = []
for module_pos, module in self.model.module.named_children():
x = module(x)
if module_pos == self.target_layer:
x.register_hook(self.save_gradient)
self.feature_maps.append(x)
return x
def backward(self, grad_output):
if grad_output.is_cuda:
grad_output = grad_output.cpu()
grad_output = grad_output.data.numpy()[0]
self.feature_maps[-1].grad = torch.from_numpy(grad_output)
for i in range(len(self.feature_maps) - 1, 0, -1):
x = self.feature_maps[i]
if x.grad is not None:
continue
x.retain_grad()
y = self.feature_maps[i - 1]
if y.grad is not None:
continue
y.retain_grad()
x_size = x.size()
y_size = y.size()
if x_size[2] != y_size[2] or x_size[3] != y_size[3] or x_size[4] != y_size[4]:
y = interpolate(y, size=(x_size[2], x_size[3], x_size[4]), mode='trilinear', align_corners=False)
x.backward(retain_graph=True)
grad = y.grad
if grad is not None:
grad = grad.data.numpy()[0]
self.gradient.append(grad)
return self.gradient
def save_gradient(self, grad):
if grad.is_cuda:
grad = grad.cpu()
self.gradient.append(grad.data.numpy())
def get_heatmap(gradient_maps):
heatmap = np.sum(gradient_maps, axis=0)
heatmap = np.where(heatmap > 0, heatmap, 0)
heatmap_max = np.max(heatmap)
if heatmap_max != 0:
heatmap /= heatmap_max
return heatmap
def grad_cam_3d(model, x, target_layer):
model.eval()
grad_cam = GradCam3d(model, target_layer)
output = model(x)
output = output.cpu().data.numpy()[0]
output_index = np.argmax(output)
grad_maps = grad_cam(torch.FloatTensor(x)).backward(torch.FloatTensor([1.0]))
heatmap = get_heatmap(grad_maps)
return heatmap, output_index
# 加载模型
model = models.resnet50(pretrained=True)
model.fc = torch.nn.Sequential(torch.nn.Linear(2048, 2))
model.cuda()
model.eval()
# 加载数据
x = np.load('data.npy')
x = torch.from_numpy(x).unsqueeze(0).float()
x = x.cuda()
# 进行Grad-CAM可视化
heatmap, output_index = grad_cam_3d(model, x, 'layer4')
```
在上述代码中,GradCam3d类继承自Function类,用于计算梯度和特征图。`forward`函数用于计算前向传播,同时保存目标层的特征图并注册梯度保存的hook。`backward`函数用于计算反向传播,同时保存梯度并计算每一层的梯度。`save_gradient`函数用于保存梯度。
`get_heatmap`函数用于将每一层的梯度加权求和得到最终的热力图,并进行归一化处理。`grad_cam_3d`函数用于调用GradCam3d类,同时返回热力图和模型的预测类别。
最后,加载模型和数据后,调用grad_cam_3d函数即可得到热力图和预测结果,其中`target_layer`参数表示目标层的名称。在脑肿瘤图像分割任务中,可以使用输出层或者中间的卷积层作为目标层。
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