faster rcnn 代码解析10

本文介绍了一个基于PASCAL VOC数据集的评估函数,该函数能够计算目标检测任务中的准确率、召回率及平均精度(AP)。文章详细解释了如何解析XML文件获取真实框信息,并通过与检测结果对比来计算各项评估指标。

lib/datasets/voc_eval.py
该函数返回准确率、召回率和AP(average precision)

# --------------------------------------------------------
# Fast/er R-CNN
# Licensed under The MIT License [see LICENSE for details]
# Written by Bharath Hariharan
# --------------------------------------------------------

import xml.etree.ElementTree as ET
import os
import cPickle#序列化存储模块
import numpy as np

def parse_rec(filename):#解析读取XML函数
    """ Parse a PASCAL VOC xml file """
    tree = ET.parse(filename)
    objects = []
    for obj in tree.findall('object'):
        obj_struct = {}
        obj_struct['name'] = obj.find('name').text#。text返回name标签中内容例如ant
        obj_struct['pose'] = obj.find('pose').text#unspecified
        obj_struct['truncated'] = int(obj.find('truncated').text)# int(0)
        obj_struct['difficult'] = int(obj.find('difficult').text)#int(0)
        bbox = obj.find('bndbox')#bndbox中包括{ xmin ymin xmax ymax}
        obj_struct['bbox'] = [int(bbox.find('xmin').text),
                              int(bbox.find('ymin').text),
                              int(bbox.find('xmax').text),
                              int(bbox.find('ymax').text)]
        objects.append(obj_struct)#append() 方法用于在列表末尾添加新的对象。将{ xmin ymin xmax ymax}逐个添加到列表中

    return objects

def voc_ap(rec, prec, use_07_metric=False):
    """ ap = voc_ap(rec, prec, [use_07_metric度量的,十进制])
    Compute VOC AP given precision准确率(prec) and recall召回率(rec).
    If use_07_metric is true, uses the
    VOC 07 11 point method (default:False).
    """
'''
AP:average precision 一个评价指标(evaluation measure).在VOC07计算ap时,取rec上的11个位置[0:0.1:0.1:1],然后得到近似的ap;12之后取所有rec上的不同坐标值,计算ap,由于两个precision对于recall是分段线性的,故可以得到精确的ap值
'''
    if use_07_metric:#默认为false
        # 11 point metric
        ap = 0.
        for t in np.arange(0., 1.1, 0.1):#采样计算,取11个点
    #t=0.,0.1,0.2,...,1.0隔0.1取一值,最后的1.1取不到
            if np.sum(rec >= t) == 0:#若为空,准确率则设置为0
                p = 0
            else:
                p = np.max(prec[rec >= t])#计算准确率的最大值
            ap = ap + p / 11.
    else:
        # correct AP calculation估算、计算
        # first append sentinel values(标记值,标志值) at the end
        mrec = np.concatenate(([0.], rec, [1.]))#拼接,默认axis=0,按行拼接[[0.],[rec],[1.0]]
        mpre = np.concatenate(([0.], prec, [0.]))

        # compute the precision envelope
        for i in range(mpre.size - 1, 0, -1):#i =mpre.size-1,mpre.size -2,...,2,1
            mpre[i - 1] = np.maximum(mpre[i - 1], mpre[i])#找到prec和0中的最大值

        # to calculate area under PR curve, look for points
        # where X axis (recall) changes value
        i = np.where(mrec[1:] != mrec[:-1])[0]#找到rec的突变点,确定这些点的坐标

        # and sum (\Delta recall) * prec
        ap = np.sum((mrec[i + 1] - mrec[i]) * mpre[i + 1])#area= sum((x2-x1)*y)
    return ap

def voc_eval(detpath, #主函数
             annopath,
             imagesetfile,
             classname,
             cachedir,
             ovthresh=0.5,
             use_07_metric=False):
    """rec, prec, ap = voc_eval(detpath,
                                annopath,
                                imagesetfile,
                                classname,
                                [ovthresh],
                                [use_07_metric])

    Top level function that does the PASCAL VOC evaluation.

    detpath: Path to detections产生的txt文件,里面是一张图片的各个detection。
        detpath.format(classname) should produce the detection results file.
    annopath: Path to annotationsxml 文件与对应的图像相呼应。
        annopath.format(imagename) should be the xml annotations file.
    imagesetfile: Text file containing the list of images, one image per line.
    一个txt文件,里面是每个图片的地址,每行一个地址。
    classname: Category name (duh)   种类的名字,即类别。
    cachedir: Directory for caching the annotations 缓存标注的目录。
    [ovthresh]: Overlap threshold (default = 0.5) 重叠的多少大小。
    [use_07_metric]: Whether to use VOC07's 11 point AP computation
        (default False) 是否使用VOC07的11点AP计算。
    """
    # assumes detections are in detpath.format(classname)
    # assumes annotations are in annopath.format(imagename)
    # assumes imagesetfile is a text file with each line an image name
    # cachedir caches the annotations in a pickle file

    # first load gt
    if not os.path.isdir(cachedir):#判断cachedir是否存在,如不存在,创建cachedir
        os.mkdir(cachedir)
    cachefile = os.path.join(cachedir, 'annots.pkl')#添加文件annots.pkl
    # read list of images
    with open(imagesetfile, 'r') as f:
        lines = f.readlines()
    imagenames = [x.strip() for x in lines]#获取每一个图片的地址 ima = [...,'3152','3329',...]

    if not os.path.isfile(cachefile):
        # load annots
        recs = {}#字典
        for i, imagename in enumerate(imagenames):
            recs[imagename] = parse_rec(annopath.format(imagename))#赋值 例如{‘0085’:[xmin,ymin,xmax,ymax]}
            if i % 100 == 0:#每个一百,输出一次
                print 'Reading annotation for {:d}/{:d}'.format(
                    i + 1, len(imagenames))
        # save
        print 'Saving cached annotations to {:s}'.format(cachefile)
        with open(cachefile, 'w') as f:
            cPickle.dump(recs, f)#将recs字典存储到annots.pkl文件中
    else:
        # load
        with open(cachefile, 'r') as f:
            recs = cPickle.load(f)#从annots.pkl中读取recs字典

    # extract gt objects for this class 对每张图片的xml获取函数指定类的bbox等。
    class_recs = {}
    npos = 0
    for imagename in imagenames:
        R = [obj for obj in recs[imagename] if obj['name'] == classname]#获取每个文件中某种类别的物体
        bbox = np.array([x['bbox'] for x in R])#抽取bbox
        difficult = np.array([x['difficult'] for x in R]).astype(np.bool)#difficult基本都是0,并将其转为bool型
        det = [False] * len(R)#list中形参len(R)个false
        npos = npos + sum(~difficult)#自增,sum求得的值基本都是0
        class_recs[imagename] = {'bbox': bbox,
                                 'difficult': difficult,
                                 'det': det}#{[imagename] :{'bbox': bbox, 'difficult': difficult,'det': det}}

    # read dets
    detfile = detpath.format(classname)
    with open(detfile, 'r') as f:
        lines = f.readlines()
    if any(lines) == 1:#判断lines是否全为空,如不都为空,返回true
        splitlines = [x.strip().split(' ') for x in lines]#删除空格,并分割 spl=[...,['3152'],['1600'],...]
        image_ids = [x[0] for x in splitlines]#图片的index
        confidence = np.array([float(x[1]) for x in splitlines])#类别置信度
        BB = np.array([[float(z) for z in x[2:]] for x in splitlines])#变为浮点型的bbox

        # sort by confidence
        sorted_ind = np.argsort(-confidence)#返回confidence从大到小的索引值
        sorted_scores = np.sort(-confidence)#将confidence降序排列
        BB = BB[sorted_ind, :]#重排bbox,由大概率到小概率
        image_ids = [image_ids[x] for x in sorted_ind]#对图片进行重排

        # go down dets and mark TPs(true positive) and FPs(false positive)
        nd = len(image_ids)#获取图像数量
        tp = np.zeros(nd)#ndx1的零矩阵
        fp = np.zeros(nd)
        for d in range(nd):
            R = class_recs[image_ids[d]]
            bb = BB[d, :].astype(float)
            ovmax = -np.inf
            BBGT = R['bbox'].astype(float)

            if BBGT.size > 0:
                # compute overlaps
                # intersection
                ixmin = np.maximum(BBGT[:, 0], bb[0])
                iymin = np.maximum(BBGT[:, 1], bb[1])
                ixmax = np.minimum(BBGT[:, 2], bb[2])
                iymax = np.minimum(BBGT[:, 3], bb[3])
                iw = np.maximum(ixmax - ixmin + 1., 0.)
                ih = np.maximum(iymax - iymin + 1., 0.)
                inters = iw * ih

                # union
                uni = ((bb[2] - bb[0] + 1.) * (bb[3] - bb[1] + 1.) +
                       (BBGT[:, 2] - BBGT[:, 0] + 1.) *
                       (BBGT[:, 3] - BBGT[:, 1] + 1.) - inters)

                overlaps = inters / uni
                ovmax = np.max(overlaps)#返回最大重叠率
                jmax = np.argmax(overlaps)#返回最大重合率的索引值

            if ovmax > ovthresh:
                if not R['difficult'][jmax]:
                    if not R['det'][jmax]:
                        tp[d] = 1. #正样本
                        R['det'][jmax] = 1
                    else:
                        fp[d] = 1. #负样本
            else:
                fp[d] = 1.

        # compute precision recall
        fp = np.cumsum(fp)#返回沿给定列的累积和
        tp = np.cumsum(tp)
        rec = tp / float(npos)#Recall=TP/(TP+FN)
        # avoid divide by zero in case the first detection matches a difficult
        # ground truth
        prec = tp / np.maximum(tp + fp, np.finfo(np.float64).eps)#Precision=TP/(TP+FP),
        ap = voc_ap(rec, prec, use_07_metric)
    else:
         rec = -1
         prec = -1
         ap = -1


    return rec, prec, ap
<think>好的,用户想找关于如何用PyTorch复现Faster R-CNN的代码实现教程和示例。首先,我需要回顾一下已有的引用资料,看看哪些资源可以帮助用户。 根据提供的引用,引用[1]和[2]提到了具体的项目地址,其中引用[1]是FasterRCNN-pytorch的实现,引用[2]则是关于在自定义数据集上训练Faster R-CNN的流程。引用[3]和[5]讲解了Faster R-CNN的结构和原理,并提供了使用预训练模型的实例。引用[4]虽然关于Cascade R-CNN,但可能对用户理解目标检测模型的结构有帮助。 用户可能需要分步骤的指导,包括环境配置、代码结构、数据准备、模型训练和测试等。需要确保推荐的代码库是可用的,并且有详细的文档或教程。引用[1]和[2]的项目地址都是GitCode上的镜像,可能需要检查这些项目的活跃度和文档完整性。另外,引用[5]提到的30行代码实现目标检测可能对快速上手有帮助,适合初学者。 用户可能遇到的问题包括如何安装依赖、如何处理自定义数据集、如何调整超参数等。需要确保回答中涵盖这些方面,并引导用户参考具体的项目文档。同时,需要注意PyTorch版本兼容性,不同项目可能依赖不同版本的库,这也是需要提醒用户的点。 另外,用户可能对Faster R-CNN的原理不太熟悉,但根据引用[3]和[5],可以推荐他们阅读相关文章来理解背景知识,这样在复现代码时能更好地理解各个模块的作用。 总结回答的结构应该是先推荐具体的代码库和教程,然后分步骤说明实现流程,包括环境配置、数据准备、模型构建、训练和测试,最后提供相关问题和扩展阅读。需要确保所有提到的资源都有正确的引用标识,并且语言简洁明了,符合中文表达习惯。</think>以下是关于Faster R-CNN PyTorch代码实现的教程及示例解析: --- ### 一、Faster R-CNN PyTorch实现资源推荐 1. **官方实现参考** PyTorch官方提供了预训练的Faster R-CNN模型,可直接调用`torchvision.models.detection.fasterrcnn_resnet50_fpn`实现目标检测[^3][^5]。 2. **开源项目推荐** - **FasterRCNN-pytorch** 该项目实现了完整的Faster R-CNN结构,包含特征提取、RPN网络和检测头模块: ```bash git clone https://gitcode.com/gh_mirrors/fa/FasterRCNN-pytorch ``` 项目结构包含: ``` ├── model/ # 模型定义(Backbone/RPN/RoIHead) ├── datasets/ # 数据加载与预处理 └── train.py # 训练脚本 ```[^1] - **自定义数据集训练** 项目[fasterrcnn-pytorch-training-pipeline](https://gitcode.com/gh_mirrors/fa/fasterrcnn-pytorch-training-pipeline)提供了从数据标注到模型训练的全流程代码,支持COCO/VOC格式数据集[^2]。 --- ### 二、实现步骤详解(以预训练模型为例) #### 1. 环境配置 ```python # 依赖库安装 pip install torch torchvision opencv-python numpy ``` #### 2. 使用预训练模型推理 ```python import torchvision import cv2 # 加载预训练模型 model = torchvision.models.detection.fasterrcnn_resnet50_fpn(pretrained=True) model.eval() # 图像预处理 image = cv2.imread("test.jpg") image_tensor = torchvision.transforms.functional.to_tensor(image) # 推理 with torch.no_grad(): predictions = model([image_tensor]) # 解析结果(类别/置信度/边界框) print(predictions[0]['labels'], predictions[0]['scores'], predictions[0]['boxes']) ``` #### 3. 关键代码模块解析 - **区域提议网络(RPN)** 生成候选区域的核心组件,通过锚点(anchors)和分类/回归分支实现: ```python class RPN(nn.Module): def __init__(self, in_channels): super().__init__() self.conv = nn.Conv2d(in_channels, 512, 3, padding=1) self.cls_logits = nn.Conv2d(512, num_anchors, 1) # 分类分支 self.bbox_pred = nn.Conv2d(512, num_anchors * 4, 1) # 回归分支 ``` --- ### 三、自定义训练流程 1. **数据准备** - 使用`torchvision.datasets.CocoDetection`加载COCO格式数据 - 实现`collate_fn`处理不同尺寸图像批处理 2. **训练脚本** ```python from engine import train_one_epoch import utils # 定义优化器与学习率调度器 params = [p for p in model.parameters() if p.requires_grad] optimizer = torch.optim.SGD(params, lr=0.005, momentum=0.9, weight_decay=0.0005) lr_scheduler = torch.optim.lr_scheduler.StepLR(optimizer, step_size=3, gamma=0.1) # 训练循环 for epoch in range(10): train_one_epoch(model, optimizer, data_loader, device, epoch, print_freq=10) lr_scheduler.step() ``` ---
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