Pytorch：反向池化和复制填充的类似过程？

Question

我有一个张量 A，其形状为 (batch_size, width, height)。假设它有这些值：

A = torch.tensor([[[0, 1],
                   [1, 0]]])

我还得到了一个正整数 K。在这种情况下让 K=2。我想做一个类似于反向池和复制填充的过程。这是预期的输出：

B = torch.tensor([[[0, 0, 1, 1],
                   [0, 0, 1, 1],
                   [1, 1, 0, 0],
                   [1, 1, 0, 0]]])

解释：对于A中的每个元素，我们将其展开为形状为(K, K)的矩阵，并将其放入结果张量中。我们对其他元素继续这样做，让它们之间的步幅等于内核大小（即K）。

我如何在 PyTorch 中执行此操作？目前，A 是一个二进制掩码，但如果我可以将它扩展到非二进制情况会更好。

Answer 1

平方展开

展开两次即可得到你想要的输出：

def dilate(t, k):
  x = t.squeeze()
  x = x.unsqueeze(-1).expand([*x.shape,k])
  x = x.unsqueeze(-1).expand([*x.shape,k])
  x = torch.cat([*x], dim=1)
  x = torch.cat([*x], dim=1)
  x = x.unsqueeze(0)
  return x

B = dilate(A, k)

调整大小/插值最近

如果你不介意在较大的扩展中可能出现 'bleeding' 的角（因为在确定 'nearest' 点进行插值时它使用欧几里德距离而不是曼哈顿距离），一个更简单的方法是 resize:

import torchvision.transforms.functional as F

B = F.resize(A, A.shape[-1]*k)

^{完整性：

MaxUnpool2d takes in as input the output of MaxPool2d including the indices of the maximal values and computes a partial inverse in which all non-maximal values are set to zero.}

Answer 2

你可以试试这些：

注意：以下函数采用二维张量作为输入。如果您的张量 A 的形状为 (1, N, N) 即具有（冗余）batch/channel 维度，请将 A.squeeze() 传递给 func().

方法一:

此方法广播乘法，然后进行转置和整形操作以获得最终结果。

import torch
import torch.nn as nn

A = torch.tensor([[0, 1, 1], [1, 0, 1], [1, 1, 0]])
K = 3

def func(A, K):
    ones = torch.ones(K, K)
    tmp = ones.unsqueeze(0) * A.view(-1, 1, 1)
    tmp = tmp.reshape(A.shape[0], A.shape[1], K, K)
    res = tmp.transpose(1, 2).reshape(K * A.shape[0], K * A.shape[1])
    return res

方法二:

根据@Shai 在评论中的提示，此方法在通道维度中重复 (2D) 张量 K**2 次，然后使用 PixelShuffle() 将行和列放大 K 次.

def pixelshuffle(A, K):
    pixel_shuffle = nn.PixelShuffle(K)
    return pixel_shuffle(A.unsqueeze(0).repeat(K**2, 1, 1).unsqueeze(0)).squeeze(0).squeeze(0)

由于 nn.PixelShuffle() 仅将 4D 张量作为输入，因此有必要在 repeat() 之后解压缩。另请注意，由于从 nn.PixelShuffle() 返回的张量也是 4D，因此后面的两个 squeeze() 确保我们得到一个 2D 张量作为输出。

一些示例输出:

A = torch.tensor([[0, 1], [1, 0]])
func(A, 2)
# tensor([[0., 0., 1., 1.],
#         [0., 0., 1., 1.],
#         [1., 1., 0., 0.],
#         [1., 1., 0., 0.]])

pixelshuffle(A, 2)
# tensor([[0, 0, 1, 1],
#         [0, 0, 1, 1],
#         [1, 1, 0, 0],
#         [1, 1, 0, 0]])

随时询问进一步的说明，让我知道它是否适合您。

基准测试:

我将我的答案 func() 和 pixel shuffle() 与上面 @iacob 的 dilate() 函数进行了基准测试，发现我的答案稍快一些。

A = torch.randint(3, 100, (20, 20))
assert (dilate(A, 5) == func(A, 5)).all()
assert (dilate(A, 5) == pixelshuffle(A, 5)).all()

%timeit dilate(A, 5)
# 142 µs ± 2.54 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

%timeit func(A, 5)
# 57.9 µs ± 1.67 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

%timeit pixelshuffle(A, 5)
# 81.6 µs ± 970 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

Pytorch：反向池化和复制填充的类似过程？

Pytorch: a similar process to reverse pooling and replicate padding?

python

pytorch

inverse

max-pooling

平方展开

调整大小/插值最近