多任务目标检测和语义分割数据增强,resize图片,xml进行改变,原始图像边缘被填充

       在进行语义分割,目标检测等深度学习任务时,需要对原始数据进行一定的处理,增广数据集,再入到网络当中。本文实现对原始图像的缩小,但是不改变原始图像的长宽,对于缩小的图像进行边缘的填充,使得和原始图像大小一致。

import numpy as np
import cv2
import math
import random
import os
import xml.etree.ElementTree as ET
from PIL import Image

name_classes = ['hqc']  # 类别名,可以更改为对应的voc类别名称即可

def resize_xml(xml_file_name,new_xml_name,original_jpg_name,original_png_name,new_jpg_name,new_png_name,new_size=(224,224),original_size=(256,256)):

    original_jpg =Image.open(original_jpg_name)
    cv_original_jpg = cv2.cvtColor(np.asarray(original_jpg), cv2.COLOR_RGB2BGR)
    cv_original_jpg= cv2.resize(cv_original_jpg,(224,224))
    # 16是边缘填充的长度,图片先resize为224大小,则再变回256,则四边都需要填充16
    new_jpg =cv2.copyMakeBorder(cv_original_jpg, 16, 16, 16, 16, cv2.BORDER_CONSTANT, value=(0, 0, 0))   # 填充保持图片的大小不变。
    cv2.imencode('.jpg', new_jpg)[1].tofile(new_jpg_name)

    original_png =Image.open(ori
<think>好的,我现在需要帮助用户了解如何使用Python实现图像分类、目标检测语义分割实例分割。用户提到要使用深度学习框架,所以我要参考提供的引用内容,看看有哪些工具模型可以推荐。 首先,用户的问题涵盖了四个计算机视觉任务:图像分类、目标检测语义分割实例分割。我需要分别针对每个任务提供实现方法,包括使用的框架、预训练模型示例代码。 根据引用[1],PyTorch、TensorFlowKeras都是常用的深度学习框架,提供了丰富的预训练模型。例如,图像分类可以用ResNet,目标检测可以用Faster R-CNN或YOLO,语义分割可以用DeepLabV3,实例分割可以用Mask R-CNN。这些模型在引用[1]、[2]、[3][5]中都有提到,尤其是YOLO系列在目标检测中的应用,以及DeepLabV3在语义分割中的使用。此外,引用[4]提到了交叉熵损失函数在语义分割中的应用,可能需要考虑类别不平衡的问题。 接下来,我需要为每个任务整理步骤示例代码。例如,图像分类可以用PyTorch的torchvision加载ResNet,目标检测可以用detectron2库中的Faster R-CNN,语义分割可以使用Torch Hub加载DeepLabV3,实例分割同样可以用detectron2的Mask R-CNN。需要注意代码的简洁性可执行性,同时引用相关的参考文献。 然后,生成相关问题。这部分需要根据用户可能的后续疑问来设计,比如性能优化、模型选择、应用场景等,确保问题覆盖用户可能感兴趣的方面。 最后,检查是否符合用户的要求:使用中文,LaTeX格式正确,代码块格式正确,引用标识正确。确保每个部分结构清晰,步骤明确,示例代码正确无误,并且引用对应的引用来源。</think>### Python实现四大视觉任务的深度学习框架教程 #### 一、图像分类 1. **工具选择**:PyTorch/TensorFlow/Keras均提供预训练模型库 2. **代码示例(PyTorch)**: ```python import torchvision model = torchvision.models.resnet50(pretrained=True) preprocess = torchvision.transforms.Compose([ torchvision.transforms.Resize(256), torchvision.transforms.CenterCrop(224), torchvision.transforms.ToTensor() ]) # 推理示例 from PIL import Image img = Image.open("test.jpg").convert("RGB") inputs = preprocess(img).unsqueeze(0) outputs = model(inputs) ``` 3. **关键点**:ImageNet预训练模型可直接用于迁移学习[^1] #### 二、目标检测 1. **主流框架**:Detectron2(PyTorch)或YOLO系列 2. **YOLOv8示例**: ```python from ultralytics import YOLO model = YOLO('yolov8n.pt') # 加载预训练模型 results = model.predict(source="test.jpg", save=True) # 检测并保存结果 print(results[0].boxes.xyxy) # 输出检测框坐标 ``` 3. **优势**:YOLO系列在速度与精度间取得较好平衡[^5] #### 三、语义分割 1. **推荐模型**:DeepLabV3+/UNet 2. **PyTorch实现**: ```python import torch model = torch.hub.load('pytorch/vision', 'deeplabv3_resnet50', pretrained=True) model.eval() # 输入处理 input_image = torch.randn(1, 3, 512, 512) # 替换为实际图像 with torch.no_grad(): output = model(input_image)['out'] print(torch.argmax(output.squeeze(), dim=0).shape) # 输出分割掩码 ``` 3. **注意点**:需处理类别不平衡问题时可选用Dice Loss[^4] #### 四、实例分割 1. **最佳方案**:Mask R-CNN 2. **Detectron2实现**: ```python from detectron2 import model_zoo from detectron2.engine import DefaultPredictor cfg = model_zoo.get_config("COCO-InstanceSegmentation/mask_rcnn_R_50_FPN_3x.yaml") cfg.MODEL.WEIGHTS = model_zoo.get_checkpoint_url("COCO-InstanceSegmentation/mask_rcnn_R_50_FPN_3x.yaml") predictor = DefaultPredictor(cfg) # 执行预测 outputs = predictor(im) print(outputs["instances"].pred_masks.shape) # 输出实例分割掩码 ``` 3. **数据支持**:COCO数据集提供实例级标注[^3] #### 五、环境配置建议 ```bash # 基础环境 conda create -n cv python=3.8 conda install pytorch torchvision -c pytorch pip install opencv-python matplotlib # 目标检测扩展 pip install detectron2 -f https://dl.fbaipublicfiles.com/detectron2/wheels/cu102/torch1.9/index.html # 实例分割工具 pip install pycocotools # COCO数据集支持 ```
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