选用MS COCO数据集,使用pytorch训练一个基于多尺度自编码网络的红外与可见光图像融合的模型,以加深对红外与可见光图像融合的理解,掌握图像融合、深度学习、多尺度分析的基本理论方法,实现红外与可见光图像的融合,包括训练、验证、测试等代码

时间: 2024-01-24 10:19:27 浏览: 22
很高兴为您提供帮助!下面是使用PyTorch训练基于多尺度自编码网络的红外与可见光图像融合模型的代码: ## 安装依赖 !pip install numpy !pip install opencv-python !pip install torch !pip install torchvision ## 导入库 import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as transforms import torchvision.datasets as datasets from torch.autograd import Variable import numpy as np import cv2 ## 定义模型 class FusionNet(nn.Module): def __init__(self): super(FusionNet, self).__init__() # 定义编码器 self.conv1 = nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu1 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv2 = nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu2 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv3 = nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu3 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv4 = nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu4 = nn.ReLU(inplace=True) self.conv5 = nn.Conv2d(512, 1024, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu5 = nn.ReLU(inplace=True) # 定义解码器 self.deconv1 = nn.ConvTranspose2d(1024, 512, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu6 = nn.ReLU(inplace=True) self.deconv2 = nn.ConvTranspose2d(512, 256, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu7 = nn.ReLU(inplace=True) self.deconv3 = nn.ConvTranspose2d(256, 128, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu8 = nn.ReLU(inplace=True) self.deconv4 = nn.ConvTranspose2d(128, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1) self.relu9 = nn.ReLU(inplace=True) self.deconv5 = nn.ConvTranspose2d(64, 3, kernel_size=3, stride=1, padding=1) def forward(self, x): # 编码器 out = self.conv1(x) out = self.relu1(out) out = self.conv2(out) out = self.relu2(out) out = self.conv3(out) out = self.relu3(out) out = self.conv4(out) out = self.relu4(out) out = self.conv5(out) out = self.relu5(out) # 解码器 out = self.deconv1(out) out = self.relu6(out) out = self.deconv2(out) out = self.relu7(out) out = self.deconv3(out) out = self.relu8(out) out = self.deconv4(out) out = self.relu9(out) out = self.deconv5(out) return out ## 准备数据集 transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5)) ]) # 加载COCO数据集 train_set = datasets.CocoDetection(root='./data', annFile='/annotations/instances_train2014.json', transform=transform) # 将可见光图像和红外图像进行融合 def fuse_images(img1, img2): # 调整图像大小 img1 = cv2.resize(img1, (256, 256)) img2 = cv2.resize(img2, (256, 256)) # 将图像转换为灰度图像 img1_gray = cv2.cvtColor(img1, cv2.COLOR_BGR2GRAY) img2_gray = cv2.cvtColor(img2, cv2.COLOR_BGR2GRAY) # 进行SIFT特征提取 sift = cv2.xfeatures2d.SIFT_create() kp1, des1 = sift.detectAndCompute(img1_gray, None) kp2, des2 = sift.detectAndCompute(img2_gray, None) # 进行特征点匹配 bf = cv2.BFMatcher() matches = bf.knnMatch(des1, des2, k=2) good_matches = [] for m, n in matches: if m.distance < 0.5 * n.distance: good_matches.append(m) # 在可见光图像中提取匹配点 img1_pts = np.float32([kp1[m.queryIdx].pt for m in good_matches]).reshape(-1, 1, 2) # 在红外图像中提取匹配点 img2_pts = np.float32([kp2[m.trainIdx].pt for m in good_matches]).reshape(-1, 1, 2) # 进行透视变换 M, mask = cv2.findHomography(img2_pts, img1_pts, cv2.RANSAC, 5.0) result = cv2.warpPerspective(img2, M, (img1.shape[1], img1.shape[0])) # 将可见光图像和红外图像进行融合 alpha = 0.5 beta = (1.0 - alpha) fused_image = cv2.addWeighted(img1, alpha, result, beta, 0.0) return fused_image ## 训练模型 # 定义超参数 num_epochs = 100 batch_size = 32 learning_rate = 0.001 # 创建模型 model = FusionNet() # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 将模型移动到GPU上 if torch.cuda.is_available(): model.cuda() # 开始训练 for epoch in range(num_epochs): running_loss = 0.0 # 获取数据集 train_loader = torch.utils.data.DataLoader(train_set, batch_size=batch_size, shuffle=True) for i, (images, _) in enumerate(train_loader): # 将数据移动到GPU上 if torch.cuda.is_available(): images = Variable(images.cuda()) else: images = Variable(images) # 前向传播 outputs = model(images) # 计算损失 loss = criterion(outputs, images) # 反向传播和优化 optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.data[0] # 打印损失 print('Epoch [%d/%d], Loss: %.4f' % (epoch+1, num_epochs, running_loss/len(train_loader))) # 保存模型 torch.save(model.state_dict(), 'model.ckpt') ## 测试模型 # 加载模型 model = FusionNet() model.load_state_dict(torch.load('model.ckpt')) # 将模型移动到GPU上 if torch.cuda.is_available(): model.cuda() # 加载测试数据集 test_set = datasets.CocoDetection(root='./data', annFile='/annotations/instances_val2014.json', transform=transform) # 进行测试 for i in range(len(test_set)): # 获取测试数据 image, _ = test_set[i] # 将数据移动到GPU上 if torch.cuda.is_available(): image = Variable(image.unsqueeze(0).cuda()) else: image = Variable(image.unsqueeze(0)) # 前向传播 output = model(image) # 将输出数据转换为图像 output = output.cpu().data.numpy().squeeze() output = np.transpose(output, (1, 2, 0)) output = (output + 1) / 2.0 * 255.0 output = cv2.cvtColor(output, cv2.COLOR_RGB2BGR) # 将可见光图像和红外图像进行融合 visible_image = cv2.imread(test_set.coco.loadImgs(test_set.ids[i])[0]['coco_url']) fused_image = fuse_images(visible_image, output) # 显示结果 cv2.imshow('Visible Image', visible_image) cv2.imshow('Infrared Image', output) cv2.imshow('Fused Image', fused_image) cv2.waitKey(0) cv2.destroyAllWindows() 希望这个代码可以帮助到您!

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