编写基于FCN模型实现图像分割的代码

时间: 2024-03-19 12:42:08 浏览: 19
好的,下面是基于FCN模型实现图像分割的Python代码,以VOC2012数据集为例: ``` import tensorflow as tf import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from PIL import Image # 定义FCN模型 def FCN(input_shape, num_classes): inputs = tf.keras.layers.Input(input_shape) conv1 = tf.keras.layers.Conv2D(64, 3, padding='same', activation='relu')(inputs) conv2 = tf.keras.layers.Conv2D(64, 3, padding='same', activation='relu')(conv1) pool1 = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv2) conv3 = tf.keras.layers.Conv2D(128, 3, padding='same', activation='relu')(pool1) conv4 = tf.keras.layers.Conv2D(128, 3, padding='same', activation='relu')(conv3) pool2 = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv4) conv5 = tf.keras.layers.Conv2D(256, 3, padding='same', activation='relu')(pool2) conv6 = tf.keras.layers.Conv2D(256, 3, padding='same', activation='relu')(conv5) conv7 = tf.keras.layers.Conv2D(256, 3, padding='same', activation='relu')(conv6) pool3 = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv7) conv8 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(pool3) conv9 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(conv8) conv10 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(conv9) pool4 = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv10) conv11 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(pool4) conv12 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(conv11) conv13 = tf.keras.layers.Conv2D(512, 3, padding='same', activation='relu')(conv12) pool5 = tf.keras.layers.MaxPooling2D(pool_size=(2, 2))(conv13) conv14 = tf.keras.layers.Conv2D(4096, 7, padding='same', activation='relu')(pool5) conv15 = tf.keras.layers.Conv2D(4096, 1, padding='same', activation='relu')(conv14) conv16 = tf.keras.layers.Conv2D(num_classes, 1, padding='same')(conv15) upsample = tf.keras.layers.Conv2DTranspose(num_classes, kernel_size=(64, 64), strides=(32, 32), padding='same')(conv16) outputs = tf.keras.layers.Activation('softmax')(upsample) model = tf.keras.models.Model(inputs=inputs, outputs=outputs) return model # 定义损失函数 def dice_loss(y_true, y_pred): numerator = 2 * tf.reduce_sum(y_true * y_pred, axis=(1, 2, 3)) denominator = tf.reduce_sum(y_true + y_pred, axis=(1, 2, 3)) loss = 1 - numerator / denominator return loss # 定义数据增强技术 def data_augmentation(image, mask): image = tf.image.random_brightness(image, 0.2) image = tf.image.random_contrast(image, 0.5, 1.5) image = tf.image.random_flip_left_right(image) image = tf.image.random_flip_up_down(image) mask = tf.image.random_brightness(mask, 0.2) mask = tf.image.random_contrast(mask, 0.5, 1.5) mask = tf.image.random_flip_left_right(mask) mask = tf.image.random_flip_up_down(mask) return image, mask # 加载数据集 def load_data(): train_images = np.load('train_images.npy') train_masks = np.load('train_masks.npy') val_images = np.load('val_images.npy') val_masks = np.load('val_masks.npy') return train_images, train_masks, val_images, val_masks # 训练模型 def train_model(model, train_images, train_masks, val_images, val_masks, batch_size, epochs): train_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((train_images, train_masks)) train_dataset = train_dataset.shuffle(buffer_size=1000) train_dataset = train_dataset.map(data_augmentation) train_dataset = train_dataset.batch(batch_size) val_dataset = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((val_images, val_masks)) val_dataset = val_dataset.batch(batch_size) model.compile(optimizer='adam', loss=dice_loss, metrics=['accuracy']) history = model.fit(train_dataset, epochs=epochs, validation_data=val_dataset) return history # 测试模型 def test_model(model, images): masks = model.predict(images) masks = np.argmax(masks, axis=-1) return masks # 可视化分割结果 def visualize_results(images, masks): num_images = images.shape[0] fig, axes = plt.subplots(nrows=num_images, ncols=2, figsize=(10, 10)) for i in range(num_images): axes[i, 0].imshow(images[i]) axes[i, 1].imshow(masks[i]) plt.show() if __name__ == '__main__': input_shape = (256, 256, 3) num_classes = 21 batch_size = 16 epochs = 50 model = FCN(input_shape, num_classes) train_images, train_masks, val_images, val_masks = load_data() history = train_model(model, train_images, train_masks, val_images, val_masks, batch_size, epochs) test_images = np.load('test_images.npy') masks = test_model(model, test_images) visualize_results(test_images, masks) ``` 需要注意的是,以上代码仅供参考,具体实现细节可能会有所不同,需要根据具体情况进行调整。

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