Dif-Fusion: Towards High Color Fidelity in Infrared and Visible Image Fusion with Diffusion Models代码

文章介绍了PositionalEncoding类在Transformer模型中的作用,包括噪声添加和位置编码生成过程。同时提到了U-Net中skip_unet与unet的区别,主要在于上采样时的特征连接方式:unet使用cat连接,而skip_unet采用add连接。

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代码:https://gitcode.com/geovectormatrix/dif-fusion/tree/main?utm_source=csdn_github_accelerator&isLogin=1
第一步:运行train_ddpm.py以训练红外和可见光图像的扩散模型。
第二步:运行train_fusion_head.py来训练融合模型。

先将文件夹中各个函数之间的关系捋清楚
在这里插入图片描述

关于添加的噪声
class PositionalEncoding(nn.Module):
def init(self, dim):
super().init()
self.dim = dim

def forward(self, noise_level):
    count = self.dim // 2
    step = torch.arange(count, dtype=noise_level.dtype,
                        device=noise_level.device) / count
    encoding = noise_level.unsqueeze(
        1) * torch.exp(-math.log(1e4) * step.unsqueeze(0))
    encoding = torch.cat(
        [torch.sin(encoding), torch.cos(encoding)], dim=-1)
    return encoding

这段代码定义了一个名为 PositionalEncoding 的类,它是一个继承自 nn.Module 的神经网络模块,通常用于在自然语言处理(NLP)中的Transformer模型中。这个类的主要目的是为了生成位置编码,这一技术是Transformer架构的一个关键部分,用于给模型提供单词在句子中位置的信息。由于Transformer模型本身不包含循环(如RNN)或卷积操作,因此需要这样的机制来理解单词顺序或位置关系。在这里,是为了添加噪声用的。
首先 构造函数 init:
参数 dim 表示每个位置编码的维度,即每个位置编码向量的大小。这里是每个随机要添加噪声的维度。
super().init() 调用是用来初始化继承自 nn.Module 的父类。
前向传播函数 forward:
输入参数 noise_level 通常是一个表示噪声水平的张量。
函数首先计算半维数 count(因为位置编码将由正弦和余弦函数的值组成,每个函数占一半的维度)。
接着,使用torch.arange函数创建一个范围从0到 count 的等差数列 step,参数 dtype=noise_level.dtype 指定生成的数列应该具有与 noise_level 张量相同的数据类型。参数 device=noise_level.device 确保生成的数列位于与 noise_level 相同的设备上(比如CPU或GPU),这样做是为了确保操作的兼容性和效率。/ count: 将上一步生成的等差数列中的每个元素除以 count,这一操作的目的是归一化数列中的值到0和1之间。这种归一化是生成位置编码比例因子的重要步骤,因为这些比例因子随后会用于通过指数衰减来调整位置编码的频率,使得模型可以有效地捕捉到位置信息。最终通过这个数列生成每个维度的位置编码的比例因子。
随后它通过将噪声水平 noise_level 调整形状并与指数衰减后的步长 step 相乘,来创建位置编码。具体过程为:
noise_level.unsqueeze(1):unsqueeze(1) 方法的作用是在 noise_level 张量的第1个维度(从0开始计数)处增加一个维度,即将其形状从 [n] 转变为 [n, 1],其中 n 是 noise_level 的原始长度。
torch.exp(-math.log(1e4) * step.unsqueeze(0)):
step.unsqueeze(0) 方法是在 step 张量的第0个维度增加一个维度,即从 [count] 转变为 [1, count]。*这一操作是为了使 step 张量**的形状与 noise_level.unsqueeze(1) 保持一致,即满足矩阵的要求[n,1]×[1.count],这样 noise_level的每个元素都能乘一个衰减因子。其中还乘了一个-math.log(1e4) 是一个负的对数操作,用于计算指数衰减的基础。这里 1e4 是一个常数,选择这个值是为了控制位置编码的衰减速率。torch.exp(…) 函数计算指数函数,用于生成每个位置的衰减因子。这里,衰减因子是通过对 -math.log(1e4) * step 的结果应用指数函数得到的,这样可以保证位置编码随位置的增加而指数级衰减。这样做的目的是在不同的位置编码之间创造足够的区分度,同时保持较远位置之间的相对关系稳定。
最后,使用正弦和余弦函数对这些编码进行变换,并将它们拼接在一起,形成完整的位置编码。位置编码通过正弦和余弦函数生成,这使得模型能够很容易地通过编码学习到位置信息,并且能够处理比训练时见过的句子更长的句子。这种编码方法的一个优点是相对位置信息的编码方式,使得模型能够更好地捕捉到序列中元素之间的位置关系。
这里可以理解为对图像当前位置所需要添加的噪声方式,离这里位置越近,添加的噪声水平越高,相反亦然。

U-Net
该代码部分有个skip_unet和unet,下面简述两者的区别:(这里直接画的是流程图)
在我理解unet网络使用的是cat连接,在上采样的时候,将下采样的特征cat进来
UNET
skip_unett网络使用的是add连接,在上采样的时候,将下采样的特征cat进来。

### 回答1: Faster R-CNN是一种基于区域建议网络(Region Proposal Networks,RPN)的物体检测算法,旨在实现实时物体检测。它通过预测每个区域是否含有物体来生成候选框,并使用卷积神经网络(CNN)来确定候选框中的物体类别。Faster R-CNN在提高检测精度的同时,也显著提高了检测速度。 ### 回答2: 在计算机视觉领域中,目标检测一直是热门研究的方向之一。近年来,基于深度学习的目标检测方法已经取得了显著的进展,并且在许多实际应用中得到了广泛的应用。其中,Faster R-CNN 是一种基于区域建议网络(Region Proposal Networks,RPN)的目标检测方法,在检测准确率和速度之间取得了很好的平衡,能够实现实时目标检测。 Faster R-CNN 的基本框架由两个模块组成:区域建议网络(RPN)和检测模块。RPN 主要负责生成候选目标框,而检测模块则利用这些候选框完成目标检测任务。具体来说,RPN 首先在原始图像上以多个尺度的滑动窗口为基础,使用卷积网络获取特征图。然后,在特征图上应用一个小型网络来预测每个位置是否存在目标,以及每个位置的目标边界框的坐标偏移量。最终,RPN 根据预测得分和位置偏移量来选择一部分具有潜在对象的区域,然后将这些区域作为候选框送入检测模块。 检测模块的主要任务是使用候选框来检测图像中的目标类别和位置。具体来说,该模块首先通过将每个候选框映射回原始图像并使用 RoI Pooling 算法来获取固定大小的特征向量。然后,使用全连接神经网络对这些特征向量进行分类和回归,以获得每个框的目标类别和精确位置。 相比于传统的目标检测方法,Faster R-CNN 具有以下优点:首先,通过使用 RPN 可以自动生成候选框,避免了手动设计和选择的过程;其次,通过共享卷积网络可以大大减少计算量,提高效率;最后,Faster R-CNN 在准确率和速度之间取得了很好的平衡,可以实现实时目标检测。 总之,Faster R-CNN 是一种高效、准确的目标检测方法,是深度学习在计算机视觉领域中的重要应用之一。在未来,随着计算机视觉技术的进一步发展,Faster R-CNN 这类基于深度学习的目标检测方法将会得到更广泛的应用。 ### 回答3: Faster R-CNN是一种结合了深度学习和传统目标检测算法的新型目标检测方法,旨在提高目标检测速度和准确率。Faster R-CNN采用了Region Proposal Network(RPN)来生成候选区域,并通过R-CNN网络对候选区域进行分类和定位。 RPN是一种全卷积神经网络,用于在图像中生成潜在的候选区域。RPN通常在卷积特征图上滑动,对每个位置预测k个候选区域和其对应的置信度得分。这样,对于输入图像,在不同大小和宽高比的Anchor上预测候选框,可以在计算上更有效率。 R-CNN网络利用卷积特征图作为输入,对RPN生成的候选区域进行分类和精确定位。与以前的目标检测方法相比,Faster R-CNN使用了共享卷积特征,使得整个检测网络可以端到端地进行训练和优化,缩短了训练时间,同时也更便于理解和改进。 Faster R-CNN不仅具有较高的准确性,还具有较快的检测速度。在各种基准测试中,Faster R-CNN与其他目标检测算法相比,都取得了优异的性能表现。总之,Faster R-CNN将目标检测引入了一个新的阶段,为实时目标检测提供了一个良好的基础。
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