使用coco数据集,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的包括模型、训练、测试、验证的全过程代码

时间: 2024-06-07 12:11:54 浏览: 92
很高兴为您提供这个项目的代码实现。在此之前,需要安装一些必要的Python库,如PyTorch,torchvision,numpy,matplotlib等。 首先,我们需要下载COCO数据集。可以从以下链接中下载:http://cocodataset.org/#download。 然后,我们需要预处理数据。我们将使用Python中的PIL库和NumPy库来执行此操作。我们将首先将图像调整为相同的大小,然后将它们转换为NumPy数组。以下是预处理代码: ```python import os import numpy as np from PIL import Image # set path to COCO dataset train_path = 'path/to/train/images' train_ann_path = 'path/to/train/annotations' val_path = 'path/to/val/images' val_ann_path = 'path/to/val/annotations' # define image size img_size = (256, 256) def preprocess_image(img_path): # open image using PIL library img = Image.open(img_path) # resize image to img_size img = img.resize(img_size) # convert image to numpy array img = np.asarray(img) # normalize pixel values to [0, 1] img = img / 255.0 # convert image from (H, W, C) to (C, H, W) format img = np.transpose(img, (2, 0, 1)) return img ``` 接下来,我们将定义一个PyTorch数据集类,该类将COCO数据集中的图像加载到内存中。以下是数据集类的代码: ```python import torch.utils.data as data from pycocotools.coco import COCO class CocoDataset(data.Dataset): def __init__(self, img_dir, ann_file, transform=None): self.img_dir = img_dir self.coco = COCO(ann_file) self.transform = transform self.ids = list(sorted(self.coco.imgs.keys())) def __getitem__(self, index): coco = self.coco img_id = self.ids[index] ann_ids = coco.getAnnIds(imgIds=img_id) anns = coco.loadAnns(ann_ids) path = coco.loadImgs(img_id)[0]['file_name'] img_path = os.path.join(self.img_dir, path) img = preprocess_image(img_path) if self.transform is not None: img = self.transform(img) return img, img def __len__(self): return len(self.ids) ``` 我们将使用一个基于多尺度自编码网络的模型进行图像融合。以下是模型定义的代码: ```python import torch.nn as nn class MSANet(nn.Module): def __init__(self): super(MSANet, self).__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Conv2d(3, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(True), nn.Conv2d(64, 128, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(True), nn.Conv2d(128, 256, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(True), nn.Conv2d(256, 512, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(True), nn.Conv2d(512, 1024, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(1024), nn.ReLU(True), nn.Conv2d(1024, 2048, kernel_size=3, stride=2, padding=1), nn.BatchNorm2d(2048), nn.ReLU(True), ) self.decoder = nn.Sequential( nn.ConvTranspose2d(2048, 1024, kernel_size=3, stride=2, padding=1, output_padding=1), nn.BatchNorm2d(1024), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(1024, 512, kernel_size=3, stride=2, padding=1, output_padding=1), nn.BatchNorm2d(512), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(512, 256, kernel_size=3, stride=2, padding=1, output_padding=1), nn.BatchNorm2d(256), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(256, 128, kernel_size=3, stride=2, padding=1, output_padding=1), nn.BatchNorm2d(128), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(128, 64, kernel_size=3, stride=2, padding=1, output_padding=1), nn.BatchNorm2d(64), nn.ReLU(True), nn.ConvTranspose2d(64, 3, kernel_size=3, stride=1, padding=1), nn.Sigmoid(), ) def forward(self, x): x = self.encoder(x) x = self.decoder(x) return x ``` 现在,我们将定义训练和测试函数。以下是训练和测试函数的代码: ```python import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F def train(model, device, train_loader, optimizer, epoch): model.train() for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader): data, target = data.to(device), target.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data) loss = F.mse_loss(output, target) loss.backward() optimizer.step() if batch_idx % 10 == 0: print('Train Epoch: {} [{}/{} ({:.0f}%)]\tLoss: {:.6f}'.format( epoch, batch_idx * len(data), len(train_loader.dataset), 100. * batch_idx / len(train_loader), loss.item())) def test(model, device, test_loader): model.eval() test_loss = 0 with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data) test_loss += F.mse_loss(output, target, reduction='sum').item() test_loss /= len(test_loader.dataset) print('Test set: Average loss: {:.4f}\n'.format(test_loss)) ``` 最后,我们将定义主函数。以下是主函数代码: ```python import argparse import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as transforms from torch.utils.data import DataLoader from torchvision.datasets import CocoDetection def main(): # set device device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # set hyperparameters batch_size = 16 learning_rate = 0.001 epochs = 10 # set data transforms transform = transforms.Compose([ transforms.ToTensor(), ]) # create train and test datasets train_dataset = CocoDataset(train_path, train_ann_path, transform=transform) test_dataset = CocoDataset(val_path, val_ann_path, transform=transform) # create train and test data loaders train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # create model and optimizer model = MSANet().to(device) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # train and test model for epoch in range(1, epochs + 1): train(model, device, train_loader, optimizer, epoch) test(model, device, test_loader) # save model torch.save(model.state_dict(), 'msanet.pth') if __name__ == '__main__': main() ``` 到此为止,我们已经完成了这个项目的代码实现。
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