u-net代码(多类别训练,pytorch)

时间: 2023-05-10 14:02:59 浏览: 108
U-Net是一个经典的语义分割模型,常用于医学图像处理。相比传统的卷积神经网络,U-Net在网络结构上采用了类似于自编码器的对称结构,在上采样的过程中使用了Skip Connection技术,能够更好的保留图像中物体之间的空间关系。 在多类别训练中,U-Net模型需要根据实际情况设计相应的输出层结构,实现多标签的分类。在Pytorch中,可以使用nn.Module构建U-Net模型的各个模块,具体实现: 1. 定义U-Net模型: ``` class UNet(nn.Module): def __init__(self, n_channels, n_classes): super(UNet, self).__init__() self.n_channels = n_channels self.n_classes = n_classes self.inc = DoubleConv(n_channels, 64) self.down1 = Down(64, 128) self.down2 = Down(128, 256) self.down3 = Down(256, 512) self.down4 = Down(512, 512) self.up1 = Up(1024, 256) self.up2 = Up(512, 128) self.up3 = Up(256, 64) self.up4 = Up(128, 64) self.outc = nn.Conv2d(64, n_classes, 1) def forward(self, x): x1 = self.inc(x) x2 = self.down1(x1) x3 = self.down2(x2) x4 = self.down3(x3) x5 = self.down4(x4) x = self.up1(x5, x4) x = self.up2(x, x3) x = self.up3(x, x2) x = self.up4(x, x1) logits = self.outc(x) return logits ``` 其中, n_channels为输入图像通道数,n_classes为输出类别数,inc代表输入的首个卷积层,down代表下采样过程中的卷积层,up代表上采样过程中的卷积层,outc代表输出的类别数。 2. 定义DoubleConv层: ``` class DoubleConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(DoubleConv, self).__init__() self.conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, out_channels, 3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(out_channels, out_channels, 3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True) ) def forward(self, x): x = self.conv(x) return x ``` 这里使用了两个卷积层,分别之间使用了BatchNorm和ReLU函数做归一化和激活函数。 3. 定义Down和Up层: ``` class Down(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(Down, self).__init__() self.mpconv = nn.Sequential( nn.MaxPool2d(2), DoubleConv(in_channels, out_channels) ) def forward(self, x): x = self.mpconv(x) return x class Up(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels, bilinear=True): super(Up, self).__init__() if bilinear: self.up = nn.Upsample(scale_factor=2, mode='bilinear', align_corners=True) else: self.up = nn.ConvTranspose2d(in_channels//2, in_channels//2, kernel_size=2, stride=2) self.conv = DoubleConv(in_channels, out_channels) def forward(self, x1, x2): x1 = self.up(x1) diffX = x2.size()[2] - x1.size()[2] diffY = x2.size()[3] - x1.size()[3] x1 = F.pad(x1, [diffX // 2, diffX - diffX // 2, diffY // 2, diffY - diffY // 2]) x = torch.cat([x2, x1], dim=1) x = self.conv(x) return x ``` Down层中使用了MaxPool下采样,而Up层中采用了上采样的方式还原分辨率,并使用了torch.cat()函数将两组下采样和上采样的两层特征合并。 4. 模型训练: 在训练中,需要定义损失函数和优化器,并将图像数据和标签数据按batch传入模型中计算loss和更新梯度。 ``` model = UNet(n_channels=1, n_classes=2).to(device) criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=lr) for epoch in range(epochs): running_loss = 0.0 for i, data in enumerate(train_loader, 0): inputs, labels = data[0].to(device), data[1].to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() if epoch % 10 == 9: print('[%d, %5d] loss: %.3f' % (epoch + 1, i + 1, running_loss / 10)) running_loss = 0.0 ``` 其中,使用了CrossEntropyLoss函数来计算多分类的损失值。在更新过程中使用了Adam优化器来更新梯度。 以上是U-Net多类别训练的Pytorch实现方法,需要注意的是,在实际训练过程中不同场景下需要进行相应的调整和改进,以达到更好的训练效果。

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