TensorFlow: как применить одно и то же искажение изображения к нескольким изображениям

Начиная с примера Tensorflow CNN, я пытаюсь чтобы изменить модель, чтобы иметь несколько изображений в качестве входных данных (чтобы входные данные имели не только 3 входных канала, но и кратные 3 путем наложения изображений). Чтобы увеличить ввод, я пытаюсь использовать случайное изображение операции, такие как отражение, контрастность и яркость, предусмотренные в TensorFlow. Мое текущее решение применить одно и то же случайное искажение ко всем входным изображениям состоит в том, чтобы использовать фиксированное начальное значение для этих операций:

def distort_image(image):
  flipped_image = tf.image.random_flip_left_right(image, seed=42)
  contrast_image = tf.image.random_contrast(flipped_image, lower=0.2, upper=1.8, seed=43)
  brightness_image = tf.image.random_brightness(contrast_image, max_delta=0.2, seed=44)
  return brightness_image

Этот метод вызывается несколько раз для каждого изображения во время построения графика, поэтому я подумал, что для каждого изображения будет использоваться одна и та же последовательность случайных чисел, и, следовательно, это приведет к тому, что для моей входной последовательности изображений будут применены одни и те же операции с изображениями.

# ...

# distort images
distorted_prediction = distort_image(seq_record.prediction)
distorted_input = []
for i in xrange(INPUT_SEQ_LENGTH):
    distorted_input.append(distort_image(seq_record.input[i,:,:,:]))
stacked_distorted_input = tf.concat(2, distorted_input)

# Ensure that the random shuffling has good mixing properties.
min_queue_examples = int(num_examples_per_epoch *
                         MIN_FRACTION_EXAMPLES_IN_QUEUE)

# Generate a batch of sequences and prediction by building up a queue of examples.
return generate_sequence_batch(stacked_distorted_input, distorted_prediction, min_queue_examples, 
                               batch_size, shuffle=True)

В теории это работает нормально. И после нескольких тестовых прогонов это действительно решило мою проблему. Но через некоторое время я обнаружил, что у меня состояние гонки, потому что я использую входной конвейер кода примера CNN с несколькими потоками (это метод, предлагаемый в TensorFlow для улучшения производительность и уменьшить потребление памяти во время выполнения):

def generate_sequence_batch(sequence_in, prediction, min_queue_examples,
                        batch_size):
    num_preprocess_threads = 8 # <-- !!!
    sequence_batch, prediction_batch = tf.train.shuffle_batch(
        [sequence_in, prediction],
        batch_size=batch_size,
        num_threads=num_preprocess_threads,
        capacity=min_queue_examples + 3 * batch_size,
        min_after_dequeue=min_queue_examples)
return sequence_batch, prediction_batch

Поскольку мои примеры создаются несколькими потоками, больше не гарантируется, что все операции с изображениями будут выполняться в правильном порядке (в смысле правильного порядка случайных операций).

Здесь я дошел до точки, где я полностью застрял. Кто-нибудь знает, как решить эту проблему, чтобы применить одно и то же искажение изображения к нескольким изображениям?

Некоторые мои мысли:

  • Я думал о том, чтобы сделать некоторую синхронизацию вокруг этих методов искажения изображения, но я мог найти что-нибудь, предоставленное TensorFlow.
  • Я попытался сгенерировать, чтобы сгенерировать случайное число, например. случайную дельту яркости с помощью tf.random_uniform() и использовать это значение для tf.image.adjust_contrast(). Но результатом генератора случайных чисел TensorFlow всегда является тензор, и я не нашел способа использовать этот тензор в качестве параметра для tf.image.adjust_contrast(), который ожидает простой float32 для его < em>contrast_factor.
  • Решение, которое (частично) сработает, состоит в том, чтобы объединить все изображения в огромное изображение с помощью tf.concat(), применить случайные операции для изменения контраста и яркости, а затем разделить изображение. Но это не будет работать для случайного перелистывания, потому что это (по крайней мере, в моем случае) изменит порядок изображений, и нет никакого способа определить, выполнил ли tf.image.random_flip_left_right() флип или нет, что потребовалось бы для исправления неправильного порядка изображений в случае необходимости.

person bsautermeister    schedule 15.05.2016    source источник


Ответы (2)


Вот что я придумал, посмотрев на код random_flip_up_down и random_flip_left_right в tensorflow:

def image_distortions(image, distortions):
    distort_left_right_random = distortions[0]
    mirror = tf.less(tf.pack([1.0, distort_left_right_random, 1.0]), 0.5)
    image = tf.reverse(image, mirror)
    distort_up_down_random = distortions[1]
    mirror = tf.less(tf.pack([distort_up_down_random, 1.0, 1.0]), 0.5)
    image = tf.reverse(image, mirror)
    return image


distortions = tf.random_uniform([2], 0, 1.0, dtype=tf.float32)
image = image_distortions(image, distortions)
label = image_distortions(label, distortions)
person mtourne    schedule 15.07.2016
comment
Это то, что я искал. Спасибо! - person bsautermeister; 24.07.2016

Я бы сделал что-то подобное, используя tf.case. Он позволяет вам указать, что возвращать, если выполняется определенное условие https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/case

import tensorflow as tf

def distort(image, x):
    # flip vertically, horizontally, both, or do nothing
    image = tf.case({
        tf.equal(x,0): lambda: tf.reverse(image,[0]),
        tf.equal(x,1): lambda: tf.reverse(image,[1]),
        tf.equal(x,2): lambda: tf.reverse(image,[0,1]),
    }, default=lambda: image, exclusive=True)

    return image

def random_distortion(image):
    x = tf.random_uniform([1], 0, 4, dtype=tf.int32)
    return distort(image, x[0])

Чтобы проверить, работает ли он.

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

# create image
image = np.zeros((25,25))
image[:10,5:10] = 1.
# create subplots
fig, axes = plt.subplots(2,2)
for i in axes.flatten(): i.axis('off')

with tf.Session() as sess:
    for i in range(4):
        distorted_img = sess.run(distort(image, i))
        axes[i % 2][i // 2].imshow(distorted_img, cmap='gray')

    plt.show()
person azygous    schedule 19.01.2019