如何利用cocoapi评估模型在coco数据集上的AP

本文介绍如何使用Python调用COCO API评估目标检测模型的准确率(AP),并提供了一个实例脚本,展示了如何设置输入参数、运行评估及查看结果。

目前绝大多数目标检测算法都使用coco数据集进行模型评估。那么如何验证sota模型的是否达到paper给出的AP,或者自己的数据増广策略、训练调参等是否能提升模型的AP?cocoapi提供了接口!

下面给出使用python调用cocoapi流程和实例:

  • 首先切换到 PythonAPI路径下,然后make
  • 在PythonAPI路径下新建脚本文件:evaluate.py
    脚本代码:
# -*- coding:utf-8 -*-
from pycocotools.coco import COCO 
from pycocotools.cocoeval import COCOeval 
import numpy as np 
import skimage.io as io 
import pylab,json 

if __name__ == "__main__":
    parser = argparse.ArgumentParser()
    parser.add_argument("-g", "--gt", type=str, help="Assign the groud true path.", default=None)
    parser.add_argument("-d", "--dt", type=str, help="Assign the detection result path.", default=None)
    args = parser.parse_args()
    
    cocoGt = COCO(args.gt)
    cocoDt = cocoGt.loadRes(args.dt)
    cocoEval = COCOeval(cocoGt, cocoDt, "bbox")
    cocoEval.evaluate()
    cocoEval.accumulate()
    cocoEval.summarize()

脚本跑完后,会打印出汇总结果,如下图:

### 如何在 COCO 数据集上对模型进行评估 #### 评估方法 COCO 数据集提供了官方的 Python API 工具 `pycocotools`,用于计算目标检测和实例分割任务中的评价指标。通过该工具,可以方便地验证模型的表现是否达到了论文中报告的结果,或者测试自定义的数据增强策略、超参数调整等对 AP 的影响[^1]。 要完成这一过程,通常需要以下几个部分的工作: 1. **准备预测结果** 预测结果应按照 COCO 格式存储为 JSON 文件。对于目标检测任务,JSON 文件的内容应该包含每张图片的目标类别、边界框坐标以及置信度分数。例如: ```json [ { "image_id": 1, "category_id": 2, "bbox": [97, 12, 150, 180], "score": 0.95 }, ... ] ``` 2. **加载标注文件与预测文件** 使用 `pycocotools.cocoeval.COCOEval` 类来加载真实标签(ground truth)和预测结果。以下是代码示例: ```python from pycocotools.coco import COCO from pycocotools.cocoeval import COCOeval # 加载真实的标注文件 coco_gt = COCO('path/to/annotations.json') # 加载模型生成的预测结果 coco_dt = coco_gt.loadRes('path/to/results.json') # 初始化评估coco_eval = COCOeval(cocoGt=coco_gt, cocoDt=coco_dt, iouType='bbox') # 'segm' 表示实例分割 ``` 3. **运行评估并获取结果** 调用 `evaluate()` 和 `accumulate()` 方法执行评估,并最终打印详细的统计信息。 ```python coco_eval.evaluate() coco_eval.accumulate() coco_eval.summarize() # 输出主要的平均精度 (AP) 指标 ``` --- #### 评估指标 COCO 提供了一套全面的评估标准,这些指标能够衡量模型在多个维度上的表现。主要包括以下几类: 1. **平均精确率 (Average Precision, AP)** 平均精确率是核心指标之一,表示在整个 IoU 阈值范围内的综合性能。具体来说,COCO 定义了多种 AP 变体: - **AP**: 整个 IoU 范围 `[0.5:0.05:0.95]` 上的平均精确率。 - **AP@IoU=0.50**: 当 IoU 阈值固定为 0.50 时的 AP 值。 - **AP@IoU=0.75**: 当 IoU 阈值固定为 0.75 时的 AP 值。 - **APS**, **APM**, **APL**: 分别对应小型物体 (`area < 32^2`)、中型物体 (`32^2 ≤ area < 96^2`) 和大型物体 (`area ≥ 96^2`) 的 AP 值。 2. **平均召回率 (Average Recall, AR)** 平均召回率反映了模型在不同最大检测数下的整体覆盖能力。同样有多种变体: - **ARmax=1**: 单次检测的最大召回率。 - **ARmax=10**: 最多允许 10 次检测情况下的召回率。 - **ARmax=100**: 最多允许 100 次检测情况下的召回率。 上述所有指标共同构成了一个标准化框架,使得不同的目标检测算法可以在公平条件下被比较[^2]。 --- #### 实际应用案例 假设有一个预训练好的 Faster R-CNN 模型,在 COCO 测试集上进行了推理并保存了预测结果到 `results.json` 中,则可以通过如下方式快速获得其 AP 性能: ```python from pycocotools.coco import COCO from pycocotools.cocoeval import COCOeval # 设置路径 ann_file = '/path/to/coco_annotations.json' res_file = '/path/to/faster_rcnn_results.json' # 创建 COCO 对象 coco_gt = COCO(ann_file) # 加载预测结果 coco_dt = coco_gt.loadRes(res_file) # 执行评估 coco_eval = COCOeval(cocoGt=coco_gt, cocoDt=coco_dt, iouType='bbox') coco_eval.params.imgIds = sorted(coco_gt.getImgIds()) # 获取图像 ID 列表 coco_eval.evaluate() coco_eval.accumulate() coco_eval.summarize() print(f"Faster R-CNN Model's Average Precision (AP): {coco_eval.stats[0]}") ``` 此脚本会输出模型的整体 AP 值以及其他子项指标。 ---
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