胶囊网络图像语义分割

时间: 2024-02-04 09:08:27 浏览: 25
胶囊网络在图像语义分割任务中也有应用。下面是一个示例: ```python import torch import torch.nn as nn # 定义胶囊网络模型 class CapsuleNetwork(nn.Module): def __init__(self): super(CapsuleNetwork, self).__init__() # 编码器部分 self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=3, out_channels=256, kernel_size=9, stride=1) self.primary_capsules = PrimaryCapsules() self.digit_capsules = DigitCapsules() # 解码器部分 self.decoder = Decoder() def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.primary_capsules(x) x = self.digit_capsules(x) classes, reconstructions = self.decoder(x) return classes, reconstructions # 定义主胶囊层 class PrimaryCapsules(nn.Module): def __init__(self): super(PrimaryCapsules, self).__init__() self.capsules = nn.ModuleList([ nn.Conv2d(in_channels=256, out_channels=32, kernel_size=9, stride=2) for _ in range(8) ]) def forward(self, x): u = [capsule(x) for capsule in self.capsules] u = torch.stack(u, dim=1) u = u.view(x.size(0), 32 * 6 * 6, -1) u = self.squash(u) return u def squash(self, x): norm = x.norm(dim=-1, keepdim=True) scale = norm ** 2 / (1 + norm ** 2) return scale * x / norm # 定义数字胶囊层 class DigitCapsules(nn.Module): def __init__(self): super(DigitCapsules, self).__init__() self.routing_iterations = 3 self.W = nn.Parameter(torch.randn(1, 32 * 6 * 6, 10, 16, 8)) def forward(self, x): batch_size = x.size(0) u_hat = torch.matmul(x[:, None, :, None, :], self.W) b = torch.zeros(batch_size, 32 * 6 * 6, 10, 1, device=x.device) for _ in range(self.routing_iterations): c = torch.softmax(b, dim=2) s = (c * u_hat).sum(dim=2, keepdim=True) v = self.squash(s) if _ < self.routing_iterations - 1: b = b + (u_hat * v).sum(dim=-1, keepdim=True) return v.squeeze() def squash(self, x): norm = x.norm(dim=-1, keepdim=True) scale = norm ** 2 / (1 + norm ** 2) return scale * x / norm # 定义解码器 class Decoder(nn.Module): def __init__(self): super(Decoder, self).__init__() self.reconstruction_layers = nn.Sequential( nn.Linear(16 * 10, 512), nn.ReLU(inplace=True), nn.Linear(512, 1024), nn.ReLU(inplace=True), nn.Linear(1024, 784), nn.Sigmoid() ) def forward(self, x): classes = (x ** 2).sum(dim=-1) ** 0.5 classes = torch.softmax(classes, dim=-1) _, max_length_indices = classes.max(dim=1) masked = torch.eye(10, device=x.device) masked = masked.index_select(dim=0, index=max_length_indices.squeeze()) reconstructions = self.reconstruction_layers((x * masked[:, :, None]).view(x.size(0), -1)) reconstructions = reconstructions.view(-1, 1, 28, 28) return classes, reconstructions # 创建胶囊网络模型实例 model = CapsuleNetwork() # 加载图像数据并进行预处理 image = torch.randn(1, 3, 28, 28) # 将图像输入胶囊网络模型 classes, reconstructions = model(image) # 输出结果 print("Classes:", classes) print("Reconstructions:", reconstructions) ```

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