Как реализовать мультиклассовую семантическую сегментацию с помощью tensorflow

Я пытаюсь выполнить семантическую сегментацию на несколько классов, используя тензорный поток и tflearn или Keras (я пробовал оба API). Аналогичная проблема, как здесь (Как загрузить изображение Маски (метки) для сегментации изображений в Керасе)

Мне нужно сегментировать разные части изображения с тремя разными классами: море (класс 0), лодка (класс 1), небо (класс 2).

У меня 100 изображений в градациях серого (размер 400x400). Для каждого изображения у меня есть соответствующие метки с 3 классами. В конце концов, у меня есть изображения с формой (100, 400, 400) и метки с формой (100,400,400,3). (Как объясняется здесь: Как реализовать многоклассовую семантическую сегментацию? )

Чтобы иметь возможность использовать семантическую сегментацию, я использовал одну горячую кодировку (например, здесь: https://www.jeremyjordan.me/semantic-segmentation/), и я получаю следующее:

train_images.shape: (100,400,400,1)
train_labels.shape: (100,400,400,3)

Где следующие надписи: море [1,0,0]; лодка [0,1,0], небо [0,0,1]

Однако каждый раз, когда я пытаюсь тренироваться, я получаю такую ​​ошибку:

ValueError: Cannot feed value of shape (22, 240, 240, 3) for Tensor 'TargetsData/Y:0', which has shape '(?, 240, 240, 2)'

Я загружаю модель таким образом:

model = TheNet(input_shape=(None, 400, 40, 1))

РЕДАКТИРОВАТЬ: Вот модель, которую я использую

  • С TFlearn:

    def TheNet(input_size = (80, 400, 400, 2), feature_map=8, kernel_size=5, keep_rate=0.8, lr=0.001, log_dir ="logs",savedir="Results/Session_Dump"):
    
    
    # level 0 input
    layer_0a_input  = tflearn.layers.core.input_data(input_size) #shape=[None,n1,n2,n3,1])
    
    # level 1 down
    layer_1a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_0a_input, nb_filter=feature_map, kernel=5, stride=1, activation=False)
    layer_1a_stack  = tflearn_merge_2d([layer_0a_input]*feature_map, "concat")
    layer_1a_stack  = tflearn.activations.prelu(layer_1a_stack)
    layer_1a_add    = tflearn_merge_2d([layer_1a_conv,layer_1a_stack], "elemwise_sum")
    layer_1a_down   = tflearn_conv_2d(net=layer_1a_add, nb_filter=feature_map*2, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 2 down
    layer_2a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_1a_down, nb_filter=feature_map*2, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_2a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_2a_conv, nb_filter=feature_map*2, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_2a_add    = tflearn_merge_2d([layer_1a_down,layer_2a_conv], "elemwise_sum")
    layer_2a_down   = tflearn_conv_2d(net=layer_2a_add, nb_filter=feature_map*4, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 3 down
    layer_3a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_2a_down, nb_filter=feature_map*4, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3a_conv, nb_filter=feature_map*4, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3a_conv, nb_filter=feature_map*4, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3a_add    = tflearn_merge_2d([layer_2a_down,layer_3a_conv], "elemwise_sum")
    layer_3a_down   = tflearn_conv_2d(net=layer_3a_add, nb_filter=feature_map*8, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 4 down
    layer_4a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3a_down, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4a_conv, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4a_conv, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4a_add    = tflearn_merge_2d([layer_3a_down,layer_4a_conv], "elemwise_sum")
    layer_4a_down   = tflearn_conv_2d(net=layer_4a_add, nb_filter=feature_map*16,kernel=2,stride=2,dropout=keep_rate)
    
    # level 5
    layer_5a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4a_down, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_5a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_5a_conv, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_5a_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_5a_conv, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_5a_add    = tflearn_merge_2d([layer_4a_down,layer_5a_conv], "elemwise_sum")
    layer_5a_up     = tflearn_deconv_2d(net=layer_5a_add, nb_filter=feature_map*8, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 4 up
    layer_4b_concat = tflearn_merge_2d([layer_4a_add,layer_5a_up], "concat")
    layer_4b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4b_concat, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4b_conv, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_4b_conv, nb_filter=feature_map*16, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_4b_add    = tflearn_merge_2d([layer_4b_conv,layer_4b_concat], "elemwise_sum")
    layer_4b_up     = tflearn_deconv_2d(net=layer_4b_add, nb_filter=feature_map*4, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 3 up
    layer_3b_concat = tflearn_merge_2d([layer_3a_add,layer_4b_up], "concat")
    layer_3b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3b_concat, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3b_conv, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_3b_conv, nb_filter=feature_map*8, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_3b_add    = tflearn_merge_2d([layer_3b_conv,layer_3b_concat], "elemwise_sum")
    layer_3b_up     = tflearn_deconv_2d(net=layer_3b_add, nb_filter=feature_map*2, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 2 up
    layer_2b_concat = tflearn_merge_2d([layer_2a_add,layer_3b_up], "concat")
    layer_2b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_2b_concat, nb_filter=feature_map*4, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_2b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_2b_conv, nb_filter=feature_map*4, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_2b_add    = tflearn_merge_2d([layer_2b_conv,layer_2b_concat], "elemwise_sum")
    layer_2b_up     = tflearn_deconv_2d(net=layer_2b_add, nb_filter=feature_map, kernel=2, stride=2, dropout=keep_rate)
    
    # level 1 up
    layer_1b_concat = tflearn_merge_2d([layer_1a_add,layer_2b_up], "concat")
    layer_1b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_1b_concat, nb_filter=feature_map*2, kernel=kernel_size, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_1b_add    = tflearn_merge_2d([layer_1b_conv,layer_1b_concat], "elemwise_sum")
    
    # level 0 classifier
    layer_0b_conv   = tflearn_conv_2d(net=layer_1b_add, nb_filter=2, kernel=5, stride=1, dropout=keep_rate)
    layer_0b_clf    = tflearn.layers.conv.conv_2d(layer_0b_conv, 2, 1, 1, activation="softmax")
    
    # Optimizer
    regress = tflearn.layers.estimator.regression(layer_0b_clf, optimizer='adam', loss=dice_loss_2d, learning_rate=lr) # categorical_crossentropy/dice_loss_3d
    
    model   = tflearn.models.dnn.DNN(regress, tensorboard_dir=log_dir)
    
    # Saving the model
    if not os.path.lexists(savedir+"weights"):
        os.makedirs(savedir+"weights")
    model.save(savedir+"weights/weights_session")
    
    return model
    
  • С Керасом:

    def TheNet(input_shape, nb_kernel, kernel_size, dropout, lr, log_dir ="logs",savedir="Results/Session_Dump"):
    
    layer_0 = keras.Input(shape = input_shape)
    
    #LVL 1 Down
    layer_1_conv = Cust_2D_Conv(layer_0, nb_kernel, kernel_size, stride=1)
    layer_1_stak = keras.layers.concatenate([layer_0,layer_0,layer_0,layer_0,layer_0,layer_0,layer_0,layer_0])
    layer_1_stak = keras.layers.PReLU()(layer_1_stak)
    layer_1_addd = keras.layers.Multiply()([layer_1_conv,layer_1_stak])
    layer_1_down = Cust_2D_Conv(layer_1_addd, nb_kernel=nb_kernel*2, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 2 Down
    layer_2_conv = Cust_2D_Conv(layer_1_down, nb_kernel=nb_kernel*2, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_2_conv = Cust_2D_Conv(layer_2_conv, nb_kernel=nb_kernel*2, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_2_addd = keras.layers.Multiply()([layer_2_conv,layer_1_down])
    layer_2_down = Cust_2D_Conv(layer_2_addd, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)  
    #LVL 3 Down
    layer_3_conv = Cust_2D_Conv(layer_2_down, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3_conv = Cust_2D_Conv(layer_3_conv, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3_conv = Cust_2D_Conv(layer_3_conv, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3_addd = keras.layers.Multiply()([layer_3_conv,layer_2_down])
    layer_3_down = Cust_2D_Conv(layer_3_addd, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 4 Down
    layer_4_conv = Cust_2D_Conv(layer_3_down, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4_conv = Cust_2D_Conv(layer_4_conv, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4_conv = Cust_2D_Conv(layer_4_conv, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4_addd = keras.layers.Multiply()([layer_4_conv,layer_3_down])
    layer_4_down = Cust_2D_Conv(layer_4_addd, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 5 Down
    layer_5_conv = Cust_2D_Conv(layer_4_down, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_5_conv = Cust_2D_Conv(layer_5_conv, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_5_conv = Cust_2D_Conv(layer_5_conv, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_5_addd = keras.layers.Multiply()([layer_5_conv,layer_4_down])
    layer_5_up = Cust_2D_DeConv(layer_5_addd, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 4 Up
    layer_4b_concat = keras.layers.concatenate([layer_5_up, layer_4_addd])
    layer_4b_conv = Cust_2D_Conv(layer_4b_concat, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4b_conv = Cust_2D_Conv(layer_4b_conv, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4b_conv = Cust_2D_Conv(layer_4b_conv, nb_kernel=nb_kernel*16, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_4b_addd = keras.layers.Multiply()([layer_4b_conv,layer_4b_concat])
    layer_4b_up = Cust_2D_DeConv(layer_4b_addd, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 3 Up
    layer_3b_concat = keras.layers.concatenate([layer_4b_up, layer_3_addd])
    layer_3b_conv = Cust_2D_Conv(layer_3b_concat, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3b_conv = Cust_2D_Conv(layer_3b_conv, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3b_conv = Cust_2D_Conv(layer_3b_conv, nb_kernel=nb_kernel*8, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_3b_addd = keras.layers.Multiply()([layer_3b_conv,layer_3b_concat])
    layer_3b_up = Cust_2D_DeConv(layer_3b_addd, nb_kernel=nb_kernel*2, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 2 Up
    layer_2b_concat = keras.layers.concatenate([layer_3b_up, layer_2_addd])
    layer_2b_conv = Cust_2D_Conv(layer_2b_concat, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_2b_conv = Cust_2D_Conv(layer_2b_conv, nb_kernel=nb_kernel*4, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_2b_addd = keras.layers.Multiply()([layer_2b_conv,layer_2b_concat])
    layer_2b_up = Cust_2D_DeConv(layer_2b_addd, nb_kernel=nb_kernel, kernel_size=3, stride=2, dropout=0.2)
    
    #LVL 1 Up
    layer_1b_concat = keras.layers.concatenate([layer_2b_up, layer_1_addd])
    layer_1b_conv = Cust_2D_Conv(layer_1b_concat, nb_kernel=nb_kernel*2, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_1b_addd = keras.layers.Multiply()([layer_1b_conv,layer_1b_concat])
    
    #LVL 0
    layer_0b_conv = Cust_2D_Conv(layer_1b_addd, nb_kernel=2, kernel_size=5, stride=1, dropout=0.2)
    layer_0b_clf= keras.layers.Conv2D(2, 1, 1, activation="softmax")(layer_0b_conv)
    
    model = keras.Model(inputs=layer_0, outputs=layer_0b_clf, name='Keras_model')
    
    model.compile(loss=dice_loss_2d,
              optimizer=keras.optimizers.Adam(),
              metrics=['accuracy','categorical_accuracy'])
    
    return model
    

Я искал решение, но ничего не ясно.

Есть ли у кого-нибудь идея или предложение?


person Unic0    schedule 25.12.2019    source источник
comment
Почему ваши train_labels.shape: (100,400,400,3), а не (100, 3)?   -  person Ahmad Baracat    schedule 26.12.2019
comment
Пожалуйста, предоставьте вашу модель. И тебе счастливого Рождества!   -  person Geeocode    schedule 26.12.2019
comment
@AhmadBaracat, метки также являются изображениями, я хочу выполнить пиксельную сегментацию, поэтому у меня есть 100 изображений шириной 400, высотой 400 и 3 канала (по одному для каждой вещи, которую я хочу пометить).   -  person Unic0    schedule 26.12.2019


Ответы (1)


для кого может возникнуть такая же проблема, я нашел решение

Проблема не в форме ввода per-say. Форма ввода должна быть (100, 400, 400, 1) и (100, 400, 400, 3) для входных изображений и меток соответственно.

Однако проблема заключается в модели и выходной форме модели, которые должны соответствовать входным данным модели. В коде, показанном в исходном посте, выходная форма получается непосредственно из этой строки:

layer_0b_clf    = tflearn.layers.conv.conv_2d(layer_0b_conv, 2, 1, 1, activation="softmax")

который дает форму вывода (?, 400,400,2) и, следовательно, не соответствует форме метки для оценки (которая равна (100, 400, 400, 3). Решением является изменение количества каналов вывода из моделей Такие как:

- для TFlearn: conv_2d (layer_0b_conv, 3, 1, 1, activate = "softmax")

    layer_0b_clf    = tflearn.layers.conv.conv_2d(layer_0b_conv, 3, 1, 1, activation="softmax")

- для Keras: Conv2D (3, 1, 1, activate = "softmax")

    layer_0b_clf= keras.layers.Conv2D(3, 1, 1, activation="softmax")(layer_0b_conv)

Надеюсь, это кому-то поможет.

Спасибо за ваши комментарии и чтение.

person Unic0    schedule 26.12.2019