libtorch学习笔记(8)- 自己实现图片到张量
自己实现的意义
本系列笔记主要用C/C++来实现神经网络模型,所以用原生的C/C++自己动手实现图片到张量的转换,更助于了解张量的含义和用途,以及其如何组织。
为了便于理解输出结果,制作了一张Red, Green和Blue的图片(10x10):
Pytorch来实现
假设图片放在I:\
import torch
import torchvision.transforms as transforms
from PIL import Image
import matplotlib.pyplot as pltloader1 = transforms.Compose([transforms.ToTensor()])unloader = transforms.ToPILImage()image = Image.open('I:\\RGB.png').convert('RGB')
image = loader1(image).unsqueeze(0)print(image)loader2 = transforms.Compose([transforms.ToTensor(),transforms.Normalize((0.5, 0.5, 0.5), (0.5, 0.5, 0.5))])image = Image.open('I:\\RGB.png').convert('RGB')
image = loader2(image).unsqueeze(0)print(image)
输出结果如下:
第一个tensor,1代表原始颜色通道中255,0还是代表0;第二个tensor是经过转换后的图像tensor, 1还是代表原始图像颜色通道中的255, -1则是代表0。在神经网络中多用第二种tensor中数据组织方式,1.0最大值,-1.0最小值。
在第一个输出tensor的第一个Channel,是红色Channel,可以看到左上方有个3x2的红色长方形红色区块,都是填重1.0, 也就是红色(R: 255),右下方也有一个5x5的红色方块,5x5区域都是1.0(R: 255),没有红色的区域都是0(R:0), 在上图中用橘红色表示出来了对应的区域。
在第一个输出tensor的第二个Channel,是绿色Channel,同样的填充方式;第三个Channel,是蓝色Channel,也是同样的填充方式。
Native C++来实现
图片解码
图片解码用Windows系统标准的Windows Image Component接口,首先创建WICImaging Factory,用来解码和颜色空间转换;然后创建D2D1 Factory, 用来对对象做缩放:
HRESULT hr = S_OK;// Create D2D1 factory to create the related render target and D2D1 objectsD2D1_FACTORY_OPTIONS options;ZeroMemory(&options, sizeof(D2D1_FACTORY_OPTIONS));
#if defined(_DEBUG)// If the project is in a debug build, enable Direct2D debugging via SDK Layers.options.debugLevel = D2D1_DEBUG_LEVEL_INFORMATION;
#endifif (SUCCEEDED(hr = D2D1CreateFactory(D2D1_FACTORY_TYPE_MULTI_THREADED,__uuidof(ID2D1Factory2), &options, &m_spD2D1Factory)))printf("Failed to create D2D1 factory {hr: 0X%X}.\n", hr);// Create the image factoryif (SUCCEEDED(hr = CoCreateInstance(CLSID_WICImagingFactory,nullptr, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IWICImagingFactory, (LPVOID*)&m_spWICImageFactory)))printf("Failed to create WICImaging Factory {hr: 0X%X}.\n", hr);
如何所有的图像都需要转化为相同尺寸的图片张量,送入网络进行处理,需要提前Init一下,以便创建一个固定大小的Render Target,把图片按照原来比例缩放填入这个Render Target上,当然上下,或者左右会被padding成一个统一颜色,比如黑色。这样能重用内存和Render Target,对性能有好处。m_pBGRABuf是用来存放接出来的BGRA buffer,每像素占4个byte,在内存中存放的方式是Blue Channel Byte, Green Channel Byte,Red Channel Byte和Alpha Channel Byte,后面会基于这个buffer转化为pytorch的tensor。
HRESULT ImageProcess::Init(UINT outWidth, UINT outHeight)
{HRESULT hr = S_OK;if (outWidth == 0 || outHeight == 0){// Use the original image width and height as the output width and heightm_outWidth = outWidth;m_outHeight = outHeight;return hr;}// 创建一个Pre-multiplexed BGRA的224x224的WICBitmapif (SUCCEEDED(hr = m_spWICImageFactory->CreateBitmap(outWidth, outHeight, GUID_WICPixelFormat32bppPBGRA,WICBitmapCacheOnDemand, &m_spNetInputBitmap))){// 在此WICBitmap上创建D2D1 Render TargetD2D1_RENDER_TARGET_PROPERTIES props = D2D1::RenderTargetProperties(D2D1_RENDER_TARGET_TYPE_DEFAULT,D2D1::PixelFormat(DXGI_FORMAT_B8G8R8A8_UNORM, D2D1_ALPHA_MODE_PREMULTIPLIED), 96, 96);if (SUCCEEDED(hr = m_spD2D1Factory->CreateWicBitmapRenderTarget(m_spNetInputBitmap.Get(), props, &m_spRenderTarget))){hr = m_spRenderTarget->CreateSolidColorBrush(D2D1::ColorF(D2D1::ColorF::Black, 1.0f), &m_spBGBrush);}}// Create a buffer to be used for converting ARGB to tensorif (SUCCEEDED(hr)){if (m_pBGRABuf != NULL)delete[] m_pBGRABuf;m_pBGRABuf = new unsigned char[outWidth*outHeight * 4];m_outWidth = outWidth;m_outHeight = outHeight;}return hr;
}
然后检查文件是否存在,并将UTF8转化为UNICODE
if (cszImageFile == NULL || _taccess(cszImageFile, 0) != 0)return E_INVALIDARG;wchar_t* wszInputFile = NULL;size_t cbFileName = _tcslen(cszImageFile);
#ifndef _UNICODEwszInputFile = new wchar_t[cbFileName + 1];if (MultiByteToWideChar(CP_UTF8, 0, cszCatImageFile, -1, wszInputFile, cbFileName + 1) == 0){delete[] wszInputFile;return -1;}
#elsewszInputFile = (wchar_t*)cszImageFile;
#endif
开始创建图片解码对象,并获取图片信息,比如长,宽,像素格式,多少帧图片,如果不是转化为固定的长宽的tensor,outWidth/outHeight为0,这时候会将它们赋值为图片本身的长宽,同时还需要在后面创建输出buffer, pBGRABuf用于接受输出。
// 加载图片, 并为其创建图像解码器if (FAILED(m_spWICImageFactory->CreateDecoderFromFilename(wszInputFile, NULL,GENERIC_READ, WICDecodeMetadataCacheOnDemand, &spDecoder)))goto done;// 得到多少帧图像在图片文件中,如果无可解帧,结束程序if (FAILED(hr = spDecoder->GetFrameCount(&uiFrameCount)) || uiFrameCount == 0)goto done;// 得到第一帧图片if (FAILED(hr = hr = spDecoder->GetFrame(0, &spBitmapFrameDecode)))goto done;// 得到图片大小if (FAILED(hr = spBitmapFrameDecode->GetSize(&uiWidth, &uiHeight)))goto done;// 调整转换和输出if (outWidth == 0){outWidth = uiWidth;dst_rect.right = uiWidth;rect.Width = uiWidth;bDynamic = TRUE;}if (outHeight == 0){outHeight = uiHeight;dst_rect.bottom = uiHeight;rect.Height = uiHeight;bDynamic = TRUE;}// Create a buffer to be used for converting ARGB to tensorif (bDynamic)pBGRABuf = new unsigned char[outWidth*outHeight * 4];
得到图像像素格式,如果不是BGRA的格式,就将其转化为BGRA 32bit的格式,这个主要是为了用D2D1 Render Target可以对其进行缩放,当然也存在一些优化空间,比如如果是RGB格式,并且不需要进行缩放,就没必要做这一步:
// 得到图片像素格式if (FAILED(hr = spBitmapFrameDecode->GetPixelFormat(&pixelFormat)))goto done;// 如果图片不是Pre-multiplexed BGRA格式,转化成这个格式,以便用D2D硬件处理图形转换if (!IsEqualGUID(pixelFormat, GUID_WICPixelFormat32bppPBGRA)){if (FAILED(hr = WICConvertBitmapSource(GUID_WICPixelFormat32bppPBGRA,spBitmapFrameDecode.Get(), &spConverter)))goto done;}elsespConverter = spBitmapFrameDecode;
图像缩放
最后就是进行缩放,然后将缩放结果取出来用于转化为tensor
// If the width and height are not matched with the image width and height, scale the imageif (!bDynamic && (outWidth != uiWidth || outHeight != uiHeight)){// 转化为Pre-multiplexed BGRA格式的WICBitmapif (FAILED(hr = m_spWICImageFactory->CreateBitmapFromSource(spConverter.Get(), WICBitmapCacheOnDemand, &spHandWrittenBitmap)))goto done;// 将转化为Pre-multiplexed BGRA格式的WICBitmap的原始图片转换到D2D1Bitmap对象中来,以便后面的缩放处理if (FAILED(hr = spRenderTarget->CreateBitmapFromWicBitmap(spHandWrittenBitmap.Get(), &spD2D1Bitmap)))goto done;// 将图片进行缩放处理,转化为224x224的图片spRenderTarget->BeginDraw();spRenderTarget->FillRectangle(dst_rect, spBGBrush.Get());if (GetImageDrawRect(outWidth, outHeight, uiWidth, uiHeight, dst_rect))spRenderTarget->DrawBitmap(spD2D1Bitmap.Get(), &dst_rect);spRenderTarget->EndDraw();//ImageProcess::SaveAs(spNetInputBitmap, L"I:\\test.png");// 并将图像每个channel中数据转化为[-1.0, 1.0]的raw datahr = spNetInputBitmap->CopyPixels(&rect, outWidth * 4, 4 * outWidth * outHeight, pBGRABuf);}elsehr = spConverter->CopyPixels(&rect, outWidth * 4, 4 * outWidth * outHeight, pBGRABuf);
Tensor转换
最后就是转化为tensor的blob,然后用torch::from_blob转化为tensor,res_data可以理解成一个三维数组tensor_blob[number_of_channel][number_of_rows][number_of_columns],torch::from_blob中可以指定内存释放函数,以避免内存泄漏。med是用户进行转换的平均值,std是用于转换值,对应的公式是:
float* res_data = (float*)malloc(3 * outWidth * outHeight * sizeof(float));for (int c = 0; c < 3; c++){for (int i = 0; i < outHeight; i++){for (int j = 0; j < outWidth; j++){int pos = c * outWidth*outHeight + i * outWidth + j;res_data[pos] = ((pBGRABuf[i * outWidth * 4 + j * 4 + 2 - c]) / 255.0f - med) / std;}}}tensor = torch::from_blob(res_data, { 1, 3, outWidth, outHeight }, FreeBlob);
测试结果
这是对应的测试代码,我也把代码上传到GitHub:
ImageProcess imageprocessor;if (SUCCEEDED(imageprocessor.Init(10, 10))){torch::Tensor tensor;if (SUCCEEDED(imageprocessor.ToTensor(_T("I:\\RGB.png"), tensor))){printf("before transforming....\n");std::cout << tensor << '\n';}if (SUCCEEDED(imageprocessor.ToTensor(_T("I:\\RGB.png"), tensor, 0.5f, 0.5f))){printf("after transforming....\n");std::cout << tensor << '\n';}}
输出
和之前的pytorch的python的输出结果一致,验证完毕!
如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系编程学习网邮箱:809451989@qq.com进行投诉反馈,一经查实,立即删除!
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%读入6幅图像(每一幅图像的大小是564*564) f1 imread(WashingtonDC_Band1_564.tif); subplot(3,2,1),imshow(f1); f2 imread(WashingtonDC_Band2_564.tif); subplot(3,2,2),imshow(f2); f3 imread(WashingtonDC_Band3_564.tif); subplot(3,2,3),imsho…...
2022/11/19 21:17:16 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机...
win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”问题的解决方法在win7系统关机时如果有升级系统的或者其他需要会直接进入一个 等待界面,在等待界面中我们需要等待操作结束才能关机,虽然这比较麻烦,但是对系统进行配置和升级…...
2022/11/19 21:17:15 - 台式电脑显示配置100%请勿关闭计算机,“准备配置windows 请勿关闭计算机”的解决方法...
有不少用户在重装Win7系统或更新系统后会遇到“准备配置windows,请勿关闭计算机”的提示,要过很久才能进入系统,有的用户甚至几个小时也无法进入,下面就教大家这个问题的解决方法。第一种方法:我们首先在左下角的“开始…...
2022/11/19 21:17:14 - win7 正在配置 请勿关闭计算机,怎么办Win7开机显示正在配置Windows Update请勿关机...
置信有很多用户都跟小编一样遇到过这样的问题,电脑时发现开机屏幕显现“正在配置Windows Update,请勿关机”(如下图所示),而且还需求等大约5分钟才干进入系统。这是怎样回事呢?一切都是正常操作的,为什么开时机呈现“正…...
2022/11/19 21:17:13 - 准备配置windows 请勿关闭计算机 蓝屏,Win7开机总是出现提示“配置Windows请勿关机”...
Win7系统开机启动时总是出现“配置Windows请勿关机”的提示,没过几秒后电脑自动重启,每次开机都这样无法进入系统,此时碰到这种现象的用户就可以使用以下5种方法解决问题。方法一:开机按下F8,在出现的Windows高级启动选…...
2022/11/19 21:17:12 - 准备windows请勿关闭计算机要多久,windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机怎么办...
有不少windows10系统用户反映说碰到这样一个情况,就是电脑提示正在准备windows请勿关闭计算机,碰到这样的问题该怎么解决呢,现在小编就给大家分享一下windows10系统提示正在准备windows请勿关闭计算机的具体第一种方法:1、2、依次…...
2022/11/19 21:17:11 - 配置 已完成 请勿关闭计算机,win7系统关机提示“配置Windows Update已完成30%请勿关闭计算机”的解决方法...
今天和大家分享一下win7系统重装了Win7旗舰版系统后,每次关机的时候桌面上都会显示一个“配置Windows Update的界面,提示请勿关闭计算机”,每次停留好几分钟才能正常关机,导致什么情况引起的呢?出现配置Windows Update…...
2022/11/19 21:17:10 - 电脑桌面一直是清理请关闭计算机,windows7一直卡在清理 请勿关闭计算机-win7清理请勿关机,win7配置更新35%不动...
只能是等着,别无他法。说是卡着如果你看硬盘灯应该在读写。如果从 Win 10 无法正常回滚,只能是考虑备份数据后重装系统了。解决来方案一:管理员运行cmd:net stop WuAuServcd %windir%ren SoftwareDistribution SDoldnet start WuA…...
2022/11/19 21:17:09 - 计算机配置更新不起,电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?
原标题:电脑提示“配置Windows Update请勿关闭计算机”怎么办?win7系统中在开机与关闭的时候总是显示“配置windows update请勿关闭计算机”相信有不少朋友都曾遇到过一次两次还能忍但经常遇到就叫人感到心烦了遇到这种问题怎么办呢?一般的方…...
2022/11/19 21:17:08 - 计算机正在配置无法关机,关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机...
关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57