albumentations 数据增强工具

简介 & 安装

• 官方文档 albumentations
• 参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/107399127

albumentations 是一个给予 OpenCV的快速训练数据增强库，拥有非常简单且强大的可以用于多种任务（分割、检测）的接口，易于定制且添加其他框架非常方便。支持所有常见的计算机视觉任务，例如分类，语义分割，实例分割，对象检测和姿势估计。

albumentations包是一种针对数据增强专门写的API，里面基本包含大量的数据增强手段，其特点：

1、Albumentations支持所有常见的计算机视觉任务，如分类、语义分割、实例分割、目标检测和姿态估计。

2、该库提供了一个简单统一的API，用于处理所有数据类型:图像(rbg图像、灰度图像、多光谱图像)、分割掩码、边界框和关键点。

3、该库包含70多种不同的增强功能，可以从现有数据中生成新的训练样本。

4、Albumentations快。我们对每个新版本进行基准测试，以确保增强功能提供最大的速度。

5、它与流行的深度学习框架(如PyTorch和TensorFlow)一起工作。顺便说一下，Albumentations是PyTorch生态系统的一部分。

6、由专家写的。作者既有生产计算机视觉系统的工作经验，也有参与竞争性机器学习的经验。许多核心团队成员是Kaggle Masters和Grandmasters。

7、该库广泛应用于工业、深度学习研究、机器学习竞赛和开源项目。

github及其示例地址如下：

• GitHub： https://github.com/albumentations-team/albumentations
• 示例：https://github.com/albumentations-team/albumentations_examples

可以通过 pip 的方式直接安装，也可以通过 pip + github 的方式，或者conda：

• pip 方式：pip install albumentations
• pip + github：pip install -U git+https://github.com/albu/albumentations
• conda方式，此方式需要先安装 imgaug，然后在安装 albumentations

conda install -c conda-forge imgaug
conda install albumentations -c albumentations

安装问题

在安装部分有个小问题，我的本机已经安装完opencv-python，然后我们再去安装albumentations的时候，出现了一个问题，就是我们的opencv-python阻止albumentations的安装，报错如下：# Could not install packages due to anEnvironmentError: [WinError 5] 拒绝访问，是因为在安装albumentations的时候还要安装opencv-python-headless，这个库和opencv冲突。

解决方式

对于这个问题的解决方式是我们在新的虚拟环境中，先安装albumentations，安装albumentations的时候，我们会伴随安装上一个opencv-python-headless，这个完全可以替代opencv-python的功能，所以我们就不用安装opencv了。

Spatial-level transforms（空间层次转换）

空间级转换将同时改变输入图像和附加目标，如掩模、边界框和关键点。下表显示了每个转换支持哪些附加目标。

Spatial-level transforms（空间层次转换） 空间级转换将同时改变输入图像和附加目标，如掩模、边界框和关键点。下表显示了每个转换支持哪些附加目标。

支持的列表

Blur
CLAHE
ChannelDropout
ChannelShuffle
ColorJitter
Downscale
Emboss
Equalize
FDA
FancyPCA
FromFloat
GaussNoise
GaussianBlur
GlassBlur
HistogramMatching
HueSaturationValue
ISONoise
ImageCompression
InvertImg
MedianBlur
MotionBlur
MultiplicativeNoise
Normalize
Posterize
RGBShift
RandomBrightnessContrast
RandomFog
RandomGamma
RandomRain
RandomShadow
RandomSnow
RandomSunFlare
RandomToneCurve
Sharpen
Solarize
Superpixels
ToFloat
ToGray
ToSepia

how to use：类似totch中的 transform 模块

import albumentations as A
import cv2
 
import matplotlib.pyplot as plt
 
# Declare an augmentation pipeline
transform = A.Compose([
    A.RandomCrop(width=512, height=512),
    A.HorizontalFlip(p=0.8),
    A.RandomBrightnessContrast(p=0.5),
])
 
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
 
# Augment an image
transformed = transform(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

详细使用案例：

1、VerticalFlip 围绕X轴垂直翻转输入

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.VerticalFlip(always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('Blur后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

2、Blur模糊输入图像

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.Blur(blur_limit=15,always_apply=False, p=1)(image=image) 
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('Blur后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

3、HorizontalFlip 围绕y轴水平翻转输入

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.HorizontalFlip(always_apply=False, p=1)(image=image) 
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('HorizontalFlip后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

4、Flip水平，垂直或水平和垂直翻转输入

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.Flip(always_apply=False, p=1)(image=image) 
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('Flip后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

5、Transpose， 通过交换行和列来转置输入

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.Transpose(always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('Transpose后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

6、RandomCrop 随机裁剪

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RandomCrop(512, 512,always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('RandomCrop后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

7、RandomGamma 随机灰度系数

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RandomGamma(gamma_limit=(20, 20), eps=None, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('RandomGamma后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

8、RandomRotate90 将输入随机旋转90度，N次

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RandomRotate90(always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('RandomRotate90后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

10、ShiftScaleRotate 随机平移，缩放和旋转输入

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
#解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif']=['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.ShiftScaleRotate(shift_limit=0.0625, scale_limit=0.1, rotate_limit=45, interpolation=1, border_mode=4, value=None, mask_value=None, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')   #第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title('ShiftScaleRotate后的图像')
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

11、CenterCrop 裁剪图像的中心部分

# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.CenterCrop(256, 256, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("CenterCrop后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

12、GridDistortion网格失真

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.GridDistortion(num_steps=10, distort_limit=0.3,border_mode=4, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("GridDistortion后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

13、ElasticTransform 弹性变换

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.ElasticTransform(alpha=5, sigma=50, alpha_affine=50, interpolation=1, border_mode=4,always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("ElasticTransform后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

14、RandomGridShuffle把图像切成网格单元随机排列

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RandomGridShuffle(grid=(3, 3), always_apply=False, p=1) (image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("RandomGridShuffle后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

15、HueSaturationValue随机更改图像的颜色，饱和度和值

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.HueSaturationValue(hue_shift_limit=20, sat_shift_limit=30, val_shift_limit=20, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("HueSaturationValue后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

16、PadIfNeeded 填充图像

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.PadIfNeeded(min_height=2048, min_width=2048, border_mode=4, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("PadIfNeeded后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

17、RGBShift，对图像RGB的每个通道随机移动值

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RGBShift(r_shift_limit=10, g_shift_limit=20, b_shift_limit=20, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("RGBShift后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

18、GaussianBlur 使用随机核大小的高斯滤波器对图像进行模糊处理

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.GaussianBlur(blur_limit=11, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("GaussianBlur后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

CLAHE自适应直方图均衡

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.CLAHE(clip_limit=4.0, tile_grid_size=(8, 8), always_apply=False, p=0.5)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("CLAHE后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

ChannelShuffle随机重新排列输入RGB图像的通道

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.ChannelShuffle(always_apply=False, p=0.5)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("ChannelShuffle后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

InvertImg反色

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.InvertImg(always_apply=False, p=0.5)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("InvertImg后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

Cutout 随机擦除

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.Cutout(num_holes=20, max_h_size=20, max_w_size=20, fill_value=0, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("Cutout后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

RandomFog随机雾化

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.RandomFog(fog_coef_lower=0.3, fog_coef_upper=1, alpha_coef=0.08, always_apply=False, p=1)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("RandomFog后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

GridDropout网格擦除

import albumentations as A
import cv2
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
 
# 解决中文显示问题
plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False
# Read an image with OpenCV and convert it to the RGB colorspace
image = cv2.imread("aa.jpg")
image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
# Augment an image
transformed = A.GridDropout(ratio=0.5, unit_size_min=None, unit_size_max=None, holes_number_x=None, holes_number_y=None,
                            shift_x=0, shift_y=0, always_apply=False, p=0.5)(image=image)
transformed_image = transformed["image"]
plt.subplot(1, 2, 1)
plt.title('原图')  # 第一幅图片标题
plt.imshow(image)
plt.subplot(1, 2, 2)
plt.title("GridDropout后的图像")
plt.imshow(transformed_image)
plt.show()

组合变换（Compose）

变换不仅可以单独使用，还可以将这些组合起来，这就需要用到 Compose 类，该类继承自 BaseCompose。Compose 类含有以下参数：

• transforms：转换类的数组，list类型
• bbox_params：用于 bounding boxes 转换的参数，BboxPoarams 类型
• keypoint_params：用于 keypoints 转换的参数， KeypointParams 类型
• additional_targets：key新target 名字，value 为旧 target 名字的 dict，如 {‘image2’: ‘image’}，dict 类型
• p：使用这些变换的概率，默认值为 1.0

image3 = Compose([
        # 对比度受限直方图均衡
            #（Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization）
        CLAHE(),
        # 随机旋转 90°
        RandomRotate90(),
        # 转置
        Transpose(),
        # 随机仿射变换
        ShiftScaleRotate(shift_limit=0.0625, scale_limit=0.50, rotate_limit=45, p=.75),
        # 模糊
        Blur(blur_limit=3),
        # 光学畸变
        OpticalDistortion(),
        # 网格畸变
        GridDistortion(),
        # 随机改变图片的 HUE、饱和度和值
        HueSaturationValue()
    ], p=1.0)(image=image)['image']

随机选择（OneOf）

它同Compose一样，都是做组合的，都有概率。区别就在于：Compose组合下的变换是要挨着顺序做的，而OneOf组合里面的变换是系统自动选择其中一个来做，而这里的概率参数p是指选定后的变换被做的概率。例：

image4 = Compose([
        RandomRotate90(),
        # 翻转
        Flip(),
        Transpose(),
        OneOf([
            # 高斯噪点
            IAAAdditiveGaussianNoise(),
            GaussNoise(),
        ], p=0.2),
        OneOf([
            # 模糊相关操作
            MotionBlur(p=.2),
            MedianBlur(blur_limit=3, p=0.1),
            Blur(blur_limit=3, p=0.1),
        ], p=0.2),
        ShiftScaleRotate(shift_limit=0.0625, scale_limit=0.2, rotate_limit=45, p=0.2),
        OneOf([
            # 畸变相关操作
            OpticalDistortion(p=0.3),
            GridDistortion(p=.1),
            IAAPiecewiseAffine(p=0.3),
        ], p=0.2),
        OneOf([
            # 锐化、浮雕等操作
            CLAHE(clip_limit=2),
            IAASharpen(),
            IAAEmboss(),
            RandomBrightnessContrast(),            
        ], p=0.3),
        HueSaturationValue(p=0.3),
    ], p=1.0)(image=image)['image']

在程序中的使用

def get_transform(phase: str):
    if phase == 'train':
        return Compose([
            A.RandomResizedCrop(height=CFG.img_size, width=CFG.img_size),
            A.Flip(p=0.5),
            A.RandomRotate90(p=0.5),
            A.ShiftScaleRotate(p=0.5),
            A.HueSaturationValue(p=0.5),
            A.OneOf([
                A.RandomBrightnessContrast(p=0.5),
                A.RandomGamma(p=0.5),
            ], p=0.5),
            A.OneOf([
                A.Blur(p=0.1),
                A.GaussianBlur(p=0.1),
                A.MotionBlur(p=0.1),
            ], p=0.1),
            A.OneOf([
                A.GaussNoise(p=0.1),
                A.ISONoise(p=0.1),
                A.GridDropout(ratio=0.5, p=0.2),
                A.CoarseDropout(max_holes=16, min_holes=8, max_height=16, max_width=16, min_height=8, min_width=8, p=0.2)
            ], p=0.2),
            A.Normalize(
                mean=[0.485, 0.456, 0.406],
                std=[0.229, 0.224, 0.225],
            ),
            ToTensorV2(),
        ])
    else:
        return Compose([
            A.Resize(height=CFG.img_size, width=CFG.img_size),
            A.Normalize(
                mean=[0.485, 0.456, 0.406],
                std=[0.229, 0.224, 0.225],
            ),
            ToTensorV2(),
        ])

分类问题中的使用

在 albumentations 中可以用于分类问题中的操作包括：

HorizontalFlip, IAAPerspective, ShiftScaleRotate, CLAHE, RandomRotate90,
Transpose, ShiftScaleRotate, Blur, OpticalDistortion, GridDistortion, HueSaturationValue, IAAAdditiveGaussianNoise, GaussNoise, MotionBlur, MedianBlur, RandomBrightnessContrast, IAAPiecewiseAffine, IAASharpen, IAAEmboss, Flip, OneOf, Compose

分割问题中的使用

在此示例中，需要使用到如下的类：

PadIfNeeded, HorizontalFlip, VerticalFlip, CenterCrop, Crop, Compose, Transpose, RandomRotate90, ElasticTransform, GridDistortion, OpticalDistortion, RandomSizedCrop, OneOf, CLAHE, RandomBrightnessContrast, RandomGamma

填充（Padding）

在 Unet 这样的网络架构中，输入图片的尺寸需要尺寸需要能被 $2^N$ 整除，其中 $N$ 是池化层（maxpooling）的层数。在最简单的 Unet 结构中 $N$ 的值为 5，那么我们就需要将输入的图片填充到能被 $2^5=32$ 除尽的数字，应该上面图片的大小为 101，因此最接近的大小为 128。要进行此操作就需要用到 PadIfNeeded 类，其含有如下参数：

• min_height：最终图片的最小高度，int 类型
• min_width：最终图片的最小宽度，int 类型
• border_mode：OpenCV 边界模式，默认值为 cv2.BORDER_REFLECT_101
• value：如果border_mode 值为 cv2.BORDER_CONSTANT 时的填充值，int、float或者 int、float数组类型
• mask_value：如果border_mode 值为 cv2.BORDER_CONSTANT 时 mask 的填充值，int、float或者 int、float数组类型
• p：进行此转换的概率，默认值为 1.0

默认条件下 PadIfNeeded 会对图片和mask的四条边都进行填充，填充的类型包括零填充（zero）、常量填充（constant）和反射填充（reflection），默认为反射填充。使用方法如下：

image1 = PadIfNeeded(p=1, min_height=128, min_width=128)(image=image, mask=mask)
image11_padded = image1['image']
mask11_padded = image1['mask']
# (128, 128, 3) (128, 128)
print(image11_padded.shape, mask11_padded.shape)

裁剪与中心裁剪（Crop & CenterCrop）

上面我们使用了 PadIfNeeded 对图片进行了填充，想要恢复原始的大小这时候就可以使用相关的裁剪方法：CenterCrop、Crop 等类。

先来看 CenterCrop 的使用，它主要从输入的图片中间进行裁剪，主要含有以下参数：

• height：裁剪的高度，int 类型
• width：裁剪的宽度，int 类型
• p：使用此转换方法的概率，默认值为 1.0

原始的图片和mask大小为 101，因此此处设置需要裁剪的宽高（original_height/original_width）为 101，使用方法如下：

image2 = CenterCrop(p=1.0, height=original_height, 
                    width=original_width)(image=image11_padded, mask=mask11_padded)

image22_center_cropped = image2['image']
mask22_center_cropped = image2['mask']
# (101, 101, 3) (101, 101)
print(image22_center_cropped.shape, mask22_center_cropped.shape)

非破坏性转换

从上面的转换操作中可以看到操作破坏了图像的空间信息，对于想卫星、航空或者医学图片我们并不希望破坏它原有的空间结构，如以下的八种操作就不会破坏原有图片的空间结构。

通过 HorizontalFlip, VerticalFlip, Transpose, RandomRotate90 四种操作的组合就可以得到上面的八种操作。这些操作可以参考上面《分类问题中的使用》章节。

非刚体转换

在医学影像问题中非刚体装换可以帮助增强数据。albumentations 中主要提供了以下几种非刚体变换类：ElasticTransform、GridDistortion 和 OpticalDistortion。三个类的主要参数如下：

ElasticTransform 类参数：

• alpha、sigma：高斯过滤参数，float类型
• alpha_affine：范围为 (-alpha_affine, alpha_affine)，float 类型
• interpolation、border_mode、value、mask_value：与其他类含义一样
• approximate：是否应平滑具有固定大小核的替换映射（displacement map），若启用此选项，在大图上会有两倍的速度提升，boolean类型。
• p：使用此转换的概率，默认值为 0.5

GridDistortion 类参数：

• num_steps：在每一条边上网格单元的数量，默认值为 5，int 类型
• distort_limit：如果是单值，那么会被转成 (-distort_limit, distort_limit)，默认值为 (-0.03, 0.03)，float或float数组类型
• interpolation、border_mode、value、mask_value：与其他类含义一样
• p：使用此转换的概率，默认值为 0.5

OpticalDistortion 类参数：

• distort_limit：如果是单值，那么会被转成 (-distort_limit, distort_limit)，默认值为 (-0.05, 0.05)，float或float数组类型
• shift_limit：如果是单值，那么会被转成 (-shift_limit, shift_limit)，默认值为 (-0.05, 0.05)，float或float数组类型
• interpolation、border_mode、value、mask_value：与其他类含义一样
• p：使用此转换的概率，默认值为 0.5

使用方式如下：

# 弹性装换
image41 = ElasticTransform(p=1, alpha=120, sigma=120 * 0.05, 
                          alpha_affine=120 * 0.03)(image=image, mask=mask)
image_elastic = image41['image']
mask_elastic = image41['mask']

# 网格畸变
image42 = GridDistortion(p=1, num_steps=10)(image=image, mask=mask)

image_grid = image42['image']
mask_grid = image42['mask']

# 光学畸变
image43 = OpticalDistortion(p=1, distort_limit=2, shift_limit=0.5)(image=image, mask=mask)

image_optical = image43['image']
mask_optical = image43['mask']

效果如下：

组合多种转换

我们可以将上面的填充、裁剪、非刚体转换、非破坏性转换组合起来：

image5 = Compose([
   # 非刚体转换
    OneOf([RandomSizedCrop(min_max_height=(50, 101), 
                           height=original_height, width=original_width, p=0.5),
          PadIfNeeded(min_height=original_height, 
                      min_width=original_width, p=0.5)], p=1),
    # 非破坏性转换
    VerticalFlip(p=0.5),              
    RandomRotate90(p=0.5),
    # 非刚体转换
    OneOf([
        ElasticTransform(p=0.5, alpha=120, sigma=120 * 0.05, alpha_affine=120 * 0.03),
        GridDistortion(p=0.5),
        OpticalDistortion(p=1, distort_limit=2, shift_limit=0.5)                  
        ], p=0.8),
    # 非空间性转换
    CLAHE(p=0.8),
    RandomBrightnessContrast(p=0.8),    
    RandomGamma(p=0.8)])(image=image, mask=mask)

image_heavy = image5['image']
mask_heavy = image5['mask']

运行的效果如下：