你能给一个基于PyTorch的眼底图像分割的完整实例吗

时间: 2024-03-22 20:40:20 浏览: 52
当然可以,下面是一个基于PyTorch的简单眼底图像分割的代码示例: 首先,需要导入必要的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms.functional as TF from torch.utils.data import DataLoader, Dataset from PIL import Image import numpy as np import os ``` 然后,定义数据集类: ```python class EyeDataset(Dataset): def __init__(self, img_folder, mask_folder, transform=None): self.img_folder = img_folder self.mask_folder = mask_folder self.transform = transform self.images = os.listdir(img_folder) def __len__(self): return len(self.images) def __getitem__(self, index): img_path = os.path.join(self.img_folder, self.images[index]) mask_path = os.path.join(self.mask_folder, self.images[index]) image = Image.open(img_path).convert('RGB') mask = Image.open(mask_path).convert('L') if self.transform is not None: image = self.transform(image) return image, mask ``` 这个类将眼底图像和相应的分割掩模作为输入,将它们转换为 PyTorch 张量并返回。 接下来,定义 U-Net 模型: ```python class DoubleConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super().__init__() self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, out_channels, 3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(out_channels, out_channels, 3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True) ) def forward(self, x): return self.conv(x) class UNet(nn.Module): def __init__(self): super().__init__() self.down1 = DoubleConv(3, 64) self.pool1 = nn.MaxPool2d(2) self.down2 = DoubleConv(64, 128) self.pool2 = nn.MaxPool2d(2) self.down3 = DoubleConv(128, 256) self.pool3 = nn.MaxPool2d(2) self.down4 = DoubleConv(256, 512) self.pool4 = nn.MaxPool2d(2) self.center = DoubleConv(512, 1024) self.up4 = nn.ConvTranspose2d(1024, 512, 2, stride=2) self.upconv4 = DoubleConv(1024, 512) self.up3 = nn.ConvTranspose2d(512, 256, 2, stride=2) self.upconv3 = DoubleConv(512, 256) self.up2 = nn.ConvTranspose2d(256, 128, 2, stride=2) self.upconv2 = DoubleConv(256, 128) self.up1 = nn.ConvTranspose2d(128, 64, 2, stride=2) self.upconv1 = DoubleConv(128, 64) self.final = nn.Conv2d(64, 1, 1) def forward(self, x): down1 = self.down1(x) pool1 = self.pool1(down1) down2 = self.down2(pool1) pool2 = self.pool2(down2) down3 = self.down3(pool2) pool3 = self.pool3(down3) down4 = self.down4(pool3) pool4 = self.pool4(down4) center = self.center(pool4) up4 = self.up4(center) concat4 = torch.cat([down4, up4], dim=1) upconv4 = self.upconv4(concat4) up3 = self.up3(upconv4) concat3 = torch.cat([down3, up3], dim=1) upconv3 = self.upconv3(concat3) up2 = self.up2(upconv3) concat2 = torch.cat([down2, up2], dim=1) upconv2 = self.upconv2(concat2) up1 = self.up1(upconv2) concat1 = torch.cat([down1, up1], dim=1) upconv1 = self.upconv1(concat1) final = self.final(upconv1) return torch.sigmoid(final) ``` 这个模型使用了 U-Net 结构,是一个常用的图像分割模型。 接下来,定义训练函数: ```python def train(model, train_loader, criterion, optimizer, device): model.train() train_loss = 0.0 for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader): data, target = data.to(device), target.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = criterion(output, target) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * data.size(0) train_loss /= len(train_loader.dataset) return model, train_loss ``` 这个函数将模型、训练数据集、损失函数、优化器和设备作为输入,然后执行训练过程并返回训练后的模型和训练损失。 最后,定义测试函数: ```python def test(model, test_loader, criterion, device): model.eval() test_loss = 0.0 with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data) loss = criterion(output, target) test_loss += loss.item() * data.size(0) test_loss /= len(test_loader.dataset) return test_loss ``` 这个函数将模型、测试数据集、损失函数和设备作为输入,然后执行测试过程并返回测试损失。 现在,可以开始训练了: ```python # 设置超参数 BATCH_SIZE = 16 LR = 0.001 EPOCHS = 10 # 加载数据集 train_dataset = EyeDataset('train_images', 'train_masks') test_dataset = EyeDataset('test_images', 'test_masks') train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=BATCH_SIZE) # 定义模型、损失函数和优化器 model = UNet().to(device) criterion = nn.BCELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=LR) # 开始训练 for epoch in range(EPOCHS): model, train_loss = train(model, train_loader, criterion, optimizer, device) test_loss = test(model, test_loader, criterion, device) print('Epoch: {}, Train Loss: {:.4f}, Test Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, train_loss, test_loss)) ``` 这段代码将训练 U-Net 模型,使用 BCELoss 作为损失函数,Adam 作为优化器。训练过程将持续多个 epoch,每个 epoch 结束后输出训练损失和测试损失。 希望这个例子对你有所帮助!
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