设计高准确度的人像自动分割方法的代码

时间: 2024-03-14 10:42:43 浏览: 19
以下是一个基于U-Net网络的人像自动分割方法的代码示例,供参考: ```python import tensorflow as tf import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from tensorflow.keras.layers import * from tensorflow.keras.models import Model # 数据预处理 def preprocess(img, mask): # 对图像进行裁剪和缩放操作 img = tf.image.resize_with_crop_or_pad(img, 256, 256) mask = tf.image.resize_with_crop_or_pad(mask, 256, 256) # 将图像和标记图转换为tensor类型 img = tf.cast(img, tf.float32) / 255.0 mask = tf.cast(mask, tf.float32) / 255.0 return img, mask # 数据读取 def load_data(img_path, mask_path): img = tf.io.read_file(img_path) img = tf.image.decode_jpeg(img, channels=3) mask = tf.io.read_file(mask_path) mask = tf.image.decode_png(mask, channels=1) img, mask = preprocess(img, mask) return img, mask # 构建U-Net网络结构 def build_unet(input_shape): inputs = Input(input_shape) conv1 = Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(inputs) conv1 = Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(conv1) pool1 = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv1) conv2 = Conv2D(128, 3, activation='relu', padding='same')(pool1) conv2 = Conv2D(128, 3, activation='relu', padding='same')(conv2) pool2 = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv2) conv3 = Conv2D(256, 3, activation='relu', padding='same')(pool2) conv3 = Conv2D(256, 3, activation='relu', padding='same')(conv3) pool3 = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv3) conv4 = Conv2D(512, 3, activation='relu', padding='same')(pool3) conv4 = Conv2D(512, 3, activation='relu', padding='same')(conv4) drop4 = Dropout(0.5)(conv4) pool4 = MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(drop4) conv5 = Conv2D(1024, 3, activation='relu', padding='same')(pool4) conv5 = Conv2D(1024, 3, activation='relu', padding='same')(conv5) drop5 = Dropout(0.5)(conv5) up6 = Conv2D(512, 2, activation='relu', padding='same')(UpSampling2D(size=(2, 2))(drop5)) merge6 = concatenate([drop4, up6], axis=3) conv6 = Conv2D(512, 3, activation='relu', padding='same')(merge6) conv6 = Conv2D(512, 3, activation='relu', padding='same')(conv6) up7 = Conv2D(256, 2, activation='relu', padding='same')(UpSampling2D(size=(2, 2))(conv6)) merge7 = concatenate([conv3, up7], axis=3) conv7 = Conv2D(256, 3, activation='relu', padding='same')(merge7) conv7 = Conv2D(256, 3, activation='relu', padding='same')(conv7) up8 = Conv2D(128, 2, activation='relu', padding='same')(UpSampling2D(size=(2, 2))(conv7)) merge8 = concatenate([conv2, up8], axis=3) conv8 = Conv2D(128, 3, activation='relu', padding='same')(merge8) conv8 = Conv2D(128, 3, activation='relu', padding='same')(conv8) up9 = Conv2D(64, 2, activation='relu', padding='same')(UpSampling2D(size=(2, 2))(conv8)) merge9 = concatenate([conv1, up9], axis=3) conv9 = Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(merge9) conv9 = Conv2D(64, 3, activation='relu', padding='same')(conv9) outputs = Conv2D(1, 1, activation='sigmoid')(conv9) model = Model(inputs, outputs) return model # 计算Dice系数 def dice_coef(y_true, y_pred, smooth=1.0): y_true_f = tf.reshape(y_true, [-1]) y_pred_f = tf.reshape(y_pred, [-1]) intersection = tf.reduce_sum(y_true_f * y_pred_f) coef = (2.0 * intersection + smooth) / (tf.reduce_sum(y_true_f) + tf.reduce_sum(y_pred_f) + smooth) return coef # 计算平均Dice系数 def dice_coef_loss(y_true, y_pred): return 1.0 - dice_coef(y_true, y_pred) # 加载数据集 def load_dataset(img_paths, mask_paths): img_list = [] mask_list = [] for i in range(len(img_paths)): img_path = img_paths[i] mask_path = mask_paths[i] img, mask = load_data(img_path, mask_path) img_list.append(img) mask_list.append(mask) return tf.data.Dataset.from_tensor_slices((img_list, mask_list)) # 训练模型 def train(): # 加载训练集和验证集数据 train_img_paths = ["./training/{}.png".format(i) for i in range(1, 1701)] train_mask_paths = ["./training/{}_matte.png".format(i) for i in range(1, 1701)] val_img_paths = ["./training/{}.png".format(i) for i in range(1701, 3401)] val_mask_paths = ["./training/{}_matte.png".format(i) for i in range(1701, 3401)] train_dataset = load_dataset(train_img_paths, train_mask_paths).batch(8) val_dataset = load_dataset(val_img_paths, val_mask_paths).batch(8) # 构建模型 model = build_unet((256, 256, 3)) model.compile(optimizer='adam', loss=dice_coef_loss, metrics=[dice_coef]) # 训练模型 history = model.fit(train_dataset, epochs=20, validation_data=val_dataset) # 可视化训练过程 plt.plot(history.history['loss'], label='train loss') plt.plot(history.history['val_loss'], label='val loss') plt.legend() plt.show() # 测试模型 def test(): # 加载测试集数据 test_img_paths = ["./testing/{}.png".format(i) for i in range(1, 301)] test_mask_paths = ["./testing/{}_matte.png".format(i) for i in range(1, 301)] test_dataset = load_dataset(test_img_paths, test_mask_paths).batch(8) # 加载模型 model = tf.keras.models.load_model('model.h5', custom_objects={'dice_coef_loss': dice_coef_loss, 'dice_coef': dice_coef}) # 测试模型 results = model.predict(test_dataset) dices = [] for i in range(len(results)): dice = dice_coef(test_dataset[i][1], results[i]) dices.append(dice) print("Average Dice coefficient:", np.mean(dices)) # 可视化测试结果 for i in range(5): img, mask = test_dataset[i] result = model.predict(tf.expand_dims(img, axis=0))[0] plt.figure(figsize=(10, 10)) plt.subplot(131) plt.imshow(img) plt.title("Input") plt.subplot(132) plt.imshow(mask[:, :, 0]) plt.title("Ground truth") plt.subplot(133) plt.imshow(result[:, :, 0]) plt.title("Prediction") plt.show() # 训练和保存模型 train() model.save('model.h5') # 测试模型 test() ``` 在该代码中,使用了TensorFlow 2.0版本进行开发,包含了数据预处理、U-Net网络结构的构建、Dice系数的计算、模型训练和测试等功能。需要注意的是,由于训练数据和测试数据需要分别存储在training和testing文件夹中,因此需要使用相对路径进行文件读取操作。同时,在测试过程中,需要自行拍摄一张人像照片,并进行测试。

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