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Zhang-Jing-Xuan/YoloV3SPP

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YOLOv3 SPP

1 环境配置:

  • Python3.6或者3.7
  • Pytorch1.6(注意:必须是1.6.0或以上,因为使用官方提供的混合精度训练1.6.0后才支持)
  • pycocotools(Linux: pip install pycocotools;
    Windows: pip install pycocotools-windows(不需要额外安装vs))
  • 更多环境配置信息,请查看requirements.txt文件
  • 最好使用GPU训练

2 文件结构:

  ├── cfg: 配置文件目录
  │    ├── hyp.yaml: 训练网络的相关超参数
  │    └── yolov3-spp.cfg: yolov3-spp网络结构配置 
  │ 
  ├── data: 存储训练时数据集相关信息缓存
  │    └── pascal_voc_classes.json: pascal voc数据集标签
  │ 
  ├── runs: 保存训练过程中生成的所有tensorboard相关文件
  ├── build_utils: 搭建训练网络时使用到的工具
  │     ├── datasets.py: 数据读取以及预处理方法
  │     ├── img_utils.py: 部分图像处理方法
  │     ├── layers.py: 实现的一些基础层结构
  │     ├── parse_config.py: 解析yolov3-spp.cfg文件
  │     ├── torch_utils.py: 使用pytorch实现的一些工具
  │     └── utils.py: 训练网络过程中使用到的一些方法
  │
  ├── train_utils: 训练验证网络时使用到的工具(包括多GPU训练以及使用cocotools)
  ├── weights: 所有相关预训练权重(下面会给出百度云的下载地址)
  ├── model.py: 模型搭建文件
  ├── train.py: 针对单GPU或者CPU的用户使用
  ├── train_multi_GPU.py: 针对使用多GPU的用户使用
  ├── trans_voc2yolo.py: 将voc数据集标注信息(.xml)转为yolo标注格式(.txt)
  ├── calculate_dataset.py: 1)统计训练集和验证集的数据并生成相应.txt文件
  │                         2)创建data.data文件
  │                         3)根据yolov3-spp.cfg结合数据集类别数创建my_yolov3.cfg文件
  └── predict_test.py: 简易的预测脚本,使用训练好的权重进行预测测试
  │                      
  └── train_predict.ipynb:解压缩,训练,预测,TensorBoard使用方法

3 训练数据的准备以及目录结构

  • 这里建议标注数据时直接生成yolo格式的标签文件.txt,推荐使用免费开源的标注软件(支持yolo格式),https://github.com/tzutalin/labelImg
  • 如果之前已经标注成pascal voc的.xml格式了也没关系,我写了个voc转yolo格式的转化脚本,下面会讲怎么使用
  • 将自己数据集中的图像大小缩放到与coco数据集一致(图像预处理算法决定的)
  • 测试图像时最好将图像缩放到32的倍数
  • 标注好的数据集请按照以下目录结构进行摆放:
├── my_yolo_dataset 自定义数据集根目录
│         ├── train   训练集目录
│         │     ├── images  训练集图像目录
│         │     └── labels  训练集标签目录 
│         └── val    验证集目录
│               ├── images  验证集图像目录
│               └── labels  验证集标签目录            

4 利用标注好的数据集生成一系列相关准备文件,为了方便我写了个脚本,通过脚本可直接生成。也可参考原作者的教程

├── data 利用数据集生成的一系列相关准备文件目录
│    ├── my_train_data.txt:  该文件里存储的是所有训练图片的路径地址
│    ├── my_val_data.txt:  该文件里存储的是所有验证图片的路径地址
│    ├── my_data_label.names:  该文件里存储的是所有类别的名称,一个类别对应一行(这里会根据```.json```文件自动生成)
│    └── my_data.data:  该文件里记录的是类别数类别信息、train以及valid对应的txt文件

4.1 将VOC标注数据转为YOLO标注数据(如果你的数据已经是YOLO格式了,可跳过该步骤)

  • 使用trans_voc2yolo.py脚本进行转换,并在./data/文件夹下生成my_data_label.names标签文件,
  • 执行脚本前,需要根据自己的路径修改以下参数
# voc数据集根目录以及版本
voc_root = "/home/mist/VOCdevkit"
voc_version = "VOC2012"

# 转换的训练集以及验证集对应txt文件,对应VOCdevkit/VOC2012/ImageSets/Main文件夹下的txt文件
train_txt = "train.txt"
val_txt = "val.txt"

# 转换后的文件保存目录
save_file_root = "/home/mist/yolov3_spp/data/my_yolo_dataset"

# label标签对应json文件
label_json_path = '/home/mist/yolov3_spp/data/pascal_voc_classes.json'
  • 生成的my_data_label.names标签文件格式如下
aeroplane
bicycle
bird
boat
bottle
bus
...

4.2 根据摆放好的数据集信息生成一系列相关准备文件

  • 使用calculate_dataset.py脚本生成my_train_data.txt文件、my_val_data.txt文件以及my_data.data文件,并生成新的my_yolov3.cfg文件
  • 执行脚本前,需要根据自己的路径修改以下参数
# 训练集的labels目录路径
train_annotation_dir = "/home/mist/yolov3_spp/data/my_yolo_dataset/train/labels"
# 验证集的labels目录路径
val_annotation_dir = "/home/mist/yolov3_spp/data/my_yolo_dataset/val/labels"
# 上一步生成的my_data_label.names文件路径(如果没有该文件,可以自己手动编辑一个txt文档,然后重命名为.names格式即可)
classes_label = "/home/mist/yolov3_spp/data/my_data_label.names"
# 原始yolov3-spp.cfg网络结构配置文件
cfg_path = "/home/mist/yolov3_spp/cfg/yolov3-spp.cfg"

5 预训练权重下载地址(下载后放入weights文件夹中):

6 数据集,本例程使用的是PASCAL VOC2012数据集

7 使用方法

  • 确保提前准备好数据集
  • 确保提前下载好对应预训练模型权重
  • 若要使用单GPU训练或者使用CPU训练,直接使用train.py训练脚本
  • 若要使用多GPU训练,使用python -m torch.distributed.launch --nproc_per_node=8 --use_env train_multi_GPU.py指令,nproc_per_node参数为使用GPU数量
  • 运行train_predict.ipynb相关代码

YOLOv3 SPP框架图

yolov3spp 图片来源:https://github.com/WZMIAOMIAO/deep-learning-for-image-processing/raw/master/pytorch_object_detection/yolov3_spp/yolov3spp.png

8 测试结果

result

9 参考链接

PascalVOC数据集介绍以及使用自己的数据集进行训练: https://b23.tv/F1kSCK

YOLOv3 SPP网络原理: https://www.bilibili.com/video/BV1yi4y1g7ro?p=3

YOLOv3 SPP代码的分析: https://www.bilibili.com/video/BV1t54y1C7ra

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