Python Pytorch深度学习之数据加载和处理
一、下载安装包
packages:
scikit-image:
用于图像测IO和变换pandas:
方便进行csv解析
二、下载数据集
数据集说明:该数据集(我在这)是imagenet数据集标注为face的图片当中在dlib面部检测表现良好的图片——处理的是一个面部姿态的数据集,也就是按照入戏方式标注人脸
数据集展示
三、读取数据集
#%%读取数据集 landmarks_frame=pd.read_csv('D:/Python/Pytorch/data/faces/face_landmarks.csv') n=65 img_name=landmarks_frame.iloc[n,0] landmarks=landmarks_frame.iloc[n,1:].values landmarks=landmarks.astype('float').reshape(-1,2) print('Image name :{}'.format(img_name)) print('Landmarks shape :{}'.format(landmarks.shape)) print('First 4 Landmarks:{}'.format(landmarks[:4]))
运行结果
四、编写一个函数看看图像和landmark
#%%编写显示人脸函数 def show_landmarks(image,landmarks): plt.imshow(image) plt.scatter(landmarks[:,0],landmarks[:,1],s=10,marker=".",c='r') plt.pause(0.001) plt.figure() show_landmarks(io.imread(os.path.join('D:/Python/Pytorch/data/faces/',img_name)),landmarks) plt.show()
运行结果
五、数据集类
torch.utils.data.Dataset是表示数据集的抽象类,自定义数据类应继承Dataset并覆盖__len__实现len(dataset)返还数据集的尺寸。__getitem__用来获取一些索引数据:
#%%数据集类——将数据集封装成一个类 class FaceLandmarksDataset(Dataset): def __init__(self,csv_file,root_dir,transform=None): # csv_file(string):待注释的csv文件的路径 # root_dir(string):包含所有图像的目录 # transform(callabele,optional):一个样本上的可用的可选变换 self.landmarks_frame=pd.read_csv(csv_file) self.root_dir=root_dir self.transform=transform def __len__(self): return len(self.landmarks_frame) def __getitem__(self, idx): img_name=os.path.join(self.root_dir,self.landmarks_frame.iloc[idx,0]) image=io.imread(img_name) landmarks=self.landmarks_frame.iloc[idx,1:] landmarks=np.array([landmarks]) landmarks=landmarks.astype('float').reshape(-1,2) sample={'image':image,'landmarks':landmarks} if self.transform: sample=self.transform(sample) return sample
六、数据可视化
#%%数据可视化 # 将上面定义的类进行实例化并便利整个数据集 face_dataset=FaceLandmarksDataset(csv_file='D:/Python/Pytorch/data/faces/face_landmarks.csv', root_dir='D:/Python/Pytorch/data/faces/') fig=plt.figure() for i in range(len(face_dataset)) : sample=face_dataset[i] print(i,sample['image'].shape,sample['landmarks'].shape) ax=plt.subplot(1,4,i+1) plt.tight_layout() ax.set_title('Sample #{}'.format(i)) ax.axis('off') show_landmarks(**sample) if i==3: plt.show() break
运行结果
七、数据变换
由上图可以发现每张图像的尺寸大小是不同的。绝大多数神经网路都嘉定图像的尺寸相同。所以需要对图像先进行预处理。创建三个转换:
Rescale:缩放图片
RandomCrop:对图片进行随机裁剪
ToTensor:把numpy格式图片转成torch格式图片(交换坐标轴)和上面同样的方式,将其写成一个类,这样就不需要在每次调用的时候川第一此参数,只需要实现__call__的方法,必要的时候使用__init__方法
1、Function_Rescale
# 将样本中的图像重新缩放到给定的大小 class Rescale(object): def __init__(self,output_size): assert isinstance(output_size,(int,tuple)) self.output_size=output_size #output_size 为int或tuple,如果是元组输出与output_size匹配, #如果是int,匹配较小的图像边缘到output_size保持纵横比相同 def __call__(self,sample): image,landmarks=sample['image'],sample['landmarks'] h,w=image.shape[:2] if isinstance(self.output_size, int):#输入参数是int if h>w: new_h,new_w=self.output_size*h/w,self.output_size else: new_h,new_w=self.output_size,self.output_size*w/h else:#输入参数是元组 new_h,new_w=self.output_size new_h,new_w=int(new_h),int(new_w) img=transform.resize(image, (new_h,new_w)) landmarks=landmarks*[new_w/w,new_h/h] return {'image':img,'landmarks':landmarks}
2、Function_RandomCrop
# 随机裁剪样本中的图像 class RandomCrop(object): def __init__(self,output_size): assert isinstance(output_size, (int,tuple)) if isinstance(output_size, int): self.output_size=(output_size,output_size) else: assert len(output_size)==2 self.output_size=output_size # 输入参数依旧表示想要裁剪后图像的尺寸,如果是元组其而包含两个元素直接复制长宽,如果是int,则裁剪为方形 def __call__(self,sample): image,landmarks=sample['image'],sample['landmarks'] h,w=image.shape[:2] new_h,new_w=self.output_size #确定图片裁剪位置 top=np.random.randint(0,h-new_h) left=np.random.randint(0,w-new_w) image=image[top:top+new_h,left:left+new_w] landmarks=landmarks-[left,top] return {'image':image,'landmarks':landmarks}
3、Function_ToTensor
#%% # 将样本中的npdarray转换为Tensor class ToTensor(object): def __call__(self,sample): image,landmarks=sample['image'],sample['landmarks'] image=image.transpose((2,0,1))#交换颜色轴 #numpy的图片是:Height*Width*Color #torch的图片是:Color*Height*Width return {'image':torch.from_numpy(image), 'landmarks':torch.from_numpy(landmarks)}
八、组合转换
将上面编写的类应用到实例中
Req: 把图像的短边调整为256,随机裁剪(randomcrop)为224大小的正方形。即:组合一个Rescale和RandomCrop的变换。
#%% scale=Rescale(256) crop=RandomCrop(128) composed=transforms.Compose([Rescale(256),RandomCrop(224)]) # 在样本上应用上述变换 fig=plt.figure() sample=face_dataset[65] for i,tsfrm in enumerate([scale,crop,composed]): transformed_sample=tsfrm(sample) ax=plt.subplot(1,3,i+1) plt.tight_layout() ax.set_title(type(tsfrm).__name__) show_landmarks(**transformed_sample) plt.show()
运行结果
九、迭代数据集
把这些整合起来以创建一个带有组合转换的数据集,总结一下没每次这个数据集被采样的时候:及时的从文件中读取图片,对读取的图片应用转换,由于其中一部是随机的randomcrop,数据被增强了。可以使用循环对创建的数据集执行同样的操作
transformed_dataset=FaceLandmarksDataset(csv_file='D:/Python/Pytorch/data/faces/face_landmarks.csv', root_dir='D:/Python/Pytorch/data/faces/', transform=transforms.Compose([ Rescale(256), RandomCrop(224), ToTensor() ])) for i in range(len(transformed_dataset)): sample=transformed_dataset[i] print(i,sample['image'].size(),sample['landmarks'].size()) if i==3: break
运行结果
对所有数据集简单使用for循环会牺牲很多功能——>麻烦,效率低!!改用多线程并行进行
torch.utils.data.DataLoader可以提供上述功能的迭代器。collate_fn参数可以决定如何对数据进行批处理,绝大多数情况下默认值就OK
transformed_dataset=FaceLandmarksDataset(csv_file='D:/Python/Pytorch/data/faces/face_landmarks.csv', root_dir='D:/Python/Pytorch/data/faces/', transform=transforms.Compose([ Rescale(256), RandomCrop(224), ToTensor() ])) for i in range(len(transformed_dataset)): sample=transformed_dataset[i] print(i,sample['image'].size(),sample['landmarks'].size()) if i==3: break
总结
本篇文章就到这里了,希望能够给你带来帮助,也希望您能够多多关注脚本之家的更多内容!
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