AI-exp-2/code/test_unet.py

# 导入必要的库
import os  # 操作系统模块
import torch  # PyTorch深度学习框架
from torch.utils.data import DataLoader  # 数据加载器
from torchvision import transforms  # 图像变换工具
from PIL import Image  # 图像处理库
import cv2  # OpenCV库
import numpy as np  # NumPy库

# 导入自定义模块
from unet_coco_segmentation import CocoSegDataset  # COCO数据集类
import segmentation_models_pytorch as smp  # 分割模型库

# 配置参数
TEST_DIR = '../data/test'  # 测试集目录
TEST_ANN = '../data/test/_annotations.coco.json'  # 测试集标注文件
MODEL_PATH = 'unet_coco_segmentation.pth'  # 模型权重路径
OUTPUT_DIR = 'output/unet_results'  # 输出目录

# 创建输出目录（如果不存在）
os.makedirs(OUTPUT_DIR, exist_ok=True)

# 设备配置（GPU或CPU）
device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu')

# 数据预处理配置（与训练时保持一致）
transform = transforms.Compose([
    transforms.Resize((256, 256)),  # 调整尺寸
    transforms.ToTensor(),  # 转换为张量
    transforms.Normalize(mean=(0.485,0.456,0.406), std=(0.229,0.224,0.225)),  # 归一化
])

# 加载测试集
test_dataset = CocoSegDataset(
    root_dir=TEST_DIR,
    annotation_file=TEST_ANN,
    transforms=None,      # 在Dataset里单独处理
    mask_transforms=None
)
test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=1, shuffle=False)

# 初始化模型（与训练时相同）
model = smp.Unet(
    encoder_name='resnet34',  # 编码器名称
    encoder_weights=None,  # 不使用预训练权重
    in_channels=3,  # 输入通道数
    classes=1  # 输出类别数
)
# 加载预训练模型权重
model.load_state_dict(torch.load(MODEL_PATH, map_location=device))
model.to(device)  # 将模型移动到指定设备
model.eval()  # 设置为评估模式
print("成功加载模型权重并切换到评估模式")

# 遍历测试集
for img, mask_true in test_loader:
    # 图像保存为Tensor，batch=1
    img = img.to(device)
    # 获取图像ID
    img_id = test_dataset.image_ids[test_loader.dataset.image_ids.index(test_dataset.image_ids[0])]  
    # 进行预测
    with torch.no_grad():
        output = model(img)
        output_prob = torch.sigmoid(output).squeeze().cpu().numpy()
    # 获取原始图像尺寸
    img_info = next(item for item in test_dataset.coco['images'] if item['id']==test_dataset.image_ids[0])
    orig_w, orig_h = img_info['width'], img_info['height']
    # 调整输出尺寸到原始图像大小
    output_prob = cv2.resize(output_prob, (orig_w, orig_h), interpolation=cv2.INTER_LINEAR)

    # 二值化处理
    threshold = 0.5
    output_mask = (output_prob > threshold).astype(np.uint8) * 255

    # 保存结果
    output_path = os.path.join(OUTPUT_DIR, f"{img_id}_mask.png")
    cv2.imwrite(output_path, output_mask)
    print(f"Saved mask for image {img_id} to {output_path}")