常见上采样(UpSampling)总结

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上采样,即对图像或特征图进行扩充放大,生成我们所需要的尺寸,常用于特征融合。

常用的上采样算法:

1,最邻近元法

最简单的一种上采样方法,不需要计算,在待求象素的四邻象素中,将距离待求象素最近的邻象素灰度赋给待求象素。

优点是不需要计算开销小,但锯齿状明显。

2,双线性内插法

双线性内插法是利用待求象素四个邻象素的灰度在两个方向上作线性内插

对于 (i, j+v),f(i, j) 到 f(i, j+1) 的灰度变化为线性关系,则有:

                  f(i, j+v) = [f(i, j+1) - f(i, j)] * v + f(i, j)

同理对于 (i+1, j+v) 则有:

                  f(i+1, j+v) = [f(i+1, j+1) - f(i+1, j)] * v + f(i+1, j)

从f(i, j+v) 到 f(i+1, j+v) 的灰度变化也为线性关系,由此可推导出待求象素灰度的计算式如下:

                  f(i+u, j+v) = (1-u) * (1-v) * f(i, j) + (1-u) * v * f(i, j+1) + u * (1-v) * f(i+1, j) + u * v * f(i+1, j+1)
双线性内插法计算量较大,没有灰度不连续的缺点,但图像轮廓可能会模糊。

 3,反卷积

反卷积可以认为是上采样的一种方法,特点是可以学习。

 

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### 深度学习中图片上采样的方法比较 在深度学习领域,图片的上采样是一种重要的预处理或后处理技术,主要用于将低分辨率图像转换为高分辨率图像。以下是几种主流的上采样方法及其特点: #### 基于线性插值的上采样 这种方法通过计算相邻像素之间的关系来估计新插入的像素值。常见的插值方式包括最近邻插值(Nearest Neighbor Interpolation)、双线性插值(Bilinear Interpolation)以及双三次插值(Bicubic Interpolation)。其中,最近邻插值简单快速,但容易导致图像失真;而双线性和双三次插值则能提供更好的平滑效果,但在计算复杂度上有一定提升[^5]。 #### 转置卷积(Transposed Convolution) 转置卷积是另一种广泛使用的上采样方法,尤其适用于生成模型(如GANs和VAEs)。它通过对输入特征图应用可训练的滤波器实现空间维度上的扩展。相比传统的插值方法,转置卷积能够学习到特定的任务导向型映射关系,因此更适合复杂的场景重建任务。然而,由于其参数量较大,可能会引入棋盘效应(Checkerboard Artifacts),这需要额外的设计技巧加以缓解[^2]。 #### Unpooling 方法 尽管未被深入讨论,Unpooling 可视为一种特殊的上采样形式。它的核心思想是在先前执行的最大池化过程中记录最大值的位置信息,并利用这些位置恢复原始尺寸。此方法通常与其他机制配合使用,单独作为主要手段较少见[^1]。 综合来看,选择何种上采样策略取决于具体应用场景的需求——如果追求效率且允许一定程度的质量损失,则可以选择简单的插值方案;而对于高质量视觉输出而言,结合深度神经网络架构设计定制化的转置卷积层往往更为有效[^4]。 ```python import torch.nn as nn # 定义一个基于转置卷积的上采样模块 upsample_conv = nn.ConvTranspose2d(in_channels=64, out_channels=32, kernel_size=4, stride=2, padding=1) # 或者定义一个基于双线性插值的上采样模块 upsample_interp = nn.Upsample(scale_factor=2, mode='bilinear', align_corners=True) ```
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