Image-Segmentation-master(R2Uet,

代码链接：https://github.com/LeeJunHyun/Image_Segmentation

main.py

if name == 'main':

if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser()

    
    # model hyper-parameters
    parser.add_argument('--image_size', type=int, default=224)
    parser.add_argument('--t', type=int, default=3, help='t for Recurrent step of R2U_Net or R2AttU_Net')
    
    # training hyper-parameters
    parser.add_argument('--img_ch', type=int, default=3)
    parser.add_argument('--output_ch', type=int, default=1)
    parser.add_argument('--num_epochs', type=int, default=100)
    parser.add_argument('--num_epochs_decay', type=int, default=70)
    parser.add_argument('--batch_size', type=int, default=1)
    parser.add_argument('--num_workers', type=int, default=8)
    parser.add_argument('--lr', type=float, default=0.0002)
    parser.add_argument('--beta1', type=float, default=0.5)        # momentum1 in Adam
    parser.add_argument('--beta2', type=float, default=0.999)      # momentum2 in Adam    
    parser.add_argument('--augmentation_prob', type=float, default=0.4)

    parser.add_argument('--log_step', type=int, default=2)
    parser.add_argument('--val_step', type=int, default=2)

    # misc
    parser.add_argument('--mode', type=str, default='train')
    parser.add_argument('--model_type', type=str, default='U_Net', help='U_Net/R2U_Net/AttU_Net/R2AttU_Net')
    parser.add_argument('--model_path', type=str, default='./models')
    parser.add_argument('--train_path', type=str, default='./dataset/train/')
    parser.add_argument('--valid_path', type=str, default='./dataset/valid/')
    parser.add_argument('--test_path', type=str, default='./dataset/test/')
    parser.add_argument('--result_path', type=str, default='./result/')

    parser.add_argument('--cuda_idx', type=int, default=1)

    config = parser.parse_args()
    main(config)

argparse是一个Python模块：命令行选项、参数和子命令解析器。

argparse 模块可以让人轻松编写用户友好的命令行接口。程序定义它需要的参数，然后 argparse 将弄清如何从 sys.argv 解析出那些参数。 argparse 模块还会自动生成帮助和使用手册，并在用户给程序传入无效参数时报出错误信息。

1. 创建解析器

parser = argparse.ArgumentParser(description='Process some integers.')

使用 argparse 的第一步是创建一个 ArgumentParser 对象。 ArgumentParser 对象包含将命令行解析成 Python 数据类型所需的全部信息。

2. 添加参数

parser.add_argument('integers', metavar='N', type=int, nargs='+', help='an integer for the accumulator')

3. 解析参数
   ArgumentParser 通过 parse_args() 方法解析参数。

def main

def main(config):
    cudnn.benchmark = True
    if config.model_type not in ['U_Net','R2U_Net','AttU_Net','R2AttU_Net']:
        print('ERROR!! model_type should be selected in U_Net/R2U_Net/AttU_Net/R2AttU_Net')
        print('Your input for model_type was %s'%config.model_type)
        return

    # Create directories if not exist
    if not os.path.exists(config.model_path):
        os.makedirs(config.model_path)
    if not os.path.exists(config.result_path):
        os.makedirs(config.result_path)
    config.result_path = os.path.join(config.result_path,config.model_type)
    if not os.path.exists(config.result_path):
        os.makedirs(config.result_path)
    
    lr = random.random()*0.0005 + 0.0000005
    augmentation_prob= random.random()*0.7
    epoch = random.choice([100,150,200,250])
    decay_ratio = random.random()*0.8
    decay_epoch = int(epoch*decay_ratio)

    config.augmentation_prob = augmentation_prob
    config.num_epochs = epoch
    config.lr = lr
    config.num_epochs_decay = decay_epoch

    print(config)
        
    train_loader = get_loader(image_path=config.train_path,
                            image_size=config.image_size,
                            batch_size=config.batch_size,
                            num_workers=config.num_workers,
                            mode='train',
                            augmentation_prob=config.augmentation_prob)
    valid_loader = get_loader(image_path=config.valid_path,
                            image_size=config.image_size,
                            batch_size=config.batch_size,
                            num_workers=config.num_workers,
                            mode='valid',
                            augmentation_prob=0.)
    test_loader = get_loader(image_path=config.test_path,
                            image_size=config.image_size,
                            batch_size=config.batch_size,
                            num_workers=config.num_workers,
                            mode='test',
                            augmentation_prob=0.)

    solver = Solver(config, train_loader, valid_loader, test_loader)

    
    # Train and sample the images
    if config.mode == 'train':
        solver.train()
    elif config.mode == 'test':
        solver.test()

• random.random()用于生成一个0到1的随机符点数: 0 <= n < 1.0

• 学习率衰减(learning rate decay)
  为了防止学习率过大，在收敛到全局最优点的时候会来回摆荡，所以要让学习率随着训练轮数不断按指数级下降，收敛梯度下降的学习步长。

data_loader.py

get_loader

def get_loader(image_path, image_size, batch_size, num_workers=2, mode='train',augmentation_prob=0.4):
    """Builds and returns Dataloader."""
    
    dataset = ImageFolder(root = image_path, image_size =image_size, mode=mode,augmentation_prob=augmentation_prob)
    data_loader = data.DataLoader(dataset=dataset,
                                  batch_size=batch_size,
                                  shuffle=True,
                                  num_workers=num_workers)
    return data_loader

• DataLoader:在训练模型时使用到此函数，用来把训练数据分成多个小组，此函数每次抛出一组数据。直至把所有的数据都抛出。就是做一个数据的初始化。
  • num_workers：工作者数量，默认是0。使用多少个子进程来导入数据。设置为0，就是使用主进程来导入数据。注意：这个数字必须是大于等于0的。

ImageFolder

class ImageFolder(data.Dataset):
    def __init__(self, root,image_size=224,mode='train',augmentation_prob=0.4):
        """Initializes image paths and preprocessing module."""
        self.root = root
        
        # GT : Ground Truth
        self.GT_paths = root[:-1]+'_GT/'
        self.image_paths = list(map(lambda x: os.path.join(root, x), os.listdir(root)))
        self.image_size = image_size
        self.mode = mode
        self.RotationDegree = [0,90,180,270]
        self.augmentation_prob = augmentation_prob
        print("image count in {} path :{}".format(self.mode,len(self.image_paths)))

    def __getitem__(self, index):
        """Reads an image from a file and preprocesses it and returns."""
        image_path = self.image_paths[index]
        filename = image_path.split('_')[-1][:-len(".jpg")]
        GT_path = self.GT_paths + 'ISIC_' + filename + '_segmentation.png'

        image = Image.open(image_path)
        GT = Image.open(GT_path)

        aspect_ratio = image.size[1]/image.size[0]

        Transform = []

        ResizeRange = random.randint(300,320)
        Transform.append(T.Resize((int(ResizeRange*aspect_ratio),ResizeRange)))
        p_transform = random.random()

        if (self.mode == 'train') and p_transform <= self.augmentation_prob:
            RotationDegree = random.randint(0,3)
            RotationDegree = self.RotationDegree[RotationDegree]
            if (RotationDegree == 90) or (RotationDegree == 270):
                aspect_ratio = 1/aspect_ratio

            Transform.append(T.RandomRotation((RotationDegree,RotationDegree)))
                        
            RotationRange = random.randint(-10,10)
            Transform.append(T.RandomRotation((RotationRange,RotationRange)))
            CropRange = random.randint(250,270)
            Transform.append(T.CenterCrop((int(CropRange*aspect_ratio),CropRange)))
            Transform = T.Compose(Transform)
            
            image = Transform(image)
            GT = Transform(GT)

            ShiftRange_left = random.randint(0,20)
            ShiftRange_upper = random.randint(0,20)
            ShiftRange_right = image.size[0] - random.randint(0,20)
            ShiftRange_lower = image.size[1] - random.randint(0,20)
            image = image.crop(box=(ShiftRange_left,ShiftRange_upper,ShiftRange_right,ShiftRange_lower))
            GT = GT.crop(box=(ShiftRange_left,ShiftRange_upper,ShiftRange_right,ShiftRange_lower))

            if random.random() < 0.5:
                image = F.hflip(image)
                GT = F.hflip(GT)

            if random.random() < 0.5:
                image = F.vflip(image)
                GT = F.vflip(GT)

            Transform = T.ColorJitter(brightness=0.2,contrast=0.2,hue=0.02)

            image = Transform(image)

            Transform =[]


        Transform.append(T.Resize((int(256*aspect_ratio)-int(256*aspect_ratio)%16,256)))
        Transform.append(T.ToTensor())
        Transform = T.Compose(Transform)
        
        image = Transform(image)
        GT = Transform(GT)

        Norm_ = T.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))
        image = Norm_(image)

        return image, GT

    def __len__(self):
        """Returns the total number of font files."""
        return len(self.image_paths)

• 加载数据集
  torch.utils.data.Dataset
  len :数据集总体样本数量
  getitem ：返回指定样本x

def __init__(self, root,image_size=224,mode='train',augmentation_prob=0.4):

root：图片存储的位置
image_size：resize
model ：判断是train，val，test
augmentation_prob：数据增强的比例

• def getitem(self, index): 读取一张照片进行预处理并返回
  预处理参考：
  https://blog.csdn.net/Haiqiang1995/article/details/90416321
  https://blog.csdn.net/lwplwf/article/details/85776309

solver.py

Solver

• def build_model(self):
  调用相关模型

if self.model_type =='U_Net':
   self.unet = U_Net(img_ch=3,output_ch=1)

self.optimizer = optim.Adam(list(self.unet.parameters()),self.lr, [self.beta1, self.beta2])

self.unet.to(self.device)

from network import U_Net网络模型

Solver.train

• self.unet.load_state_dict(torch.load(unet_path))
  加载模型
  关于保存与加载模型：https://www.jianshu.com/p/60fc57e19615

• self.unet.train(True)
  self.unet.train(False)
  self.unet.eval()
  对于一些含有BatchNorm,Dropout等层的模型，在训练和验证时使用的forward在计算上不太一样。在前向训练的过程中指定当前模型是在训练还是在验证。

model.train() #使用BatchNormalizetion()和Dropout()
model.eval() #不使用BatchNormalization()和Dropout()

• train(mode=True)

  • Parameters
    mode(bool)--True 为train mode, False 为 evaluation mode. Default： True

• eval()
  等价于 self.train(False)

• 评价指标get_accuracy()等函数来自evaluation.py
  评价指标python实现

Solver.test

dataset.py

用于划分数据集

参考链接:
argparse.ArgumentParser()用法解析
学习率衰减(learning rate decay)

pytorch中的model.train（）和model.eval（）