pytorch---torch.stack

本文详细解析了PyTorch中torch.stack函数的使用方法,通过实例演示了如何根据不同的维度参数dim堆叠多个张量,形成新的张量结构,适用于深度学习和数据处理场景。
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torch.stack([tensor1, tensor2, tensor3…], dim=0)

基本作用: 将几个矩阵按照dim指定维度堆叠在一起;具体如何堆叠看下方例子

import torch
x = torch.rand((2,3))
y = torch.rand((2,3))
z = torch.stack([x, y], dim=0)
z2 = torch.stack([x, y], dim=1)
z3 = torch.stack([x, y], dim=2)
print("x:",x)
print("y:", y)
print("z:", z)
print("z2:",z2)
print("z3:", z3)

输出:

x: tensor([[0.2380, 0.3537, 0.8676],
           [0.6321, 0.8611, 0.1720]])

y: tensor([[0.0692, 0.4968, 0.2710],
           [0.2103, 0.6017, 0.3630]])

z: tensor([[[0.2380, 0.3537, 0.8676],
            [0.6321, 0.8611, 0.1720]],

        [[0.0692, 0.4968, 0.2710],
         [0.2103, 0.6017, 0.3630]]])

z2: tensor([[[0.2380, 0.3537, 0.8676],
         [0.0692, 0.4968, 0.2710]],

        [[0.6321, 0.8611, 0.1720],
         [0.2103, 0.6017, 0.3630]]])

z3: tensor([[[0.2380, 0.0692],
             [0.3537, 0.4968],
             [0.8676, 0.2710]],

        [[0.6321, 0.2103],
         [0.8611, 0.6017],
         [0.1720, 0.3630]]])
         
[Finished in 1.5s]

总结
假设list中tensor的个数为n, 每个tensor的shape为[w, h]

  • dim = 0 就是将list中几个矩阵直接按顺序堆叠起来,堆叠结果的shape为[n, w, h]
  • dim = 1 是将list中每个矩阵的的每行拿出来重新组成w个矩阵,然后堆叠在一起,最后结果shape为[w, n, h]; 具体来说就是将每个tensor的第一行拿出来组成一个tensor1(shape=[n, h]), 然后每个tensor第二行拿出来组成tensor2, …依次进行下去,最后将tensor1, tensor2…堆叠起来
  • dim = 2 将每个tensor的每行拿出来组成tenor, 然后转置,得到tensor_i, 最后将tensor_1, tensor2, …tensor_i堆叠起来, 最后结果的shape=[w, h, n]。具体来说,就先将每个tensor第一行拿出来组成矩阵再转置得到tensor1, 然后取每个tensor的第二行做相同操作,得到tensor2,…,最后将tensor1, tensor2,…全部堆叠起来

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<think>好的,我需要帮助用户找到PyTorch中MSSIM的实现和使用方法。首先,我应该回忆一下PyTorch是否有官方的MSSIM实现。记得PyTorch本身并没有直接提供MSSIM模块,但有一些第三方库或者社区实现的版本,比如PyTorch-Ignite或者kornia可能包含这些功能。 接下来,我需要验证这些信息是否正确。例如,kornia库确实提供了图像处理的多种工具,包括SSIM和MSSIM。我应该检查kornia的文档,确认他们是否有MSSIM的实现。如果存在,用户需要先安装kornia,然后调用相应的模块。 另外,用户可能需要自己实现MSSIM。这时候,我应该考虑如何构建多尺度的结构相似性。通常,MSSIM是在不同分辨率下计算SSIM,然后取平均。所以,需要先实现SSIM,再通过下采样生成多尺度图像,最后综合结果。 同时,我需要提醒用户注意输入张量的形状,比如是否要标准化到[0,1]或[0,255],以及使用高斯核的参数设置。此外,计算MSSIM时,可能需要在每个尺度上应用高斯滤波和下采样,确保每个尺度的处理正确。 还要考虑到用户可能遇到的问题,比如安装第三方库的步骤,代码示例的正确性,以及参数调整的影响。可能需要给出具体的代码示例,并解释每个参数的作用,帮助用户正确使用。 最后,应该生成相关问题,引导用户进一步了解如何调整参数、处理多通道图像,或者比较不同实现的性能。这样用户可以根据自己的需求深入探索。</think>### PyTorch中MSSIM的实现与使用 #### 1. 使用第三方库kornia kornia是PyTorch生态中专门用于图像处理的库,提供了现成的SSIM/MS-SSIM实现。安装后可直接调用: ```bash pip install kornia ``` 代码示例: ```python import torch import kornia.losses as losses # 输入张量需满足 (B,C,H,W) 且范围在[0,1] pred = torch.rand(2, 3, 256, 256) target = torch.rand(2, 3, 256, 256) mssim = losses.MS_SSIMLoss(window_size=11, reduction='none') score = 1 - mssim(pred, target) # 值越接近1表示相似度越高 ``` 该实现包含5个尺度(默认),通过高斯滤波和下采样构建多尺度金字塔[^1]。 #### 2. 自定义实现方法 若需定制化实现,可参考SSIM公式分步构建: $$ SSIM(x,y) = \frac{(2\mu_x\mu_y + C_1)(2\sigma_{xy} + C_2)}{(\mu_x^2 + \mu_y^2 + C_1)(\sigma_x^2 + \sigma_y^2 + C_2)} $$ 多尺度版本通过对图像进行下采样后逐层计算: ```python def gaussian_filter(size, sigma): coords = torch.arange(size) g = torch.exp(-(coords - size//2)**2 / (2*sigma**2)) return g/g.sum() def msssim(x, y, scales=5, sigma=1.5): scores = [] for _ in range(scales): ssim_val = ssim(x, y, sigma) # 需预先实现SSIM计算 scores.append(ssim_val) x = F.avg_pool2d(x, 2) y = F.avg_pool2d(y, 2) return torch.stack(scores).mean() ``` #### 3. 关键注意事项 - 输入标准化:确保图像张量范围为[0,1](需先除以255) - 通道处理:默认支持RGB三通道独立计算 - 窗口参数:高斯核尺寸建议取11x11,σ=1.5符合人眼特性[^1] - 数值稳定:常数项$C_1=(0.01L)^2, C_2=(0.03L)^2$(L为像素值范围)
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