Документация

Считайте объемные данные

Поддерживаемые форматы файлов для объемных данных изображения включают MAT-файлы, Цифровую Обработку изображений и Коммуникации в Медицине (DICOM) файлы и Нейрообработка изображений Технологической Инициативы Информатики (NIfTI) файлы.

Считайте объемные данные изображения в ImageDatastore. Считайте объемные данные о пиксельных метках в PixelLabelDatastore (Computer Vision Toolbox). Для получения дополнительной информации смотрите Хранилища данных для Глубокого обучения.

Таблица показывает типичные использования imageDatastore и pixelLabelDatastore для каждых из поддерживаемых форматов файлов. Когда вы создаете datastore, задаете 'FileExtensions' аргумент как расширения файла ваших данных. Задайте ReadFcn свойство как указатель на функцию, который считывает данные формата файла. filepath аргумент задает путь к файлам или папке, содержащей данные изображения. Поскольку пиксель помечает изображения, дополнительный classNames и pixelLabelID аргументы задают отображение значений метки вокселя к именам классов.

volds = imageDatastore(filepath, ...
   'FileExtensions','.mat','ReadFcn',@(x) fcn(x));

pxds = pixelLabelDatastore(filepath,classNames,pixelLabelID, ...
    'FileExtensions','.mat','ReadFcn',@(x) fcn(x));

function data = matRead(filename)
    inp = load(filename);
    f = fields(inp);
    data = inp.(f{1});
end

volds = imageDatastore(filepath, ...
   'FileExtensions','.dcm','ReadFcn',@(x) dicomread(x));

pxds = pixelLabelDatastore(filepath,classNames,pixelLabelID, ...
   'FileExtensions','.dcm','ReadFcn',@(x) dicomread(x));

volds = imageDatastore(filepath, ...
   'FileExtensions','.nii','ReadFcn',@(x) niftiread(x));

pxds = pixelLabelDatastore(filepath,classNames,pixelLabelID, ...
   'FileExtensions','.nii','ReadFcn',@(x) niftiread(x));

Парные данные об изображении и метке

Чтобы сопоставить объемное изображение и данные о метке для семантической сегментации или два объемных хранилища данных изображений для регрессии, используют randomPatchExtractionDatastore (Image Processing Toolbox). Случайный datastore экстракции закрашенной фигуры извлекает соответствующие случайным образом расположенные закрашенные фигуры из двух хранилищ данных. Исправление является общим методом, чтобы предотвратить исчерпывание памяти когда обучение с произвольно большими объемами. Задайте размер закрашенной фигуры, который совпадает с входным размером сети и, для КПД памяти, меньше, чем полный размер объема, такой как 64 64 64 вокселями.

Можно также использовать combine функционируйте, чтобы сопоставить два хранилища данных. Однако сопоставляя два хранилища данных с помощью randomPatchExtractionDatastore обладает некоторыми преимуществами combine.

Предварительно обработайте объемные данные

Глубокое обучение часто требует, чтобы данные были предварительно обработаны и увеличены. Например, можно хотеть нормировать интенсивность изображений, улучшить контрастность изображений или добавить рандомизированные аффинные преобразования, чтобы предотвратить сверхподбор кривой.

Чтобы предварительно обработать объемные данные, используйте transform функция. transform создает измененную форму datastore, названного underlying datastore, путем преобразования данных, считанных базовым datastore согласно набору операций, которые вы задаете в пользовательской функции. Image Processing Toolbox™ обеспечивает несколько функций, которые принимают объемный вход. Для полного списка функций смотрите 3-D Объемную Обработку изображений (Image Processing Toolbox). Можно также предварительно обработать объемные изображения с помощью функций в MATLAB^® та работа над многомерными массивами.

Пользовательская функция преобразования должна принять данные в формате, возвращенном read функция базового datastore.

transform функция должна возвратить данные, которые совпадают с входным размером сети. transform функция не поддерживает one-many отображения наблюдения.

Применять случайные аффинные преобразования к объемным данным в RandomPatchExtractionDatastore, необходимо использовать transform функция. DataAugmentation свойство этого datastore не поддерживает объемные данные.

Примеры

filepath = fullfile(matlabroot,"toolbox","images","imdata","mristack.mat");
files = [filepath; filepath; filepath];

volDS = imageDatastore(files,"FileExtensions",".mat", ...
    "ReadSize",3,"ReadFcn",@(x) matRead(x));

inputSize = [128 128];

dsTrain = transform(volDS,@(x) preprocessVolumetricIMDS(x,inputSize));

minibatch = read(dsTrain)

minibatch=3×1 cell array
    {128x128x21 uint8}
    {128x128x21 uint8}
    {128x128x21 uint8}

function data = matRead(filename)
    inp = load(filename);
    f = fields(inp);
    data = inp.(f{1});
end

function batchOut = preprocessVolumetricIMDS(batchIn,inputSize)
 
numRows = size(batchIn,1);
batchOut = cell(numRows,1);
 
for idx = 1:numRows
    
    % Perform randomized 90 degree rotation about the z-axis
    imRotated = imrotate3(batchIn{idx,1},90*(randi(4)-1),[0 0 1]);

    % Resize the volume to the size expected by the network
    imResized = imresize(imRotated,inputSize);
    
    % Add zero-mean Gaussian noise with a normalized variance of 0.01
    imNoisy = imnoise(imResized,'gaussian',0.01);

    % Return the preprocessed data
    batchOut(idx) = {imNoisy};
    
end
end

dir = fullfile(matlabroot,"toolbox","images","imdata","BrainMRILabeled");
filesVol1 = fullfile(dir,"images");
filesVol2 = fullfile(dir,"labels");

vol1DS = imageDatastore(filesVol1,"FileExtensions",".mat","ReadFcn",@(x) matRead(x));
vol2DS = imageDatastore(filesVol2,"FileExtensions",".mat","ReadFcn",@(x) matRead(x));

inputSize = [128 128];

patchVolDS = randomPatchExtractionDatastore(vol1DS,vol2DS,inputSize,"PatchesPerImage",3);

dsTrain = transform(patchVolDS,@(x) preprocessVolumetricPatchDS(x));

minibatch = read(dsTrain)

minibatch=15×2 table
         InputImage            ResponseImage   
    ____________________    ___________________

    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}
    {128x128x155 uint16}    {128x128x155 uint8}

function data = matRead(filename)
    inp = load(filename);
    f = fields(inp);
    data = inp.(f{1});
end

function batchOut = preprocessVolumetricPatchDS(batchIn)

numRows = size(batchIn,1); 
batchOut = batchIn;

% 5 augmentations: nil,rot90,fliplr,flipud,rot90(fliplr)
augType = {@(x) x,@rot90,@fliplr,@flipud,@(x) rot90(fliplr(x))};

for idx = 1:numRows

    img = batchIn{idx,1}{1};
    resp = batchIn{idx,2}{1};
    
    rndIdx = randi(5,1);
    imgAug = augType{rndIdx}(img);
    respAug = augType{rndIdx}(resp);
    
    batchOut(idx,:) = {imgAug,respAug};

end
end