基于 MONAI 的 3D 图像分割任务2(Brain Tumour 和 SwinUNETR 训练)


如标题所示,本节就基于 MONAI 库,采用Brain Tumour 的数据集,和 SwinUNETR 网络模型,搭建训练过程。

那么,本节就主要包含了以下部分:

  1. 获取数据过程
  2. 获取模型过程
  3. 构建损失和优化函数
  4. 训练、验证循环
  5. 保持优化后模型到本地

那么,娓娓道来。

一、训练全部代码

monai 提供了很多的算子,可以提供直接使用。可以立即为将原本较为复杂的、自己写的代码进行了封装。所以,就能剩下很多的时间,编写这部分代码。

但是,这就需要去参考官方的库文档,以增加对封装算子的理解。下面对训练部分所需要的代码,合并到一起。

import os
import shutil
import glob
import time
import torch
import matplotlib.pyplot 
### MONAI 2D 图像分割教程 为了实现基于MONAI框架的2D医学图像分割任务,下面提供了一个简化版的工作流程以及相应的Python代码片段。此工作流涵盖了数据加载、预处理、网络定义、训练循环设置等方面。 #### 数据准备与增强 在开始之前,确保安装了最新版本的MONAI库。接着,通过`monai.transforms`模块配置一系列变换用于数据集扩充标准化: ```python from monai.transforms import ( Compose, LoadImaged, EnsureChannelFirstd, ScaleIntensityRanged, RandCropByPosNegLabeld, ToTensord ) train_transforms = Compose([ LoadImaged(keys=["image", "label"]), # 加载DICOM文件或其他格式 EnsureChannelFirstd(keys=["image", "label"]), # 调整通道顺序至(C,H,W) ScaleIntensityRanged( keys="image", a_min=-1000, a_max=1900, b_min=0.0, b_max=1.0, clip=True), RandCropByPosNegLabeld( keys=["image", "label"], label_key="label", spatial_size=(96, 96), # 定义裁剪尺寸 pos=1, neg=1, num_samples=4), ToTensord(keys=["image", "label"]) ]) ``` #### 构建模型架构 对于简单的二分类问题,可以选择UNet作为基础模型来进行实验。这里展示了如何快速实例化一个UNET结构: ```python from monai.networks.nets import UNet model = UNet( dimensions=2, in_channels=1, out_channels=2, channels=(16, 32, 64, 128, 256), strides=(2, 2, 2, 2), num_res_units=2 ).to(device) ``` #### 训练过程概览 最后一步涉及创建优化器、损失函数,并编写实际执行训练迭代的过程。这部分可以根据具体需求调整超参数其他细节: ```python import torch.optim as optim from monai.losses import DiceLoss from tqdm import trange optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-4) loss_function = DiceLoss(to_onehot_y=True, softmax=True) for epoch in range(num_epochs): train_loader.dataset.shuffle() progress_bar = trange(len(train_loader)) for step, batch_data in zip(progress_bar, train_loader): inputs, labels = (batch_data['image'].to(device), batch_data['label'].to(device)) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = loss_function(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() ``` 以上就是使用MONAI进行2D图像分割的一个基本指南[^2]。当然,在实践中还需要考虑更多因素如评估指标的选择、验证策略等。
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