SSD实现

news2024/11/14 3:19:03

一、模型

        此模型主要由基础网络组成,其后是几个多尺度特征块。基本网络用于从输入图像中提取特征,因此它可以使用深度卷积神经网络。

        单发多框检测选用了在分类层之前截断的VGG,现在也常用ResNet替代;可以设计基础网络,使它输出的高和宽较大,使基于该特征图生成的锚框数量较多,可以用来检测尺寸较小的目标。 接下来的每个多尺度特征块将上一层提供的特征图的高和宽缩小(如减半),并使特征图中每个单元在输入图像上的感受野变得更广阔。

1、类别预测层

%matplotlib inline
import torch
import torchvision
from torch import nn
from torch.nn import functional as F
from d2l import torch as d2l


def cls_predictor(num_inputs, num_anchors, num_classes):
    #类别+1是因为加上了背景类别
    return nn.Conv2d(num_inputs, num_anchors * (num_classes + 1),
                     kernel_size=3, padding=1)

2、边界框预测层

def bbox_predictor(num_inputs, num_anchors):
    #边界框预测四个偏移,四条边
    return nn.Conv2d(num_inputs, num_anchors * 4, kernel_size=3, padding=1)

3、连结多尺度的预测

        单发多框检测使用多尺度特征图来生成锚框并预测其类别和偏移量。 在不同的尺度下,特征图的形状或以同一单元为中心的锚框的数量可能会有所不同。 因此,不同尺度下预测输出的形状可能会有所不同。

def forward(x, block):
    return block(x)

        为了将这两个预测输出链接起来以提高计算效率,我们将把这些张量转换为更一致的格式。

def flatten_pred(pred):
    #将通道维移到最后一维,是为了做展平时候同一个像素的框所判断的类是集中在一起的
    return torch.flatten(pred.permute(0, 2, 3, 1), start_dim=1)

def concat_preds(preds):
    return torch.cat([flatten_pred(p) for p in preds], dim=1)

4、高和宽减半块

def down_sample_blk(in_channels, out_channels):
    blk = []
    for _ in range(2):
        blk.append(nn.Conv2d(in_channels, out_channels,
                             kernel_size=3, padding=1))
        blk.append(nn.BatchNorm2d(out_channels))
        blk.append(nn.ReLU())
        in_channels = out_channels
    blk.append(nn.MaxPool2d(2))
    return nn.Sequential(*blk)

5、基本网络块

def base_net():
    blk = []
    num_filters = [3, 16, 32, 64]
    for i in range(len(num_filters) - 1):
        blk.append(down_sample_blk(num_filters[i], num_filters[i+1]))
    return nn.Sequential(*blk)

forward(torch.zeros((2, 3, 256, 256)), base_net()).shape

6、完整的模型

def get_blk(i):
    if i == 0:
        blk = base_net()
    elif i == 1:
        blk = down_sample_blk(64, 128)
    elif i == 4:
        blk = nn.AdaptiveMaxPool2d((1,1))
    else:
        blk = down_sample_blk(128, 128)
    return blk
def blk_forward(X, blk, size, ratio, cls_predictor, bbox_predictor):
    Y = blk(X)
    anchors = d2l.multibox_prior(Y, sizes=size, ratios=ratio)
    cls_preds = cls_predictor(Y)
    bbox_preds = bbox_predictor(Y)
    return (Y, anchors, cls_preds, bbox_preds)
sizes = [[0.2, 0.272], [0.37, 0.447], [0.54, 0.619], [0.71, 0.79],
         [0.88, 0.961]]
ratios = [[1, 2, 0.5]] * 5
num_anchors = len(sizes[0]) + len(ratios[0]) - 1
class TinySSD(nn.Module):
    def __init__(self, num_classes, **kwargs):
        super(TinySSD, self).__init__(**kwargs)
        self.num_classes = num_classes
        idx_to_in_channels = [64, 128, 128, 128, 128]
        for i in range(5):
            # 即赋值语句self.blk_i=get_blk(i)
            setattr(self, f'blk_{i}', get_blk(i))
            setattr(self, f'cls_{i}', cls_predictor(idx_to_in_channels[i],
                                                    num_anchors, num_classes))
            setattr(self, f'bbox_{i}', bbox_predictor(idx_to_in_channels[i],
                                                      num_anchors))

    def forward(self, X):
        anchors, cls_preds, bbox_preds = [None] * 5, [None] * 5, [None] * 5
        for i in range(5):
            # getattr(self,'blk_%d'%i)即访问self.blk_i
            X, anchors[i], cls_preds[i], bbox_preds[i] = blk_forward(
                X, getattr(self, f'blk_{i}'), sizes[i], ratios[i],
                getattr(self, f'cls_{i}'), getattr(self, f'bbox_{i}'))
        anchors = torch.cat(anchors, dim=1)
        cls_preds = concat_preds(cls_preds)
        cls_preds = cls_preds.reshape(
            cls_preds.shape[0], -1, self.num_classes + 1)
        bbox_preds = concat_preds(bbox_preds)
        return anchors, cls_preds, bbox_preds
net = TinySSD(num_classes=1)
X = torch.zeros((32, 3, 256, 256))
anchors, cls_preds, bbox_preds = net(X)

print('output anchors:', anchors.shape)
print('output class preds:', cls_preds.shape)
print('output bbox preds:', bbox_preds.shape)

二、训练模型

1、定义损失函数和评价函数

         第一种有关锚框类别的损失,可以简单地复用之前图像分类问题里一直使用的交叉熵损失函数来计算; 第二种有关正类锚框偏移量的损失:预测偏移量是一个回归问题

cls_loss = nn.CrossEntropyLoss(reduction='none')
#因为L2是平方,可能会特别大,我们就用绝对值的L1
bbox_loss = nn.L1Loss(reduction='none')

def calc_loss(cls_preds, cls_labels, bbox_preds, bbox_labels, bbox_masks):
    batch_size, num_classes = cls_preds.shape[0], cls_preds.shape[2]
    cls = cls_loss(cls_preds.reshape(-1, num_classes),
                   cls_labels.reshape(-1)).reshape(batch_size, -1).mean(dim=1)
    bbox = bbox_loss(bbox_preds * bbox_masks,
                     bbox_labels * bbox_masks).mean(dim=1)
    return cls + bbox
def cls_eval(cls_preds, cls_labels):
    # 由于类别预测结果放在最后一维,argmax需要指定最后一维。
    return float((cls_preds.argmax(dim=-1).type(
        cls_labels.dtype) == cls_labels).sum())

def bbox_eval(bbox_preds, bbox_labels, bbox_masks):
    return float((torch.abs((bbox_labels - bbox_preds) * bbox_masks)).sum())

2、训练模型

num_epochs, timer = 20, d2l.Timer()
animator = d2l.Animator(xlabel='epoch', xlim=[1, num_epochs],
                        legend=['class error', 'bbox mae'])
net = net.to(device)
for epoch in range(num_epochs):
    # 训练精确度的和,训练精确度的和中的示例数
    # 绝对误差的和,绝对误差的和中的示例数
    metric = d2l.Accumulator(4)
    net.train()
    for features, target in train_iter:
        timer.start()
        trainer.zero_grad()
        X, Y = features.to(device), target.to(device)
        # 生成多尺度的锚框,为每个锚框预测类别和偏移量
        anchors, cls_preds, bbox_preds = net(X)
        # 为每个锚框标注类别和偏移量
        bbox_labels, bbox_masks, cls_labels = d2l.multibox_target(anchors, Y)
        # 根据类别和偏移量的预测和标注值计算损失函数
        l = calc_loss(cls_preds, cls_labels, bbox_preds, bbox_labels,
                      bbox_masks)
        l.mean().backward()
        trainer.step()
        metric.add(cls_eval(cls_preds, cls_labels), cls_labels.numel(),
                   bbox_eval(bbox_preds, bbox_labels, bbox_masks),
                   bbox_labels.numel())
    cls_err, bbox_mae = 1 - metric[0] / metric[1], metric[2] / metric[3]
    animator.add(epoch + 1, (cls_err, bbox_mae))
print(f'class err {cls_err:.2e}, bbox mae {bbox_mae:.2e}')
print(f'{len(train_iter.dataset) / timer.stop():.1f} examples/sec on '
      f'{str(device)}')

三、预测目标

#根据锚框及其预测偏移量得到预测边界框,通过非极大值抑制来移除相似的预测边界框
def predict(X):
    net.eval()
    anchors, cls_preds, bbox_preds = net(X.to(device))
    cls_probs = F.softmax(cls_preds, dim=2).permute(0, 2, 1)
    output = d2l.multibox_detection(cls_probs, bbox_preds, anchors)
    #筛选有效结果
    idx = [i for i, row in enumerate(output[0]) if row[0] != -1]
    return output[0, idx]

output = predict(X)
#筛选所有置信度不低于0.9的边界框
def display(img, output, threshold):
    d2l.set_figsize((5, 5))
    fig = d2l.plt.imshow(img)
    for row in output:
        score = float(row[1])
        if score < threshold:
            continue
        h, w = img.shape[0:2]
        bbox = [row[2:6] * torch.tensor((w, h, w, h), device=row.device)]
        d2l.show_bboxes(fig.axes, bbox, '%.2f' % score, 'w')

display(img, output.cpu(), threshold=0.9)

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1934001.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【LeetCode】162. 寻找峰值

1. 题目 2. 分析 这道题的难点有二&#xff1a;第一&#xff0c;知道用二分法求解&#xff1b;第二&#xff0c;二分判断的标准是什么&#xff1f;传统的题目的二分标注都是跟某个固定的值做比较&#xff0c;但是此题不然。此题的比较对象是相邻的元素。 不要硬凭自己的脑子…

spring是如何解决循环依赖的,为什么不是两级

1. Spring使用三级缓存来解决循环依赖问题 Spring使用三级缓存来解决循环依赖问题&#xff0c;‌而不是使用两级缓存。‌ 在Spring框架中&#xff0c;‌解决循环依赖的关键在于正确地管理Bean的生命周期和依赖关系。‌循环依赖指的是两个或多个Bean相互依赖&#xff0c;‌如果…

FastApi地理坐标数据存取实践

说明&#xff1a; 应用Pydantic Model 验证/出入 数据&#xff0c; SqlAlchemy Model数据实体&#xff0c;Fastapi提供API机制支持。数据表的坐标字段采用Mysql的GEOMETRY类型目前还没成功使用Pydantic的Coordinate类型&#xff0c;待后续改良 要点&#xff1a; 输出的结果是…

多级表头固定列问题

父级的width&#xff0c;是需要固定的列的width的总和 参考&#xff1a; el-table 多级表头下对应列的固定

Android Studio 不再支持windows 7

Android Studio 一打开就报错&#xff1a; 无法找到入口 无法定位程序输入点 CreateAppContainerProfle 于动态链接库USERENV.dII 上。 截图如下&#xff1a; 经调查&#xff0c;是因为系统版本不兼容。 我目前的电脑环境&#xff1a;windows 7,但是现在的Android Studio要…

leetcode145. 二叉树的后序遍历,递归法+迭代法,全过程图解+步步解析,一点点教会你迭代法后序遍历

leetcode145. 二叉树的后序遍历&#xff0c;递归法迭代法 给你一棵二叉树的根节点 root &#xff0c;返回其节点值的 后序遍历 。 示例 1&#xff1a; 输入&#xff1a;root [1,null,2,3] 输出&#xff1a;[3,2,1] 示例 2&#xff1a; 输入&#xff1a;root [] 输出&#…

Java学习高级四

JDK8开始&#xff0c;接口新增了三种形式的方法 接口的多继承 内部类 成员内部类 静态内部类 局部内部类 匿名内部类 import javax.swing.*; import java.awt.event.ActionEvent;public class Test {public static void main(String[] args) {// 扩展 内部类在开发中的真实使用…

H264解码器实现-帧间预测之MV预测

1.前言 本文章所说的MV预测是指计算当前块MV向量的预测值&#xff0c;该值与码流中传输的MV残差值相加即可得到实际的MV向量。请注意&#xff0c;在某些宏块类型的某种情况下是不需要进行MV预测的&#xff0c;他们的MV可以通过其他方法得出&#xff0c;本文只介绍MV预测过程。…

21.x86游戏实战-实现注入器

免责声明&#xff1a;内容仅供学习参考&#xff0c;请合法利用知识&#xff0c;禁止进行违法犯罪活动&#xff01; 本次游戏没法给 内容参考于&#xff1a;微尘网络安全 工具下载&#xff1a; 链接&#xff1a;https://pan.baidu.com/s/1rEEJnt85npn7N38Ai0_F2Q?pwd6tw3 提…

C++:模板编程入门

什么是模板编程 假设我们需要实现对整形、浮点型、双精度型数据的交换函数&#xff0c;一般情况我们需要重载三个函数&#xff0c;但是使用模板&#xff0c;我们使用一个函数就能解决。 函数在编译时进行重载。 #include <iostream>using namespace std;template <t…

leetcode热题100.分割等和子集(动态规划)

分割等和子集 Problem: 416. 分割等和子集 思路 我选择使用动态规划的方法来解题。我们需要判断是否可以将数组分割成两个子集&#xff0c;使得这两个子集的和相等。这个问题可以转化为在数组中找到一个子集&#xff0c;使得其和等于数组总和的一半。 解题过程 首先&#xf…

Linux常见配置

linux 常见配置 一、配置固定IP, 主机名映射二、配置环境变量三、vim配置四、ssh配置 一、配置固定IP, 主机名映射 1、修改主机名 hostnamectl set-hostname xxx2、Centos配置固定IP 使用vim编辑/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33文件&#xff0c;填入下图信息 …

SpringCloud教程 | 第九篇: 使用API Gateway

1、参考资料 SpringCloud基础篇-10-服务网关-Gateway_springcloud gateway-CSDN博客 2、先学习路由&#xff0c;参考了5.1 2.1、建了一个cloudGatewayDemo&#xff0c;这是用来配置网关的工程&#xff0c;配置如下&#xff1a; http://localhost:18080/aaa/name 该接口代码如…

c++初阶知识——内存管理与c语言内存管理对比

目录 前言&#xff1a; 1.c&#xff0b;&#xff0b;内存管理方式 1.1 new和delete操作自定义类型 2.operator new与operator delete函数 2.1 operator new与operator delete函数 3.new和delete的实现原理 3.1 内置类型 3.2 自定义类型 new的原理 delete的原理 new…

浅谈数学模型在UGC/AIGC游戏数值配置调参中的应用(AI智能体)

浅谈数学模型在UGC/AIGC游戏数值配置调参中的应用 ygluu 卢益贵 关键词&#xff1a;UGC、AIGC、AI智能体、大模型、数学模型、游戏数值调参、游戏策划 一、前言 在策划大大群提出《游戏工厂&#xff1a;AI&#xff08;AIGC/ChatGPT&#xff09;与流程式游戏开发》讨论之后就…

ctfshow-web入门-php特性(web127-web131)

目录 1、web127 2、web128 3、web129 4、web130 5、web131 1、web127 代码审计&#xff1a; $ctf_show md5($flag); 将 $flag 变量进行 MD5 哈希运算&#xff0c;并将结果赋值给 $ctf_show。 $url $_SERVER[QUERY_STRING]; 获取当前请求的查询字符串&#xff08;que…

[职场] MARKETINGSPECIALIST是什么 #笔记#微信#知识分享

MARKETINGSPECIALIST是什么 MARKETINGSPECIALIST&#xff0c;即市场营销专员&#xff0c;他们需要具备一定的专业知识和技能&#xff0c;以适应快速变化的市场环境。接下来&#xff0c;我们将详细探讨这个职位的工作内容、必备技能以及发展前景。 一、MARKETINGSPECIALIST是什么…

机器学习西瓜书笔记(二)

机器学习西瓜书笔记二 第二章(chapter 2) 模型评估与选择 (参考机器学习西瓜书)第一节(section 1)经验误差与过拟合第二节(section 2)评估方法留出法交叉验证法自助法调参与最终模型第三节(section 3)性能度量错误率与精度查准率与查全率ROC与AUC代价敏感错误率与代价…

软件测试之白盒测试与黑盒测试详解

&#x1f345; 视频学习&#xff1a;文末有免费的配套视频可观看 &#x1f345; 点击文末小卡片 &#xff0c;免费获取软件测试全套资料&#xff0c;资料在手&#xff0c;涨薪更快 一、软件测试基本分类 一般地&#xff0c;我们将软件测试活动分为以下几类&#xff1a;黑盒测试…

【BUG】已解决:IndexError: list index out of range

已解决&#xff1a;IndexError: list index out of range 欢迎来到英杰社区https://bbs.csdn.net/topics/617804998 欢迎来到我的主页&#xff0c;我是博主英杰&#xff0c;211科班出身&#xff0c;就职于医疗科技公司&#xff0c;热衷分享知识&#xff0c;武汉城市开发者社区主…