GitHub开源130+Stars：手把手教你复现基于PPYOLO系列的目标检测算法

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  新智元报道  

作者：咩咩2013

编辑：LRS

【新智元导读】还在愁没法入门目标检测？这个仓库一定得看看！作者复现了多个知名算法，训练记录都能查看。而且性能和原版持平，多机八卡也能跑！预告：居家办公让虚拟人来作伴？欢迎预约直播，教你如何从0到1自己创建一个！

目标检测是计算机视觉领域的基础任务，没个称手的Model Zoo怎么行？

 

今天给大家安利一个简单好用的目标检测的算法模型库miemiedetection，目前在GitHub已斩获130+颗star

 

代码链接：https://github.com/miemie2013/miemiedetection

 

miemiedetection是基于YOLOX进行二次开发的个人检测库，还支持PPYOLO、PPYOLOv2、PPYOLOE、FCOS等算法。

 

得益于YOLOX的优秀架构，miemiedetection里的算法训练速度都非常快，数据读取不再是训练速度的瓶颈。

 

代码开发使用的深度学习框架为pyTorch，实现了可变形卷积DCNv2、Matrix NMS等高难度算子，支持单机单卡、单机多卡、多机多卡训练模式（多卡训练模式建议使用Linux系统），支持Windows、Linux系统。

 

并且由于miemiedetection是一个不需要安装的检测库，用户可以直接更改其代码改变执行逻辑，所以向库中添加新算法也很容易。

 

作者表示未来还会加入更多的算法支持（还有女装）。

 

 

算法如假包换

复现模型，最重要的就是准确率要跟原版的基本相同。

 

先看PPYOLO、PPYOLOv2、PPYOLOE这三个模型，作者均经过了loss对齐、梯度对齐的实验。

 

 

为了保留证据，在源码中还可以看到注释掉的读写*.npz 的部分，都是做对齐实验遗留的代码。

 

并且作者还详细记录了性能对齐的过程，对于新手来说，照着这条路走一遍，也是一个不错的学习过程！

 

 

全部的训练日志也都记录保存在仓库中，足以证明复现PPYOLO系列算法的正确性！

 

 

最后的训练结果显示，复现的PPYOLO算法和原版仓库具有一样的损失、一样的梯度。

 

另外，作者也试着用原版仓库和miemiedetection迁移学习voc2012数据集，也获得了一样的精度（使用了相同的超参数）。

 

和原版实现一样，使用了同样的学习率、同样的学习率衰减策略warm_piecewisedecay（PPYOLO和PPYOLOv2使用）和warm_cosinedecay（PPYOLOE使用）、同样的指数滑动平均EMA、同样的数据预处理方式、同样的参数L2权重衰减、同样的损失、同样的梯度、同样的预训练模型，迁移学习得到了同样的精度。

 

实验做得足，测试做得多，保证大家有美好的使用体验！

 

不要998，也不要98，只要点个star，所有目标检测算法免费带回家！

 

模型下载与转换

想跑通模型，参数很重要，作者提供了转换好的预训练pth权重文件，可以通过百度网盘直接下载。

 

链接：https://pan.baidu.com/s/1ehEqnNYKb9Nz0XNeqAcwDw

提取码：qe3i

 

或者按照下面的步骤获取：

 

第一步，下载权重文件，项目根目录下执行（即下载文件，Windows用户可以用迅雷或浏览器下载wget后面的链接，这里为了展现美观，只以ppyoloe_crn_l_300e_coco为例）：

 

 

注意，带有pretrained字样的模型是在ImageNet上预训练的骨干网路，PPYOLO、PPYOLOv2、PPYOLOE加载这些权重以训练COCO数据集。其余为COCO上的预训练模型。

 

第二步，转换权重，项目根目录下执行：

 

 

其中各个参数的含义为：

 

- -f表示的是使用的配置文件；

- -c表示的是读取的源权重文件；

- -oc表示的是输出（保存）的pytorch权重文件；

- -nc表示的是数据集的类别数；

- --only_backbone为True时表示只转换骨干网络的权重；

 

执行完毕后就会在项目根目录下获得转换好的*.pth权重文件。

 

手把手教学

在下面的命令中，大部分都会使用模型的配置文件，所以一开始就有必要先详细解释配置文件。

 

mmdet.exp.base_exp.BaseExp为配置文件基类，是一个抽象类，声明了一堆抽象方法，如get_model()表示如何获取模型，get_data_loader()表示如何获取训练的dataloader，get_optimizer()表示如何获取优化器等等。

 

mmdet.exp.datasets.coco_base.COCOBaseExp是数据集的配置，继承了BaseExp，它只给出数据集的配置。该仓库只支持COCO标注格式的数据集的训练！

 

其它标注格式的数据集，需要先转换成COCO标注格式，才能训练（支持太多标注格式的话，工作量太大）。可以通过miemieLabels将自定义的数据集转换成COCO的标注格式。所有的检测算法配置类都会继承COCOBaseExp，表示所有的检测算法共用同样的数据集的配置。

 

COCOBaseExp的配置项有：

 

 

其中，

 

- self.num_classes表示的是数据集的类别数；

- self.data_dir表示的是数据集的根目录；

- self.cls_names表示的是数据集的类别名文件路径，是一个txt文件，一行表示一个类别名。如果是自定义数据集，需要新建一个txt文件并编辑好类别名，再修改self.cls_names指向它；

- self.ann_folder表示的是数据集的注解文件根目录，需要位于self.data_dir目录下；

- self.train_ann表示的是数据集的训练集的注解文件名，需要位于self.ann_folder目录下；

- self.val_ann表示的是数据集的验证集的注解文件名，需要位于self.ann_folder目录下；

- self.train_image_folder表示的是数据集的训练集的图片文件夹名，需要位于self.data_dir目录下；

- self.val_image_folder表示的是数据集的验证集的图片文件夹名，需要位于self.data_dir目录下；

 

对于VOC 2012数据集，则需要修改数据集的配置为：

 

 

另外，你也可以像exps/ppyoloe/ppyoloe_crn_l_voc2012.py中一样，在子类中修改self.num_classes、self.data_dir这些数据集的配置，这样COCOBaseExp的配置就被覆盖掉（无效）了。

 

将前面提到的模型下载好后，在VOC2012数据集的self.data_dir目录下新建一个文件夹annotations2，把voc2012_train.json、voc2012_val.json放进这个文件夹。

 

最后，COCO数据集、VOC2012数据集、本项目的放置位置应该是这样：

 

 

数据集根目录和miemiedetection-master是同一级目录。我个人非常不建议把数据集放在miemiedetection-master里，那样的话PyCharm打开会巨卡无比；而且，多个项目（如mmdetection、PaddleDetection、AdelaiDet）共用数据集时，可以做到数据集路径和项目名无关。

 

mmdet.exp.ppyolo.ppyolo_method_base.PPYOLO_Method_Exp是实现具体算法所有抽象方法的类，继承了COCOBaseExp，它实现了所有抽象方法。

 

exp.ppyolo.ppyolo_r50vd_2x.Exp是PPYOLO算法的Resnet50Vd模型的最终配置类，继承了PPYOLO_Method_Exp；

 

PPYOLOE的配置文件也是类似这样的结构。

 

预测

首先，如果输入的数据为一张图片，则在项目根目录下执行：

 

 

其中各个参数的含义为：

 

- -f表示的是使用的配置文件；

- -c表示的是读取的权重文件；

- --path表示的是图片的路径；

- --conf表示的是分数阈值，只会画出高于这个阈值的预测框；

- --tsize表示的是预测时将图片Resize成--tsize的分辨率；

 

预测完成后控制台会打印结果图片的保存路径，用户可打开查看。如果是使用训练自定义数据集保存的模型进行预测，修改-c为你的模型的路径即可。

 

如果预测的是一个文件夹下的所有图片，则在项目根目录下执行：

 

 

将--path修改为对应图片文件夹的路径即可。

 

训练COCO2017数据集

如果读取ImageNet预训练骨干网络训练COCO数据集，则在项目根目录下执行：

 

 

一条命令直接启动单机八卡训练，当然了，前提是你真的有一台单机8卡的超算。

 

其中各个参数的含义为：

 

-f表示的是使用的配置文件；

-d表示的是显卡数量；

-b表示的是训练时的批大小（所有卡的）；

-eb表示的是评估时的批大小（所有卡的）；

-c表示的是读取的权重文件；

--fp16，自动混合精度训练；

--num_machines，机器数量，建议单机多卡训练；

--resume表示的是是否是恢复训练；

训练自定义数据集

建议读取COCO预训练权重进行训练，因为收敛快。

 

以上述的VOC2012数据集为例，对于ppyolo_r50vd模型，如果是1机1卡，输入下述命令开始训练：

 

 

如果训练因为某些原因中断，想要读取之前保存的模型恢复训练，只要修改-c为想要读取模型的路径，再加上--resume参数即可。

 

如果是2机2卡，即每台机上1张卡，在0号机输入以下命令：

 

 

并在1号机输入以下命令：

 

 

只需要把上面2条命令的192.168.0.107改成0号机的局域网ip即可。

 

如果是1机2卡，则输入下面的命令即可开始训练：

 

 

迁移学习VOC2012数据集，实测ppyolo_r50vd_2x的AP(0.50:0.95)可以到达0.59+、AP(0.50)可以到达0.82+、AP(small)可以到达0.18+。不管是单卡还是多卡，都能得到这个结果。

 

迁移学习时和PaddleDetection获得了一样的精度、一样的收敛速度，二者的训练日志位于train_ppyolo_in_voc2012文件夹下。

 

如果是ppyoloe_l模型，在单机输入下面的命令即可开始训练（冻结了骨干网络）

 

 

迁移学习VOC2012数据集，实测ppyoloe_l的AP(0.50:0.95)可以到达0.66+、AP(0.50)可以到达0.85+、AP(small)可以到达0.28+。

 

评估

命令和具体的参数如下。

 

 

在项目根目录下运行结果为：

 

 

转换权重后精度有一点损失，大约为0.4%。

参考资料：

https://www.zhihu.com/people/mie-mie-2013

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