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[人工智能]PyTorch之数据加载和处理

数据集

下载链接在这
https://download.pytorch.org/tutorial/faces.zip
数据集的位置可以与你编写的脚本放在一个文件夹下。红色矩形框是你下载的数据集,红色矩形框+红色椭圆框是编写的python脚本。
在这里插入图片描述
数据集就长下面这样。
在这里插入图片描述

对数据集进行操作

下面代码我都进行了注释可以直接复制到自己建的python文件进行运行。很容易看明白

from __future__ import print_function, division
import os
import torch
import pandas as pd              #用于更容易地进行csv解析
from skimage import io, transform    #用于图像的IO和变换
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
from torchvision import transforms, utils

# 忽略警告
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")

plt.ion()   # interactive mode
landmarks_fram = pd.read_csv('faces/face_landmarks.csv')
n =65 #表示第65张图条,
print(landmarks_fram) #打印的是数据集中的图片的信息,例如图片的名称,图片照片那个标注的坐标信息

img_name = landmarks_fram.iloc[n,0] #表示的是打印第65行的第0列的信息,也就是第65张图片的名称
print("@@@@@@@@@@@@@@")

print(img_name)  #打印的是图片的名称
landmarks = landmarks_fram.iloc[n, 1:].to_numpy() #表示person-7.jpg图片的第1列到最后一列的数值

print("下面是landmarks!")
print(landmarks)
landmarks = landmarks.astype('float').reshape(-1, 2)
print("下面是把landmarks数据类型变成float,并且转成2列的矩阵111111111")
print(landmarks)
print('Landmarks shape: {}'.format(landmarks.shape))
print('Fist 4 Landmarks: {}'.format(landmarks[:4]))
def show_landmarks(image,landmarks):
    """显示带有地标的图片 """
    plt.imshow(image)
    # 绘制散点图,landmarks[:,0]表示的是X的坐标,landmarks[:,1]表示的是y的坐标

    plt.scatter(landmarks[:, 0], landmarks[:, 1], s=10, marker='.', c='r')
    plt.pause(0.001)  # pause a bit so that plots are updated

plt.figure()
show_landmarks(io.imread(os.path.join('faces/',img_name)),landmarks)
# print(io.imread(os.path.join('faces/'),1))
plt.show()

运行结果如下
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

建立数据集类,图形展示结果

class FaceLandmarksDataset(Dataset):
    """面部标记数据集."""

    def __init__(self, csv_file, root_dir, transform=None):
        """
        csv_file(string):带注释的csv文件的路径。
        root_dir(string):包含所有图像的目录。
        transform(callable, 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




face_dataset = FaceLandmarksDataset(csv_file='faces/face_landmarks.csv',root_dir='faces/')
fig = plt.figure()
for i in range(len(face_dataset)):
    sample = face_dataset[i]  # 因为有__getitem__ 方法,所以可以查看索引,返回字典,即第i个样本的image和landmarke
    print(i,sample['image'].shape,sample['lanmarks'].shape)
    ax = plt.subplot(1,4,i+1) # 1是横坐标,4是纵坐标,i+1是它的摆放顺序
    plt.tight_layout()
    ax.set_title('Sample #{}'.format(i))
    ax.axis('off')
    show_landmarks(**sample)  # 因为sample为字典,所以可以利用这种形式返回字典中所有键对应的值
    if i ==3:
        plt.show()
        break

结果

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

完整的代码

完整的代码包含了, 将样本中的数据缩放到指定大小,随机裁剪样本中的图像,在样本上应用上述的每个变换,辅助功能:显示批次。

from __future__ import print_function, division
import os
import torch
import pandas as pd              #用于更容易地进行csv解析
from skimage import io, transform    #用于图像的IO和变换
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
from torchvision import transforms, utils

# 忽略警告
import warnings
warnings.filterwarnings("ignore")

plt.ion()   # interactive mode
landmarks_fram = pd.read_csv('faces/face_landmarks.csv')
n =65 #表示第65张图条,
print(landmarks_fram) #打印的是数据集中的图片的信息,例如图片的名称,图片照片那个标注的坐标信息

img_name = landmarks_fram.iloc[n,0] #表示的是打印第65行的第0列的信息,也就是第65张图片的名称
print("@@@@@@@@@@@@@@")

print(img_name)  #打印的是图片的名称
landmarks = landmarks_fram.iloc[n, 1:].to_numpy() #表示person-7.jpg图片的第1列到最后一列的数值

print("下面是landmarks!")
print(landmarks)
landmarks = landmarks.astype('float').reshape(-1, 2)
print("下面是把landmarks数据类型变成float,并且转成2列的矩阵111111111")
print(landmarks)
print('Landmarks shape: {}'.format(landmarks.shape))
print('Fist 4 Landmarks: {}'.format(landmarks[:4]))
def show_landmarks(image,landmarks):
    """显示带有地标的图片 """
    plt.imshow(image)
    # 绘制散点图,landmarks[:,0]表示的是X的坐标,landmarks[:,1]表示的是y的坐标

    plt.scatter(landmarks[:, 0], landmarks[:, 1], s=10, marker='.', c='r')
    plt.pause(0.001)  # pause a bit so that plots are updated

plt.figure()
show_landmarks(io.imread(os.path.join('faces/',img_name)),landmarks)
# print(io.imread(os.path.join('faces/'),1))
plt.show()
# 所有的图片都在同一个文件夹中,这种情况一般会有labels的文本数据,
# 在这种情况下我们一般会用到torch.utils.data.Dataset,
# 继承Dataset类,并重载__init__, __len__, __getitem__三个函数,
class FaceLandmarksDataset(Dataset):
    """面部标记数据集."""

    def __init__(self, csv_file, root_dir, transform=None):
        """
        csv_file(string):带注释的csv文件的路径。
        root_dir(string):包含所有图像的目录。
        transform(callable, 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

face_dataset = FaceLandmarksDataset(csv_file='faces/face_landmarks.csv',
                                    root_dir='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
#图片大小不一,通过如下变换对图片进行预处理:
class Rescale(object):
    ''''
    将样本中的数据缩放到指定大小
    args:
        output_size(tuple或者int):所需的大小。如果是元祖,测输出
    '''
    def __init__(self,output_size):
        assert isinstance(output_size,(int,tuple))
        self.output_size = output_size

    def __call__(self, sample):
        image,landmarks = sample['image'],sample['landmarks']
        h,w = image.shape[:2]
        if isinstance(self.output_size,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:
            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}
class RandomCrop(object):
    '''
    随机裁剪样本中的图像
    '''
    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
    def __call__(self, sample):

        image,landmarks = sample['image'],sample['landmarks']
        h , w = image.shape[:2]
        new_h, new_w = self.output_size
        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}

class ToTensor(object):
        """将样本中的ndarrays转换为Tensors."""
        def __call__(self, sample):
            image, landmarks = sample['image'], sample['landmarks']
            # 交换颜色轴因为
            # numpy包的图片是: H * W * C
            # torch包的图片是: C * H * W
            image = image.transpose((2, 0, 1))
            return {'image': torch.from_numpy(image),
                    'landmarks': torch.from_numpy(landmarks)}

scale = Rescale(256)
crop = RandomCrop(128)
composed = transforms.Compose([Rescale(256),
                               RandomCrop(224)])
# 在样本上应用上述的每个变换。
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()
transformed_dataset = FaceLandmarksDataset(csv_file='faces/face_landmarks.csv',
                                           root_dir='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
dataloader = DataLoader(transformed_dataset, batch_size=4,
                        shuffle=True, num_workers=0)


# 辅助功能:显示批次
def show_landmarks_batch(sample_batched):
    """Show image with landmarks for a batch of samples."""
    images_batch, landmarks_batch = \
            sample_batched['image'], sample_batched['landmarks']
    batch_size = len(images_batch)
    im_size = images_batch.size(2)
    grid_border_size = 2

    grid = utils.make_grid(images_batch)
    plt.imshow(grid.numpy().transpose((1, 2, 0)))

    for i in range(batch_size):
        plt.scatter(landmarks_batch[i, :, 0].numpy() + i * im_size + (i + 1) * grid_border_size,
                    landmarks_batch[i, :, 1].numpy() + grid_border_size,
                    s=10, marker='.', c='r')

        plt.title('Batch from dataloader')

for i_batch, sample_batched in enumerate(dataloader):
    print(i_batch, sample_batched['image'].size(),
          sample_batched['landmarks'].size())

    # 观察第4批次并停止。
    if i_batch == 3:
        plt.figure()
        show_landmarks_batch(sample_batched)
        plt.axis('off')
        plt.ioff()
        plt.show()
        break

效果如下
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

参考文章

https://www.cnblogs.com/king-lps/p/8672214.html

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加:2021-11-10 12:23:57  更:2021-11-10 12:26:33 
 
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数码: 电脑 笔记本 显卡 显示器 固态硬盘 硬盘 耳机 手机 iphone vivo oppo 小米 华为 单反 装机 图拉丁

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