图像分割处理不均衡数据集

本文探讨了在图像分割中面对不均衡数据集的处理方法,包括过采样和欠采样技术,以及如何通过数据增强来改善样本分布。此外,还介绍了权值均衡的概念,即在计算损失函数时调整不同类别的权重,以确保重要类别的充分学习。

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1.过采样和欠采样

在这里插入图片描述

上图中,蓝色的类别比橘黄色的类别的样本多得多。这种情况下,我们在预处理时,有两种选择。
欠采样 意思是从多数的类别中只采样其中的一部分的样本,选择和少数类别同样多的样本。这种采样保持了该类别原来的数据分布。这很容易,我们只需要少用点样本就可以让数据变得均衡。
过采样 的意思是我们复制少数类别中的样本,使得数量和多数样本一样多。复制操作需要保持少数样本的原有的数据分布。我们不需要获取更多的数据就可以让数据集变得均衡。采样的方法是一个很好的类别均衡的方法。
注:一定要保持采样后的数据分布和原有数据分布类似。

data argumentation:

基本数据增强主要包含如下方式:
1.旋转: 可通过在原图上先放大图像,然后剪切图像得到。
2.平移:先放大图像,然后水平或垂直偏移位置剪切
3.缩放:缩放图像
4.随机遮挡:对图像进行小区域遮挡
5.水平翻转:以过图像中心的竖直轴为对称轴,将左、右两边像素交换
6.颜色色差(饱和度、亮度、对比度、 锐度等)
7.噪声扰动: 对图像的每个像素RGB进行随机扰动, 常用的噪声模式是椒盐噪声和高斯噪声;

2.权值均衡(损失敏感函数)

权值均衡是在训练样本的时候,在计算loss的时候,通过权值来均衡数据的分布。正常情况下,每个类别在损失函数中的权值是1.0。但是有时候,当

### 处理2D医学图像分割数据集的方法 #### 预处理 对于2D医学图像分割数据集,预处理阶段至关重要。常见的医学图像格式如DICOM(`.dcm`)、MHD(`.mhd` 和 `.raw`)以及NIFTI(`.nii` 或 `.nii.gz`),这些格式通常需要特定的库来读取和转换为更易于操作的形式[^3]。 为了使图像适合于机器学习模型输入,可以采用标准化技术,比如将像素强度调整到0至1之间或者减去平均值除以标准差来进行归一化。此外,还需要考虑尺寸统一的问题,即确保所有图片具有相同的分辨率和维度大小以便批量处理。 ```python import pydicom import nibabel as nib import numpy as np def load_medical_image(file_path): """加载同类型的医学影像文件""" if file_path.endswith('.dcm'): ds = pydicom.read_file(file_path) img_array = ds.pixel_array.astype(float) elif file_path.endswith(('.nii', '.nii.gz')): nifti_img = nib.load(file_path) img_array = np.array(nifti_img.dataobj) return img_array / img_array.max() # 归一化到[0,1] # 使用示例 image_data = load_medical_image('path_to_your_image') ``` #### 标注 高质量的手动标注是构建有效分割网络的基础之一。然而,在实际应用中获取大量精确标签可能非常耗时且成本高昂。因此,半自动或全自动标记工具变得越来越受欢迎。例如,通过基于距离变换的距离场编码器解码器架构实现快速而准确的器官轮廓提取;利用图形用户界面(GUI)应用程序辅助医生完成这项工作也是一种常见做法。 #### 数据增强 由于医疗领域可用样本数量有限,适当的数据扩增策略有助于提高泛化能力并防止过拟合现象的发生。常用的技术包括但限于旋转、翻转、缩放和平移等几何变换方式,还有直方图均衡化、伽玛校正之类的色彩空间变化手段。值得注意的是,当执行任何变形操作时应同步更新相应的掩膜信息以保持一致性。 ```python from torchvision import transforms transformations = transforms.Compose([ transforms.RandomHorizontalFlip(), transforms.RandomRotation(degrees=90), ]) augmented_images = transformations(image_tensor) ``` #### 工具推荐 - **SimpleITK**: 支持多种医学图像格式之间的相互转化,并提供了丰富的滤波器用于噪声去除等功能。 - **MONAI**: 谷歌开源的一个专注于生物医学成像领域的深度学习框架,内置了许多实用的功能模块可以直接应用于项目开发当中。 - **LabelMe/Labellmg**: 可视化的图像标注软件,支持多边形绘制等多种形式的对象定义,适用于创建自定义的训练集。
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