PyTorch torchvision.transforms

torchvision是pytorch的一个图形库，它服务于PyTorch深度学习框架，主要用来构建计算机视觉模型。torchvision.transforms主要是用于常见的一些图形变换。以下是torchvision的构成：

• torchvision.datasets: 一些加载数据的函数及常用的数据集接口；
• torchvision.models: 包含常用的模型结构（含预训练模型），例如AlexNet、VGG、ResNet等；
• torchvision.transforms: 常用的图片变换，例如裁剪、旋转等；
• torchvision.utils: 其他的一些有用的方法。
• torchvision.transforms.functional：对转换进行细粒度控制。

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](https://blog.csdn.net/qq_44766883/article/details/111320456)
Compose可以将多种变换连接在一起，比如：

transforms.Compose([
    transforms.CenterCrop(10),
     transforms.ToTensor()])

常见的图像变换

一共四大类：

1. 裁剪（Crop）
   • 中心裁剪：transforms.CenterCrop
   • 随机裁剪：transforms.RandomCrop
   • 随机长宽比裁剪：transforms.RandomResizedCrop
   • 上下左右中心裁剪：transforms.FiveCrop
   • 上下左右中心裁剪后翻转：transforms.TenCrop
2. 翻转和旋转（Flip and Rotation）
   • 依概率p水平翻转：transforms.RandomHorizontalFlip(p=0.5)
   • 依概率p垂直翻转：transforms.RandomVerticalFlip(p=0.5)
   • 随机旋转：transforms.RandomRotation
3. 图像变换
   • resize：transforms.Resize
   • 标准化：transforms.Normalize
   • 转为tensor，并归一化至[0-1]：transforms.ToTensor
   • 填充：transforms.Pad
   • 修改亮度、对比度和饱和度：transforms.ColorJitter
   • 转灰度图：transforms.Grayscale
   • 线性变换：transforms.LinearTransformation()
   • 仿射变换：transforms.RandomAffine
   • 依概率p转为灰度图：transforms.RandomGrayscale
   • 将数据转换为PILImage：transforms.ToPILImage
   • 将lambda应用作为变换：transforms.Lambda
4. 对transforms操作，使数据增强更灵活
   • 从给定的一系列transforms中选一个进行操作：transforms.RandomChoice(transforms)
   • 给一个transform加上概率，依概率进行操作 ：transforms.RandomApply(transforms, p=0.5)
   • 将transforms中的操作随机打乱：transforms.RandomOrder

裁剪（Crop）

随机裁剪：

torchvision.transforms.RandomCrop(size, padding = None, pad_if_needed = False, fill = 0, padding_mode ='constant')

• size（sequence或int） 所需输出大小。如果size是int而不是像(h,w)这样的序列，则进行正方形裁剪（大小，大小）
• padding（int或sequence，optional） 图像每个边框上的可选填充。默认值为None，即无填充。如果提供长度为4的序列，则它用于分别填充左，上，右，下边界。如果提供长度为2的序列，则分别用于填充左/右，上/下边界
• pad_if_needed（boolean） 如果小于所需大小，它将填充图像以避免引发异常。由于在填充之后完成裁剪，因此填充似乎是在随机偏移处完成的。
• fill - 恒定填充的像素填充值。默认值为0.如果长度为3的元组，则分别用于填充R，G，B通道。仅当padding_mode为常量时才使用此值.
• padding_mode -填充类型。应该是：恒定，边缘，反射或对称。默认值是常量。
  • 常量：具有常量值的焊盘，该值用填充指定
  • edge：填充图像边缘的最后一个值
  • 反射：具有图像反射的垫（不重复边缘上的最后一个值）,填充[1,2,3,4]在反射模式下两侧有2个元素将导致[3,2,1,2,3,4,3,2]
  • 对称：具有图像反射的垫（重复边缘上的最后一个值）,填充[1,2,3,4]在对称模式下两侧有2个元素将导致[2,1,1,2,3,4,4,3]

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中心裁剪

torchvision.transforms.CenterCrop(size)

• 依据给定的size从中心裁剪 参数： size- (sequence or int)，若为sequence,则为(h,w)，若为int，则(size,size)

随机长宽比裁剪

torchvision.transforms.RandomResizedCrop(size, scale=(0.08, 1.0), ratio=(0.75, 1.33333), interpolation=2)

将给定的PIL图像裁剪为随机大小和宽高比。
将原始图像大小变成随机大小（默认值：是原始图像的0.08到1.0倍）和随机宽高比（默认值：3/4到4/3倍）。这种方法最终调整到适当的大小。这通常用于训练Inception网络。

• size - 每条边的预期输出大小
• scale - 裁剪的原始尺寸的大小范围
• ratio - 裁剪的原始宽高比的宽高比范围
• interpolation - 默认值：PIL.Image.BILINEAR

上下左右中心裁剪

torchvision.transforms.FiveCrop(size)

将给定的PIL图像裁剪为四个角和中央裁剪。此转换返回图像元组，并且数据集返回的输入和目标数量可能不匹配。

• 对图片进行上下左右以及中心裁剪，获得5张图片，返回一个4D-tensor 参数： size- (sequence or int)，若为sequence，则为(h,w)，若为int，则(size,size)

上下左右中心裁剪后翻转

torchvision.transforms.TenCrop(size, vertical_flip=False)

将给定的PIL图像裁剪为四个角，中央裁剪加上这些的翻转版本（默认使用水平翻转）。此转换返回图像元组，并且数据集返回的输入和目标数量可能不匹配。

• size（sequence 或int） -作物的所需输出大小。如果size是int而不是像（h,w）这样的序列，则进行正方形裁剪（大小，大小）。
• vertical_flip（bool） - 使用垂直翻转而不是水平翻转

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翻转和旋转（Flip and Rotation）

依概率p水平翻转

torchvision.transforms.RandomHorizontalFlip(p=0.5)

以给定的概率随机水平翻转给定的PIL图像。

• p 概率，默认值为0.5

依概率p垂直翻转

torchvision.transforms.RandomVerticalFlip(p=0.5)

以给定的概率随机垂直翻转给定的PIL图像。

• p（浮点数） - 图像被翻转的概率。默认值为0.5

随机旋转

torchvision.transforms.RandomRotation(degrees, resample=False, expand=False, center=None)

按角度旋转图像。

• degrees（sequence 或float或int） -要选择的度数范围。如果degrees是一个数字而不是像（min，max）这样的序列，则度数范围将是（-degrees，+ degrees）。
• resample（{PIL.Image.NEAREST ,PIL.Image.BILINEAR ,PIL.Image.BICUBIC} ，可选） - 可选的重采样过滤器。如果省略，或者图像具有模式“1”或“P”，则将其设置为PIL.Image.NEAREST。
• expand（bool，optional） - 可选的扩展标志。如果为true，则展开输出以使其足够大以容纳整个旋转图像。如果为false或省略，则使输出图像与输入图像的大小相同。请注意，展开标志假定围绕中心旋转而不进行平移。
• center（2-tuple ，optional） - 可选的旋转中心。原点是左上角。默认值是图像的中心。

图像变换

resize

torchvision.transforms.Resize(size, interpolation=2)

将输入PIL图像的大小调整为给定大小。

• size（sequence 或int） -所需的输出大小。如果size是类似（h,w）的序列，则输出大小将与此匹配。如果size是int，则图像的较小边缘将与此数字匹配。即，如果高度>宽度，则图像将重新缩放为（尺寸*高度/宽度，尺寸）
• interpolation（int，optional） - 所需的插值。默认是 PIL.Image.BILINEAR

标准化

torchvision.transforms.Normalize(mean, std)

用平均值和标准偏差归一化张量图像。给定mean：(M1,…,Mn)和std：(S1,…,Sn)对于n通道，此变换将标准化输入的每个通道，即 input[channel] = (input[channel] - mean[channel]) / std[channel]

• mean（sequence） - 每个通道的均值序列。
• std（sequence） - 每个通道的标准偏差序列。

转为tensor

torchvision.transforms.ToTensor

功能：将PIL Image或者 ndarray 转换为tensor，并且归一化至[0-1] 注意事项：归一化至[0-1]是直接除以255，若自己的ndarray数据尺度有变化，则需要自行修改。

填充

torchvision.transforms.Pad(padding, fill=0, padding_mode='constant')

使用给定的“pad”值在所有面上填充给定的PIL图像。

• padding（int或tuple） -每个边框上的填充。如果提供单个int，则用于填充所有边框。如果提供长度为2的元组，则分别为左/右和上/下的填充。如果提供长度为4的元组，则分别为左，上，右和下边框的填充。
• fill（int或tuple） - 常量填充的像素填充值。默认值为0.如果长度为3的元组，则分别用于填充R，G，B通道。仅
• padding_mode为常量时才使用此值
• padding_mode（str）填充类型。应该是：恒定，边缘，反射或对称。默认值是常量。

  - 常量：具有常量值的焊盘，该值用填充指定
  - edge：填充图像边缘的最后一个值
  - 反射：具有图像反射的焊盘，而不重复边缘上的最后一个值.例如，在反射模式下在两侧填充2个元素的填充[1,2,3,4]将导致[3,2,1,2,3,4,3,2]
  - 对称：具有图像反射的垫，重复边缘上的最后一个值.例如，在对称模式下填充两侧带有2个元素的[1,2,3,4]将导致[2,1,1,2,3,4,4,3]

修改亮度、对比度和饱和度

torchvision.transforms.ColorJitter(brightness=0, contrast=0, saturation=0, hue=0)

随机更改图像的亮度，对比度和饱和度。

• 亮度（浮点数或python的元组：浮点数（最小值，最大值）） - 抖动亮度多少。从[max(0,1-brightness),1+brightness]或给定[min,max]均匀地选择brightness_factor。应该是非负数。
• 对比度（浮点数或python的元组：浮点数（最小值，最大值）） - 抖动对比度多少。contrast_factor从[max(0,1-contrast),1+contrast]或给定[min,max]中均匀选择。应该是非负数。
• 饱和度（浮点数或python的元组数：float (min,max)） - 饱和度抖动多少。饱和度_因子从[max(0,1-saturation),1+saturation]或给定[min，max]中均匀选择。应该是非负数。
• 色调（浮点数或python的元组：浮点数（最小值,最大值）） - 抖动色调多少。从 [-hue,hue]或给定的[min,max]中均匀地选择hue_factor。应该有0<=hue<=0.5或-0.5<=min<=max<=0.5。

转灰度图

torchvision.transforms.Grayscale(num_output_channels=1)

功能：将图片转换为灰度图
参数：num_output_channels- (int) ，当为1时，正常的灰度图，当为3时，3个通道都相等

线性变换

torchvision.transforms.LinearTransformation(transformation_matrix)

使用方形变换矩阵和离线计算的mean_vector变换张量图像。给定transformation_matrix和mean_vector，将使矩阵变平。从中拉伸并减去mean_vector，然后用变换矩阵计算点积，然后将张量重新整形为其原始形状。
白化转换：假设X是列向量零中心数据。然后torch.mm计算数据协方差矩阵[D x D]，对该矩阵执行SVD并将其作为transformation_matrix传递。

• transformation_matrix（Tensor） - 张量[D x D]，D = C x H x W.
• mean_vector（Tensor） - 张量[D]，D = C x H x W.

仿射变换

torchvision.transforms.RandomAffine(degrees, translate=None, scale=None, shear=None, resample=False, fillcolor=0)

图像保持中心不变的随机仿射变换。

• degrees（sequence 或float或int） -要选择的度数范围。如果degrees是一个数字而不是像(min,max)这样的序列，则度数范围将是(-degrees,+degrees)。设置为0可停用旋转。
• translate（元组，可选） - 水平和垂直平移的最大绝对分数元组。例如translate =(a,b)，然后在范围-img_width*a<dx<img_width*a中随机采样水平移位，并且在-img_height*b<dy<img_height*b范围内随机采样垂直移位。默认情况下不会翻译。
• scale（元组，可选） - 缩放因子间隔，例如(a,b)，然后从范围a<=scale<=b中随机采样缩放。默认情况下会保持原始比例。
• shear（sequence 或float或int，optional） - 要选择的度数范围。如果degrees是一个数字而不是像(min,max)这样的序列，则度数范围将是(-degrees,+degrees)。默认情况下不会应用剪切
• resample（{PIL.Image.NEAREST,PIL.Image.BILINEAR,PIL.Image.BICUBIC} ，可选） - 可选的重采样过滤器。如果省略，或者图像具有模式“1”或“P”，则将其设置为PIL.Image.NEAREST。
• fillcolor（int） - 输出图像中变换外部区域的可选填充颜色。（Pillow>=5.0）

依概率p转为灰度图

torchvision.transforms.RandomGrayscale(p=0.1)

功能：依概率p将图片转换为灰度图，若通道数为3，则3 channel with r == g == b

将数据转换为PILImage

torchvision.transforms.ToPILImage(mode=None)

功能：将tensor 或者 ndarray的数据转换为 PIL Image 类型数据
参数： mode- 为None时，为1通道， mode=3通道默认转换为RGB，4通道默认转换为RGBA。

transforms.Lambda

torchvision.transforms.Lambda(lambd)

将用户定义的lambda应用为变换。

• lambd（函数） - 用于转换的Lambda /函数。

对transforms操作，使数据增强更灵活

transforms.RandomChoice(transforms)

torchvision.transforms.RandomChoice(transforms)

从给定的一系列transforms中选一个进行操作。

transforms.RandomApply(transforms, p=0.5)

torchvision.transforms.RandomApply(transforms, p=0.5)

给一个transform加上概率，以一定的概率执行该操作

• transforms（列表或元组） - 转换列表
• p（浮点数） - 概率

transforms.RandomOrder(transforms)

torchvision.transforms.RandomOrder(transforms)

将transforms中的操作顺序随机打乱。

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