眼镜识别数据集类别和数量已经在文档中说明，训练集和验证集共2200，g是眼镜，ng是没有眼镜。

news2024/11/24 13:41:40

眼镜识别数据集
类别和数量已经在文档中说明，训练集和验证集共2200，g是眼镜，ng是没有眼镜。

眼镜识别数据集 (Glasses Detection Dataset)

规模

图像数量：2200张图像（训练集和验证集）。
类别：2类
- g (有眼镜)：包含戴眼镜的人脸图像。
- ng (无眼镜)：包含未戴眼镜的人脸图像。

数据划分

训练集 (Train)：通常占总数据的80%左右，约1760张图像。
验证集 (Validation)：通常占总数据的20%左右，约440张图像。

类别和数量

g (有眼镜)：假设为1100张图像。
ng (无眼镜)：假设为1100张图像。

标注格式

标注文件格式：二分类任务，可以使用简单的标签文件（如CSV或TXT格式），也可以使用更复杂的COCO或PASCAL VOC格式。这里我们假设使用简单的标签文件。
标注内容：
- 每个图像对应的标签文件中只有一个整数，表示该图像是有眼镜还是无眼镜。
- 1 表示有眼镜 (g)。
- 0 表示无眼镜 (ng)。

示例标签文件内容：

image_id, label
0001.jpg, 1
0002.jpg, 0
...

数据特点

高质量与高分辨率：所有图像均为高分辨率，适合进行精细的面部特征检测。
多样性和复杂性：图像覆盖了不同年龄、性别、种族、光照条件和背景环境，增加了模型的泛化能力。
详尽标注：每个图像都附有准确的标签，确保了训练数据的质量。

应用领域

人脸识别：在人脸识别系统中，识别用户是否佩戴眼镜，以提高识别准确性。
安全监控：在安全监控系统中，自动检测人员是否佩戴眼镜，辅助身份验证。
智能零售：在智能零售场景中，根据顾客是否佩戴眼镜推荐相应的产品或服务。
虚拟试戴：在虚拟试戴应用中，检测用户是否佩戴眼镜，以便提供更好的虚拟试戴体验。

实现示例

以下是一个简化的Python脚本框架，展示如何使用PyTorch来训练这个数据集。我们将使用一个简单的卷积神经网络（CNN）来进行二分类任务。

1. 安装依赖库

首先，确保安装了必要的依赖库。可以在项目目录中的requirements.txt文件中列出这些依赖库，然后运行以下命令进行安装：

pip install -r requirements.txt

torch==1.10.0
torchvision==0.11.1
pandas==1.3.4
opencv-python-headless==4.5.4.60
albumentations==1.1.0

2. 准备数据集

假设你的数据集结构如下：

glasses_detection/
├── images/
│   ├── train/
│   └── val/
└── labels.csv

labels.csv 文件内容示例：

image_id, label
train/0001.jpg, 1
train/0002.jpg, 0
val/0001.jpg, 1
val/0002.jpg, 0
...

3. 创建数据加载器

定义一个自定义的数据集类，并创建数据加载器。

import os
import pandas as pd
import cv2
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader
from torchvision.transforms import Compose, ToTensor, Normalize, Resize
from albumentations import HorizontalFlip, RandomBrightnessContrast, ShiftScaleRotate
from albumentations.pytorch import ToTensorV2

# 自定义数据集类
class GlassesDataset(Dataset):
    def __init__(self, image_dir, labels_file, transform=None):
        self.image_dir = image_dir
        self.labels = pd.read_csv(labels_file)
        self.transform = transform

    def __len__(self):
        return len(self.labels)

    def __getitem__(self, idx):
        img_path = os.path.join(self.image_dir, self.labels.iloc[idx, 0])
        image = cv2.imread(img_path)
        image = cv2.cvtColor(image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
        label = self.labels.iloc[idx, 1]

        if self.transform:
            transformed = self.transform(image=image)
            image = transformed['image']

        return image, label

# 图像预处理
def get_transforms():
    """构建预处理函数"""
    _transform = [
        Resize(height=224, width=224, interpolation=cv2.INTER_LINEAR),
        HorizontalFlip(p=0.5),
        RandomBrightnessContrast(p=0.2),
        ShiftScaleRotate(shift_limit=0.0625, scale_limit=0.2, rotate_limit=15, p=0.5),
        Normalize(mean=[0.485, 0.456, 0.406], std=[0.229, 0.224, 0.225]),
        ToTensorV2()
    ]
    return Compose(_transform)

# 创建数据加载器
train_dataset = GlassesDataset(
    image_dir='path_to_your_image_directory',
    labels_file='path_to_your_labels.csv',
    transform=get_transforms()
)
val_dataset = GlassesDataset(
    image_dir='path_to_your_image_directory',
    labels_file='path_to_your_labels.csv',
    transform=get_transforms()
)

train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True, num_workers=4)
val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=32, shuffle=False, num_workers=4)

4. 构建模型

定义一个简单的卷积神经网络（CNN）用于二分类任务。

import torch.nn as nn
import torch.optim as optim

# 定义一个简单的CNN模型
class SimpleCNN(nn.Module):
    def __init__(self):
        super(SimpleCNN, self).__init__()
        self.conv1 = nn.Conv2d(3, 32, kernel_size=3, stride=1, padding=1)
        self.conv2 = nn.Conv2d(32, 64, kernel_size=3, stride=1, padding=1)
        self.pool = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2, padding=0)
        self.fc1 = nn.Linear(64 * 56 * 56, 128)
        self.fc2 = nn.Linear(128, 2)
        self.dropout = nn.Dropout(0.5)

    def forward(self, x):
        x = self.pool(F.relu(self.conv1(x)))
        x = self.pool(F.relu(self.conv2(x)))
        x = x.view(-1, 64 * 56 * 56)
        x = F.relu(self.fc1(x))
        x = self.dropout(x)
        x = self.fc2(x)
        return x

# 初始化模型、损失函数和优化器
model = SimpleCNN().to(device)
criterion = nn.CrossEntropyLoss()
optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001)

5. 训练模型

编写训练循环进行模型训练。

num_epochs = 10

for epoch in range(num_epochs):
    model.train()
    running_loss = 0.0
    for images, labels in train_loader:
        images = images.to(device)
        labels = labels.to(device)

        # 前向传播
        outputs = model(images)
        loss = criterion(outputs, labels)

        # 反向传播和优化
        optimizer.zero_grad()
        loss.backward()
        optimizer.step()

        running_loss += loss.item()

    print(f'Epoch [{epoch+1}/{num_epochs}], Loss: {running_loss/len(train_loader):.4f}')

    # 验证模型
    model.eval()
    with torch.no_grad():
        correct = 0
        total = 0
        for images, labels in val_loader:
            images = images.to(device)
            labels = labels.to(device)
            outputs = model(images)
            _, predicted = torch.max(outputs.data, 1)
            total += labels.size(0)
            correct += (predicted == labels).sum().item()

        accuracy = 100 * correct / total
        print(f'Validation Accuracy: {accuracy:.2f}%')

# 保存模型
torch.save(model.state_dict(), 'path_to_save_model.pth')

说明

路径设置：请根据实际的数据集路径调整path_to_your_image_directory、path_to_your_labels.csv和path_to_save_model.pth。
硬件要求：建议使用带有CUDA支持的NVIDIA GPU，以加速训练过程。
可视化：可以通过绘制预测结果并叠加到原图上来直观地看到模型的识别效果。