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介绍 本文将介绍一种计算机视觉技术——图像语义分割。虽然听起来很复杂，但我们会一步一步解析它，并介绍一种使用密集预测变换器（DPTs）实现的图像语义分割概念，这是从Hugging Face的集合中选择的。使用DPTs引入了一个具有非同寻常能力的新阶段。 学习目标 DPTs相对于传统对远程连接的理解的比较。 使用Python实现使用DPT进行深度预测的语义分割。 探索DPT设计，理解它们独特的特点。 本文是数据科学博文马拉松的一部分。 什么是图像语义分割？ 想象一下，你有一张图像，并希望根据图像中每个像素的表示对其进行标注。这就是图像语义分割的概念。它可以用于计算机视觉，区分汽车和树木，或者分离图像的不同部分；这一切都是为了智能地标记像素。然而，真正的挑战在于理解对象之间的上下文和关系。让我们将其与处理图像的旧方法进行比较。 卷积神经网络（CNNs） 第一个突破是使用卷积神经网络来处理涉及图像的任务。然而，CNNs有一些限制，尤其是在捕捉图像中的长距离连接方面。想象一下，如果你试图理解图像中不同元素在长距离上是如何相互作用的，传统的CNNs会遇到困难。这就是我们赞美DPT的地方。这些模型基于强大的变换器架构，具备捕捉关联的能力。我们将在接下来看到DPTs。 什么是密集预测变换器（DPTs）？ 要理解这个概念，想象一下将我们之前在NLP任务中使用的变换器的强大能力与图像分析相结合。这就是密集预测变换器背后的概念。它们就像图像世界中的超级侦探一样。它们不仅能够标记图像中的每个像素，还可以预测每个像素的深度——这在某种程度上提供了有关每个对象与图像之间的距离的信息。我们将在下面看到这一点。 DPT架构工具箱 DPTs有不同类型，每种类型都有其“编码器”和“解码器”层。让我们在这里看一下两种流行的类型： DPT-Swin-Transformer：将其想象为具有10个编码器层和5个解码器层的超级变换器。它擅长理解图像中不同级别的元素之间的关系。 DPT-ResNet：这个类型就像是一个聪明的侦探，具有18个编码器层和5个解码器层。它善于发现远距离对象之间的联系，同时保持图像的空间结构完整性。 关键特点 以下是关于DPTs如何使用一些关键特点的更详细说明： 分层特征提取：就像传统的卷积神经网络（CNNs）一样，DPTs从输入图像中提取特征。然而，它们采用一种分层的方法，将图像分为不同层次的细节。正是这种层次结构有助于捕捉局部和全局上下文，使模型能够理解不同尺度上对象之间的关系。 自注意机制：这是DPTs的核心，受原始变换器架构启发，使模型能够捕捉图像内的长程依赖关系，并学习像素之间的复杂关系。每个像素都考虑来自所有其他像素的信息，使模型对图像有整体的理解。 使用DPTs进行图像语义分割的Python演示 我们将在下面看到DPTs的实现。首先，让我们通过安装Colab上未预安装的库来设置环境。您可以在这里或https://github.com/inuwamobarak/semantic-segmentation找到此代码。 首先，我们安装并设置环境。…