UNet

U-Net是一种常用于医学图像分割的深度学习模型,尤其在Kaggle竞赛中表现出色。其特点包括VALID而非SAME填充,低层和高层特征匹配,使用加权交叉熵损失分离实例,以及弹性变形处理。为了处理细胞间隙,U-Net通过赋予较大权重来确保分割效果。此外,文章探讨了DeepLab系列的对齐原则,以及U-Net与其他语义分割网络如FCN、SegNet和DeconvNet的相似性和差异性。

kaggle上的常客(医学图像领域比较常用,也是car分割的冠军模型):
https://www.kaggle.com/c/data-science-bowl-2018/discussion/54426
U-Net: Convolutional Networks for Biomedical Image Segmentation

这里写图片描述

  • VALID padding not SAME padding(因为边界用了镜像处理)
  • matched lower and upper features after cropping lower feature(The cropping is necessary due to the loss of border pixels in every convolution:注意看图1中的虚线框,就是与右分支对应的位置去crop左分支)
  • weighted cross entropy loss to separate instances
  • elastic deformations

边界的镜像处理:
这里写图片描述

加权处理:类别平衡和给两个细胞之间的空隙更大的权重

10-04
### UNet 架构概述 UNet 是一种用于图像分割任务的卷积神经网络架构,最初由 Ronneberger 等人在 2015 年提出[^1]。该模型的设计灵感来源于全卷积网络 (Fully Convolutional Network, FCN),并针对生物医学图像分割进行了优化。 #### 主要特点 UNet 的核心特点是其独特的编码器-解码器结构以及跳跃连接机制。这种设计使得模型能够在保持高分辨率的同时捕获全局上下文信息。具体来说: - **编码器部分**:通过一系列下采样操作逐步减少特征图的空间维度,同时增加通道数以提取更深层次的语义信息。 - **瓶颈层**:位于编码器和解码器之间,负责捕捉最抽象的特征表示。 - **解码器部分**:通过对特征图进行上采样恢复原始输入尺寸,并利用来自编码器阶段的低级细节增强最终输出的质量。 - **跳跃连接**:将编码器中的高层次特征与解码器对应层次相结合,从而保留更多局部纹理信息[^1]。 ```python import torch.nn as nn class DoubleConv(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super(DoubleConv, self).__init__() self.double_conv = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels, out_channels, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True), nn.Conv2d(out_channels, out_channels, kernel_size=3, padding=1), nn.BatchNorm2d(out_channels), nn.ReLU(inplace=True) ) def forward(self, x): return self.double_conv(x) class UNet(nn.Module): def __init__(self, n_channels, n_classes): super(UNet, self).__init__() # 定义各模块... ``` ### 实现方式 上述代码片段展示了如何构建基础版本的 UNet 模型。其中 `DoubleConv` 表示两次连续卷积操作加上批量归一化和激活函数;而整个类则定义了一个完整的 U 形网络框架[^1]。 对于实际部署而言,还需要考虑数据预处理、损失函数选择等因素来进一步提升性能表现。 ### 应用领域 由于具备强大的像素级分类能力,因此广泛应用于医疗影像分析等领域,比如细胞边缘检测项目中提到的应用实例——识别显微镜下的细胞轮廓[^1]。除此之外,在遥感图像处理、自动驾驶环境感知等方面也有着不俗的表现。 ---
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