


Wie wird die Wasserstein-Distanz bei Bildverarbeitungsaufgaben verwendet?
Jan 23, 2024 am 10:39 AMWasserstein-Distanz, auch bekannt als Earth Mover's Distance (EMD), ist eine Messmethode zur Messung der Differenz zwischen zwei Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Im Vergleich zur herk?mmlichen KL-Divergenz oder JS-Divergenz berücksichtigt die Wasserstein-Distanz die Strukturinformationen zwischen Verteilungen und weist daher bei vielen Bildverarbeitungsaufgaben eine bessere Leistung auf. Durch die Berechnung der minimalen Transportkosten zwischen zwei Verteilungen ist die Wasserstein-Distanz in der Lage, den minimalen Arbeitsaufwand zu messen, der erforderlich ist, um eine Verteilung in eine andere umzuwandeln. Diese Metrik ist in der Lage, die geometrischen Unterschiede zwischen Verteilungen zu erfassen und spielt daher eine wichtige Rolle bei Aufgaben wie der Bilderzeugung und der Stilübertragung. Daher ist die Wasserstein-Distanz zu einem der am weitesten verbreiteten Werkzeuge in den Bereichen Wahrscheinlichkeitsverteilungsvergleich und Bildverarbeitung geworden.
Die Wasserstein-Distanz wird in der Bildverarbeitung verwendet, um den Unterschied zwischen zwei Bildern zu messen. Im Vergleich zu herk?mmlichen Methoden wie dem euklidischen Abstand und der Kosinus?hnlichkeit k?nnen die Strukturinformationen des Bildes besser berücksichtigt werden. Beim Abrufen von Bildern m?chten wir normalerweise das Bild finden, das dem Abfragebild am ?hnlichsten ist. Herk?mmliche Methoden verwenden Merkmalsvektoren, um Bilder darzustellen und sie mithilfe von Ma?en wie der euklidischen Distanz oder der Kosinus?hnlichkeit zu vergleichen. Diese Messmethoden ignorieren jedoch die r?umliche Beziehung zwischen Bildern und sind daher m?glicherweise nicht für Situationen wie Bildverformung oder Bildrauschen geeignet. Im Gegensatz dazu kann der Wasserstein-Abstand die r?umliche Beziehung zwischen Pixeln berücksichtigen und so die ?hnlichkeit zwischen Bildern besser erfassen.
Nachfolgend finden Sie ein Beispiel für die Bildabfrage mithilfe der Wasserstein-Distanz.
Angenommen, wir haben eine Datenbank mit 1000 Bildern und m?chten das Bild finden, das dem Abfragebild am ?hnlichsten ist. Um den Unterschied zwischen den einzelnen Bildpaaren zu messen, k?nnen wir den Wasserstein-Abstand verwenden und das Bild mit dem kleinsten Abstand als Abfrageergebnis ausw?hlen.
Zuerst k?nnen wir ein Histogramm verwenden, um die Graustufenverteilung jedes Pixels darzustellen, den Graustufenwert in mehrere diskrete Intervalle aufzuteilen und die Anzahl der Pixel in jedem Intervall zu z?hlen. Auf diese Weise k?nnen wir eine Wahrscheinlichkeitsverteilung erhalten, die das Bild darstellt.
Angenommen, wir verwenden 10 Graustufenintervalle, um die Graustufenverteilung jedes Pixels darzustellen, k?nnen wir Python und die NumPy-Bibliothek verwenden, um die Histogrammdarstellung jedes Bildes zu berechnen:
import numpy as np import cv2 # Load query image query_image = cv2.imread('query_image.png', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) # Compute histogram hist, _ = np.histogram(query_image, bins=10, range=(0, 255), density=True)
Dann k?nnen wir jedes Paar berechnen Wasserstein-Abstand zwischen Bildern und w?hlen Sie das Bild mit dem kleinsten Abstand als Abfrageergebnis aus:
# Load image database database = [] for i in range(1000): img = cv2.imread(f'image_{i}.png', cv2.IMREAD_GRAYSCALE) database.append(img) # Compute Wasserstein distance between query image and each database image distances = [] for img in database: hist2, _ = np.histogram(img, bins=10, range=(0, 255), density=True) distance = cv2.EMD(hist, hist2, cv2.DIST_L2) distances.append(distance) # Find index of image with minimum distance min_index = np.argmin(distances)
In diesem Beispiel verwenden wir die Funktion cv2.EMD in der OpenCV-Bibliothek, um den Wasserstein-Abstand zu berechnen. Diese Funktion verwendet zwei Wahrscheinlichkeitsverteilungen als Eingabe und gibt den Abstand zwischen ihnen zurück. Wir verwenden den Parameter cv2.DIST_L2, um die Verwendung der euklidischen Distanz als Distanzmetrik anzugeben.
Der Vorteil der Verwendung des Wasserstein-Abstands zum Abrufen von Bildern besteht darin, dass die r?umliche Beziehung zwischen Pixeln berücksichtigt werden kann, wodurch die ?hnlichkeit zwischen Bildern besser erfasst wird. Der Nachteil besteht darin, dass der Rechenaufwand hoch ist, sodass dies bei der Arbeit mit gro?en Bilddatenbanken m?glicherweise nicht praktikabel ist.
Zusammenfassend ist die Wasserstein-Distanz eine nützliche Metrik, die für verschiedene Aufgaben in der Bildverarbeitung verwendet werden kann, wie z. B. Bildabruf, Bildklassifizierung und Bilderzeugung.
Das obige ist der detaillierte Inhalt vonWie wird die Wasserstein-Distanz bei Bildverarbeitungsaufgaben verwendet?. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!

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Zu den h?ufigsten Herausforderungen, mit denen Algorithmen für maschinelles Lernen in C++ konfrontiert sind, geh?ren Speicherverwaltung, Multithreading, Leistungsoptimierung und Wartbarkeit. Zu den L?sungen geh?ren die Verwendung intelligenter Zeiger, moderner Threading-Bibliotheken, SIMD-Anweisungen und Bibliotheken von Drittanbietern sowie die Einhaltung von Codierungsstilrichtlinien und die Verwendung von Automatisierungstools. Praktische F?lle zeigen, wie man die Eigen-Bibliothek nutzt, um lineare Regressionsalgorithmen zu implementieren, den Speicher effektiv zu verwalten und leistungsstarke Matrixoperationen zu nutzen.

übersetzer |. Rezensiert von Li Rui |. Chonglou Modelle für künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen (ML) werden heutzutage immer komplexer, und die von diesen Modellen erzeugten Ergebnisse sind eine Blackbox, die den Stakeholdern nicht erkl?rt werden kann. Explainable AI (XAI) zielt darauf ab, dieses Problem zu l?sen, indem es Stakeholdern erm?glicht, die Funktionsweise dieser Modelle zu verstehen, sicherzustellen, dass sie verstehen, wie diese Modelle tats?chlich Entscheidungen treffen, und Transparenz in KI-Systemen, Vertrauen und Verantwortlichkeit zur L?sung dieses Problems gew?hrleistet. In diesem Artikel werden verschiedene Techniken der erkl?rbaren künstlichen Intelligenz (XAI) untersucht, um ihre zugrunde liegenden Prinzipien zu veranschaulichen. Mehrere Gründe, warum erkl?rbare KI von entscheidender Bedeutung ist. Vertrauen und Transparenz: Damit KI-Systeme allgemein akzeptiert und vertrauenswürdig sind, müssen Benutzer verstehen, wie Entscheidungen getroffen werden

MetaFAIR hat sich mit Harvard zusammengetan, um einen neuen Forschungsrahmen zur Optimierung der Datenverzerrung bereitzustellen, die bei der Durchführung gro? angelegten maschinellen Lernens entsteht. Es ist bekannt, dass das Training gro?er Sprachmodelle oft Monate dauert und Hunderte oder sogar Tausende von GPUs verwendet. Am Beispiel des Modells LLaMA270B erfordert das Training insgesamt 1.720.320 GPU-Stunden. Das Training gro?er Modelle stellt aufgrund des Umfangs und der Komplexit?t dieser Arbeitsbelastungen einzigartige systemische Herausforderungen dar. In letzter Zeit haben viele Institutionen über Instabilit?t im Trainingsprozess beim Training generativer SOTA-KI-Modelle berichtet. Diese treten normalerweise in Form von Verlustspitzen auf. Beim PaLM-Modell von Google kam es beispielsweise w?hrend des Trainingsprozesses zu Instabilit?ten. Numerische Voreingenommenheit ist die Hauptursache für diese Trainingsungenauigkeit.

Das Anwendungspotenzial der Go-Sprache im Bereich des maschinellen Lernens ist enorm. Ihre Vorteile sind: Parallelit?t: Sie unterstützt die parallele Programmierung und eignet sich für rechenintensive Operationen bei maschinellen Lernaufgaben. Effizienz: Der Garbage Collector und die Sprachfunktionen sorgen dafür, dass der Code auch bei der Verarbeitung gro?er Datenmengen effizient ist. Benutzerfreundlichkeit: Die Syntax ist pr?gnant und erleichtert das Erlernen und Schreiben von Anwendungen für maschinelles Lernen.

In C++ umfasst die Implementierung von Algorithmen für maschinelles Lernen: Lineare Regression: Wird zur Vorhersage kontinuierlicher Variablen verwendet. Zu den Schritten geh?ren das Laden von Daten, das Berechnen von Gewichtungen und Verzerrungen, das Aktualisieren von Parametern und die Vorhersage. Logistische Regression: Wird zur Vorhersage diskreter Variablen verwendet. Der Prozess ?hnelt der linearen Regression, verwendet jedoch die Sigmoidfunktion zur Vorhersage. Support Vector Machine: Ein leistungsstarker Klassifizierungs- und Regressionsalgorithmus, der die Berechnung von Support-Vektoren und die Vorhersage von Beschriftungen umfasst.

Bei der Implementierung von Algorithmen für maschinelles Lernen in C++ sind Sicherheitsaspekte von entscheidender Bedeutung, einschlie?lich Datenschutz, Modellmanipulation und Eingabevalidierung. Zu den Best Practices geh?ren die Einführung sicherer Bibliotheken, die Minimierung von Berechtigungen, die Verwendung von Sandboxing und die kontinuierliche überwachung. Der praktische Fall demonstriert die Verwendung der Botan-Bibliothek zum Ver- und Entschlüsseln des CNN-Modells, um sicheres Training und Vorhersage zu gew?hrleisten.
