pytorch搭建unet3+网络加上注意力机制

时间: 2023-05-26 19:04:12 浏览: 155
1. 首先导入所需的PyTorch模块 ``` import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F ``` 2. 定义注意力模块 可以从原始的U-Net卷积层中获取不同维度的信息,从而为每个像素提供更准确的定位。 ``` class AttentionBlock(nn.Module): def __init__(self, in_channels, gate_channels, use_res=True): super(AttentionBlock, self).__init__() self.use_res = use_res self.in_channels = in_channels self.W = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, gate_channels, kernel_size=1, bias=False), nn.BatchNorm2d(gate_channels), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(gate_channels, in_channels, kernel_size=1, bias=False), nn.BatchNorm2d(in_channels), nn.ReLU(inplace=True) ) self.gamma = nn.Parameter(torch.zeros(1)) def forward(self, x): assert x.size()[1] == self.in_channels Wx = self.W(x) if self.use_res: out = x + self.gamma * Wx else: out = Wx return out ``` 3. 定义U-Net网络结构 ``` class UNet(nn.Module): def __init__(self, in_channels=3, out_channels=1): super().__init__() # Encoder部分 self.enc1 = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True) ) self.enc2 = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True) ) self.enc3 = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True) ) self.enc4 = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True) ) self.enc5 = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2), nn.Conv2d(512, 1024, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(1024), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(1024, 1024, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(1024), nn.ReLU(inplace=True) ) # Decoder部分 self.dec5 = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(1024, 512, kernel_size=2, stride=2), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(512, 512, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(inplace=True) ) self.dec4 = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(1024, 256, kernel_size=2, stride=2), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(256, 256, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(inplace=True) ) self.dec3 = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(512, 128, kernel_size=2, stride=2), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(128, 128, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(inplace=True) ) self.dec2 = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(256, 64, kernel_size=2, stride=2), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True) ) self.dec1 = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(128, 64, kernel_size=2, stride=2), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(64, 64, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(inplace=True) ) # 辅助注意力模块 self.att1 = AttentionBlock(64, 64) self.att2 = AttentionBlock(128, 64) self.att3 = AttentionBlock(256, 64) self.att4 = AttentionBlock(512, 64) # 最后一层卷积层(输出层) self.out = nn.Conv2d(64, out_channels, kernel_size=1) def forward(self, x): # Encoder部分 enc1 = self.enc1(x) enc2 = self.enc2(F.max_pool2d(enc1, kernel_size=2, stride=2)) enc3 = self.enc3(F.max_pool2d(enc2, kernel_size=2, stride=2)) enc4 = self.enc4(F.max_pool2d(enc3, kernel_size=2, stride=2)) enc5 = self.enc5(F.max_pool2d(enc4, kernel_size=2, stride=2)) # Decoder部分 dec5 = torch.cat((enc4, self.dec5(enc5)), dim=1) dec4 = self.att4(torch.cat((enc3, self.dec4(dec5)), dim=1)) dec3 = self.att3(torch.cat((enc2, self.dec3(dec4)), dim=1)) dec2 = self.att2(torch.cat((enc1, self.dec2(dec3)), dim=1)) dec1 = self.att1(self.dec1(dec2)) out = self.out(dec1) return out ``` 4. 实例化模型并开始训练 可以使用常规的训练和测试代码来训练和测试新的U-Net网络结构,以便于检测和分割各种目标。

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