上采样方法原理简介

在做图像分割的时候,需要对图像进行像素级别的分类,因此在卷积提取到抽象特征后需要通过上采样将feature map还原到原图大小。常见的上采样方法有双线性插值、转置卷积、上采样(unsampling)和上池化(unpooling)。其中前两种方法较为常见,后两种用得较少。下面对其进行简单介绍。

1、双线性插值

双线性插值,又称为双线性内插。在数学上,双线性插值是对线性插值在二维直角网格上的扩展,用于对双变量函数(例如 xy)进行插值。其核心思想是在两个方向分别进行一次线性插值。

假设我们想得到未知函数 f 在点 P = (x, y) 的值,假设我们已知函数 f 在 Q11 = (x1, y1)、Q12 = (x1, y2), Q21 = (x2, y1) 以及 Q22 = (x2, y2) 四个点的值。

首先在 x 方向进行线性插值,得到:

然后在 y 方向进行线性插值,得到 f(x, y):

在FCN中上采样用的就是双线性插值。

2、转置卷积

在上面的双线性插值方法中不需要学习任何参数。而转置卷积就像卷积一样需要学习参数,关于转置卷积的具体计算可以参见一文搞懂反卷积,转置卷积

转置卷积,下面的为输入feature map

3、unsampling和unpooling

unsampling和unpooling可以通过一个图来简单理解:

其中右侧为unsampling,可以看出unsampling就是将输入feature map中的某个值映射填充到输出上采样的feature map的某片对应区域中,而且是全部填充的一样的值。

上池化

unpooling的操作与unsampling类似,区别是unpooling记录了原来pooling是取样的位置,在unpooling的时候将输入feature map中的值填充到原来记录的位置上,而其他位置则以0来进行填充。

参考
上采样,反卷积,上池化概念区别
一文搞懂反卷积,转置卷积

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