人工智能应用- 材料微观:08.SliceGAN 的学习过程

: SliceGAN 的框架图。左侧是从真实二维样本中随机采样得到的训练数据,右侧是从生成的三维结构切片后随机采样的模拟数据。中间的判别器负责区分这两类样本,确保生成的三维结构尽可能接近真实材料的微观特征。

如图 所示,SliceGAN 的学习过程主要包括以下三个步骤:

  1. 正样本采集:从真实的二维图像中随机采样小区域(左),作为判别器的正样本。
  2. 负样本生成:让生成器构造出三维结构,并对其进行切片(右),再从切片中随机采样小区域作为判别器的负样本。
  3. 对抗训练:训练判别器,使其能够区分正负样本;同时训练生成器,使其生成的三维结构切片越来越接近真实的二维图像。

**:**SliceGAN 的实验结果

图 展示了 SliceGAN 在不同材料结构上的应用效果。每一行代表一种材料:第一列是真实的二维图像,第二列是由 SliceGAN 重构的三维结构,后几列是从 SliceGAN 重构的三维结构中切片得到的二维图像。可以看到,SliceGAN 生成的二维切片与真实材料的切片在纹理上高度相似,说明该模型可以较为准确地重构材料的微观结构。值得注意的是,如果某种材料的微观结构在不同方向上表现出异质性(即不同方向的结构不完全相同),那么在训练时就需要从多个角度进行扫描,例如图 40.9中的 C、D 行就展示了这种情况。

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