预测
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										2
									
								
								.gitignore
									
									
									
									
										vendored
									
									
								
							
							
						
						
									
										2
									
								
								.gitignore
									
									
									
									
										vendored
									
									
								
							| @@ -2,5 +2,7 @@ database/chestXray8_512/* | |||||||
| database/* | database/* | ||||||
| logs/* | logs/* | ||||||
|  |  | ||||||
|  | __pycache__ | ||||||
|  | */__pycache__ | ||||||
|  |  | ||||||
| !*.md | !*.md | ||||||
							
								
								
									
										138
									
								
								get_map.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										138
									
								
								get_map.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,138 @@ | |||||||
|  | import os | ||||||
|  | import xml.etree.ElementTree as ET | ||||||
|  |  | ||||||
|  | from PIL import Image | ||||||
|  | from tqdm import tqdm | ||||||
|  |  | ||||||
|  | from utils.utils import get_classes | ||||||
|  | from utils.utils_map import get_coco_map, get_map | ||||||
|  | from yolo import YOLO | ||||||
|  |  | ||||||
|  | if __name__ == "__main__": | ||||||
|  |     ''' | ||||||
|  |     Recall和Precision不像AP是一个面积的概念,因此在门限值(Confidence)不同时,网络的Recall和Precision值是不同的。 | ||||||
|  |     默认情况下,本代码计算的Recall和Precision代表的是当门限值(Confidence)为0.5时,所对应的Recall和Precision值。 | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     受到mAP计算原理的限制,网络在计算mAP时需要获得近乎所有的预测框,这样才可以计算不同门限条件下的Recall和Precision值 | ||||||
|  |     因此,本代码获得的map_out/detection-results/里面的txt的框的数量一般会比直接predict多一些,目的是列出所有可能的预测框, | ||||||
|  |     ''' | ||||||
|  |     #------------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   map_mode用于指定该文件运行时计算的内容 | ||||||
|  |     #   map_mode为0代表整个map计算流程,包括获得预测结果、获得真实框、计算VOC_map。 | ||||||
|  |     #   map_mode为1代表仅仅获得预测结果。 | ||||||
|  |     #   map_mode为2代表仅仅获得真实框。 | ||||||
|  |     #   map_mode为3代表仅仅计算VOC_map。 | ||||||
|  |     #   map_mode为4代表利用COCO工具箱计算当前数据集的0.50:0.95map。需要获得预测结果、获得真实框后并安装pycocotools才行 | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     map_mode        = 0 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   此处的classes_path用于指定需要测量VOC_map的类别 | ||||||
|  |     #   一般情况下与训练和预测所用的classes_path一致即可 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     classes_path    = 'model_data/voc_classes.txt' | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   MINOVERLAP用于指定想要获得的mAP0.x,mAP0.x的意义是什么请同学们百度一下。 | ||||||
|  |     #   比如计算mAP0.75,可以设定MINOVERLAP = 0.75。 | ||||||
|  |     # | ||||||
|  |     #   当某一预测框与真实框重合度大于MINOVERLAP时,该预测框被认为是正样本,否则为负样本。 | ||||||
|  |     #   因此MINOVERLAP的值越大,预测框要预测的越准确才能被认为是正样本,此时算出来的mAP值越低, | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     MINOVERLAP      = 0.5 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   受到mAP计算原理的限制,网络在计算mAP时需要获得近乎所有的预测框,这样才可以计算mAP | ||||||
|  |     #   因此,confidence的值应当设置的尽量小进而获得全部可能的预测框。 | ||||||
|  |     #    | ||||||
|  |     #   该值一般不调整。因为计算mAP需要获得近乎所有的预测框,此处的confidence不能随便更改。 | ||||||
|  |     #   想要获得不同门限值下的Recall和Precision值,请修改下方的score_threhold。 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     confidence      = 0.001 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   预测时使用到的非极大抑制值的大小,越大表示非极大抑制越不严格。 | ||||||
|  |     #    | ||||||
|  |     #   该值一般不调整。 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     nms_iou         = 0.5 | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   Recall和Precision不像AP是一个面积的概念,因此在门限值不同时,网络的Recall和Precision值是不同的。 | ||||||
|  |     #    | ||||||
|  |     #   默认情况下,本代码计算的Recall和Precision代表的是当门限值为0.5(此处定义为score_threhold)时所对应的Recall和Precision值。 | ||||||
|  |     #   因为计算mAP需要获得近乎所有的预测框,上面定义的confidence不能随便更改。 | ||||||
|  |     #   这里专门定义一个score_threhold用于代表门限值,进而在计算mAP时找到门限值对应的Recall和Precision值。 | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     score_threhold  = 0.5 | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   map_vis用于指定是否开启VOC_map计算的可视化 | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     map_vis         = False | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   指向VOC数据集所在的文件夹 | ||||||
|  |     #   默认指向根目录下的VOC数据集 | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     VOCdevkit_path  = 'VOCdevkit' | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   结果输出的文件夹,默认为map_out | ||||||
|  |     #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     map_out_path    = 'map_out' | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     image_ids = open(os.path.join(VOCdevkit_path, "VOC2007/ImageSets/Main/test.txt")).read().strip().split() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     if not os.path.exists(map_out_path): | ||||||
|  |         os.makedirs(map_out_path) | ||||||
|  |     if not os.path.exists(os.path.join(map_out_path, 'ground-truth')): | ||||||
|  |         os.makedirs(os.path.join(map_out_path, 'ground-truth')) | ||||||
|  |     if not os.path.exists(os.path.join(map_out_path, 'detection-results')): | ||||||
|  |         os.makedirs(os.path.join(map_out_path, 'detection-results')) | ||||||
|  |     if not os.path.exists(os.path.join(map_out_path, 'images-optional')): | ||||||
|  |         os.makedirs(os.path.join(map_out_path, 'images-optional')) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     class_names, _ = get_classes(classes_path) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     if map_mode == 0 or map_mode == 1: | ||||||
|  |         print("Load model.") | ||||||
|  |         yolo = YOLO(confidence = confidence, nms_iou = nms_iou) | ||||||
|  |         print("Load model done.") | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         print("Get predict result.") | ||||||
|  |         for image_id in tqdm(image_ids): | ||||||
|  |             image_path  = os.path.join(VOCdevkit_path, "VOC2007/JPEGImages/"+image_id+".jpg") | ||||||
|  |             image       = Image.open(image_path) | ||||||
|  |             if map_vis: | ||||||
|  |                 image.save(os.path.join(map_out_path, "images-optional/" + image_id + ".jpg")) | ||||||
|  |             yolo.get_map_txt(image_id, image, class_names, map_out_path) | ||||||
|  |         print("Get predict result done.") | ||||||
|  |          | ||||||
|  |     if map_mode == 0 or map_mode == 2: | ||||||
|  |         print("Get ground truth result.") | ||||||
|  |         for image_id in tqdm(image_ids): | ||||||
|  |             with open(os.path.join(map_out_path, "ground-truth/"+image_id+".txt"), "w") as new_f: | ||||||
|  |                 root = ET.parse(os.path.join(VOCdevkit_path, "VOC2007/Annotations/"+image_id+".xml")).getroot() | ||||||
|  |                 for obj in root.findall('object'): | ||||||
|  |                     difficult_flag = False | ||||||
|  |                     if obj.find('difficult')!=None: | ||||||
|  |                         difficult = obj.find('difficult').text | ||||||
|  |                         if int(difficult)==1: | ||||||
|  |                             difficult_flag = True | ||||||
|  |                     obj_name = obj.find('name').text | ||||||
|  |                     if obj_name not in class_names: | ||||||
|  |                         continue | ||||||
|  |                     bndbox  = obj.find('bndbox') | ||||||
|  |                     left    = bndbox.find('xmin').text | ||||||
|  |                     top     = bndbox.find('ymin').text | ||||||
|  |                     right   = bndbox.find('xmax').text | ||||||
|  |                     bottom  = bndbox.find('ymax').text | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                     if difficult_flag: | ||||||
|  |                         new_f.write("%s %s %s %s %s difficult\n" % (obj_name, left, top, right, bottom)) | ||||||
|  |                     else: | ||||||
|  |                         new_f.write("%s %s %s %s %s\n" % (obj_name, left, top, right, bottom)) | ||||||
|  |         print("Get ground truth result done.") | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     if map_mode == 0 or map_mode == 3: | ||||||
|  |         print("Get map.") | ||||||
|  |         get_map(MINOVERLAP, True, score_threhold = score_threhold, path = map_out_path) | ||||||
|  |         print("Get map done.") | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     if map_mode == 4: | ||||||
|  |         print("Get map.") | ||||||
|  |         get_coco_map(class_names = class_names, path = map_out_path) | ||||||
|  |         print("Get map done.") | ||||||
							
								
								
									
										177
									
								
								nets/CSPdarknet.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										177
									
								
								nets/CSPdarknet.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,177 @@ | |||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class SiLU(nn.Module): | ||||||
|  |     @staticmethod | ||||||
|  |     def forward(x): | ||||||
|  |         return x * torch.sigmoid(x) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def autopad(k, p=None): | ||||||
|  |     if p is None: | ||||||
|  |         p = k // 2 if isinstance(k, int) else [x // 2 for x in k]  | ||||||
|  |     return p | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class Focus(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True):  # ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups | ||||||
|  |         super(Focus, self).__init__() | ||||||
|  |         self.conv = Conv(c1 * 4, c2, k, s, p, g, act) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         # 320, 320, 12 => 320, 320, 64 | ||||||
|  |         return self.conv( | ||||||
|  |             # 640, 640, 3 => 320, 320, 12 | ||||||
|  |             torch.cat( | ||||||
|  |                 [ | ||||||
|  |                     x[..., ::2, ::2],  | ||||||
|  |                     x[..., 1::2, ::2],  | ||||||
|  |                     x[..., ::2, 1::2],  | ||||||
|  |                     x[..., 1::2, 1::2] | ||||||
|  |                 ], 1 | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class Conv(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True): | ||||||
|  |         super(Conv, self).__init__() | ||||||
|  |         self.conv   = nn.Conv2d(c1, c2, k, s, autopad(k, p), groups=g, bias=False) | ||||||
|  |         self.bn     = nn.BatchNorm2d(c2, eps=0.001, momentum=0.03) | ||||||
|  |         self.act    = SiLU() if act is True else (act if isinstance(act, nn.Module) else nn.Identity()) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return self.act(self.bn(self.conv(x))) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def fuseforward(self, x): | ||||||
|  |         return self.act(self.conv(x)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class Bottleneck(nn.Module): | ||||||
|  |     # Standard bottleneck | ||||||
|  |     def __init__(self, c1, c2, shortcut=True, g=1, e=0.5):  # ch_in, ch_out, shortcut, groups, expansion | ||||||
|  |         super(Bottleneck, self).__init__() | ||||||
|  |         c_ = int(c2 * e)  # hidden channels | ||||||
|  |         self.cv1 = Conv(c1, c_, 1, 1) | ||||||
|  |         self.cv2 = Conv(c_, c2, 3, 1, g=g) | ||||||
|  |         self.add = shortcut and c1 == c2 | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return x + self.cv2(self.cv1(x)) if self.add else self.cv2(self.cv1(x)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class C3(nn.Module): | ||||||
|  |     # CSP Bottleneck with 3 convolutions | ||||||
|  |     def __init__(self, c1, c2, n=1, shortcut=True, g=1, e=0.5):  # ch_in, ch_out, number, shortcut, groups, expansion | ||||||
|  |         super(C3, self).__init__() | ||||||
|  |         c_ = int(c2 * e)  # hidden channels | ||||||
|  |         self.cv1 = Conv(c1, c_, 1, 1) | ||||||
|  |         self.cv2 = Conv(c1, c_, 1, 1) | ||||||
|  |         self.cv3 = Conv(2 * c_, c2, 1)  # act=FReLU(c2) | ||||||
|  |         self.m = nn.Sequential(*[Bottleneck(c_, c_, shortcut, g, e=1.0) for _ in range(n)]) | ||||||
|  |         # self.m = nn.Sequential(*[CrossConv(c_, c_, 3, 1, g, 1.0, shortcut) for _ in range(n)]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return self.cv3(torch.cat( | ||||||
|  |             ( | ||||||
|  |                 self.m(self.cv1(x)),  | ||||||
|  |                 self.cv2(x) | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |             , dim=1)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class SPP(nn.Module): | ||||||
|  |     # Spatial pyramid pooling layer used in YOLOv3-SPP | ||||||
|  |     def __init__(self, c1, c2, k=(5, 9, 13)): | ||||||
|  |         super(SPP, self).__init__() | ||||||
|  |         c_ = c1 // 2  # hidden channels | ||||||
|  |         self.cv1 = Conv(c1, c_, 1, 1) | ||||||
|  |         self.cv2 = Conv(c_ * (len(k) + 1), c2, 1, 1) | ||||||
|  |         self.m = nn.ModuleList([nn.MaxPool2d(kernel_size=x, stride=1, padding=x // 2) for x in k]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         x = self.cv1(x) | ||||||
|  |         return self.cv2(torch.cat([x] + [m(x) for m in self.m], 1)) | ||||||
|  |          | ||||||
|  | class CSPDarknet(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, base_channels, base_depth, phi, pretrained): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   输入图片是640, 640, 3 | ||||||
|  |         #   初始的基本通道base_channels是64 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   利用focus网络结构进行特征提取 | ||||||
|  |         #   640, 640, 3 -> 320, 320, 12 -> 320, 320, 64 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.stem       = Focus(3, base_channels, k=3) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   完成卷积之后,320, 320, 64 -> 160, 160, 128 | ||||||
|  |         #   完成CSPlayer之后,160, 160, 128 -> 160, 160, 128 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.dark2 = nn.Sequential( | ||||||
|  |             # 320, 320, 64 -> 160, 160, 128 | ||||||
|  |             Conv(base_channels, base_channels * 2, 3, 2), | ||||||
|  |             # 160, 160, 128 -> 160, 160, 128 | ||||||
|  |             C3(base_channels * 2, base_channels * 2, base_depth), | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   完成卷积之后,160, 160, 128 -> 80, 80, 256 | ||||||
|  |         #   完成CSPlayer之后,80, 80, 256 -> 80, 80, 256 | ||||||
|  |         #                   在这里引出有效特征层80, 80, 256 | ||||||
|  |         #                   进行加强特征提取网络FPN的构建 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.dark3 = nn.Sequential( | ||||||
|  |             Conv(base_channels * 2, base_channels * 4, 3, 2), | ||||||
|  |             C3(base_channels * 4, base_channels * 4, base_depth * 3), | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   完成卷积之后,80, 80, 256 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         #   完成CSPlayer之后,40, 40, 512 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         #                   在这里引出有效特征层40, 40, 512 | ||||||
|  |         #                   进行加强特征提取网络FPN的构建 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.dark4 = nn.Sequential( | ||||||
|  |             Conv(base_channels * 4, base_channels * 8, 3, 2), | ||||||
|  |             C3(base_channels * 8, base_channels * 8, base_depth * 3), | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   完成卷积之后,40, 40, 512 -> 20, 20, 1024 | ||||||
|  |         #   完成SPP之后,20, 20, 1024 -> 20, 20, 1024 | ||||||
|  |         #   完成CSPlayer之后,20, 20, 1024 -> 20, 20, 1024 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.dark5 = nn.Sequential( | ||||||
|  |             Conv(base_channels * 8, base_channels * 16, 3, 2), | ||||||
|  |             SPP(base_channels * 16, base_channels * 16), | ||||||
|  |             C3(base_channels * 16, base_channels * 16, base_depth, shortcut=False), | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |         if pretrained: | ||||||
|  |             url = { | ||||||
|  |                 's' : 'https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/cspdarknet_s_backbone.pth', | ||||||
|  |                 'm' : 'https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/cspdarknet_m_backbone.pth', | ||||||
|  |                 'l' : 'https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/cspdarknet_l_backbone.pth', | ||||||
|  |                 'x' : 'https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/cspdarknet_x_backbone.pth', | ||||||
|  |             }[phi] | ||||||
|  |             checkpoint = torch.hub.load_state_dict_from_url(url=url, map_location="cpu", model_dir="./model_data") | ||||||
|  |             self.load_state_dict(checkpoint, strict=False) | ||||||
|  |             print("Load weights from ", url.split('/')[-1]) | ||||||
|  |              | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         x = self.stem(x) | ||||||
|  |         x = self.dark2(x) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   dark3的输出为80, 80, 256,是一个有效特征层 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = self.dark3(x) | ||||||
|  |         feat1 = x | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   dark4的输出为40, 40, 512,是一个有效特征层 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = self.dark4(x) | ||||||
|  |         feat2 = x | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   dark5的输出为20, 20, 1024,是一个有效特征层 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = self.dark5(x) | ||||||
|  |         feat3 = x | ||||||
|  |         return feat1, feat2, feat3 | ||||||
							
								
								
									
										249
									
								
								nets/ConvNext.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										249
									
								
								nets/ConvNext.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,249 @@ | |||||||
|  | # Copyright (c) Meta Platforms, Inc. and affiliates. | ||||||
|  |  | ||||||
|  | # All rights reserved. | ||||||
|  |  | ||||||
|  | # This source code is licensed under the license found in the | ||||||
|  | # LICENSE file in the root directory of this source tree. | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | import math | ||||||
|  |  | ||||||
|  | import numpy as np | ||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  | import torch.nn.functional as F | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def drop_path(x, drop_prob: float = 0., training: bool = False, scale_by_keep: bool = True): | ||||||
|  |     if drop_prob == 0. or not training: | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |     keep_prob       = 1 - drop_prob | ||||||
|  |     shape           = (x.shape[0],) + (1,) * (x.ndim - 1) | ||||||
|  |     random_tensor   = x.new_empty(shape).bernoulli_(keep_prob) | ||||||
|  |     if keep_prob > 0.0 and scale_by_keep: | ||||||
|  |         random_tensor.div_(keep_prob) | ||||||
|  |     return x * random_tensor | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class DropPath(nn.Module): | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     Drop paths (Stochastic Depth) per sample  (when applied in main path of residual blocks). | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     def __init__(self, drop_prob=None, scale_by_keep=True): | ||||||
|  |         super(DropPath, self).__init__() | ||||||
|  |         self.drop_prob = drop_prob | ||||||
|  |         self.scale_by_keep = scale_by_keep | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return drop_path(x, self.drop_prob, self.training, self.scale_by_keep) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def trunc_normal_(tensor, mean=0., std=1., a=-2., b=2.): | ||||||
|  |     def _no_grad_trunc_normal_(tensor, mean, std, a, b): | ||||||
|  |         def norm_cdf(x): | ||||||
|  |             return (1. + math.erf(x / math.sqrt(2.))) / 2. | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             l = norm_cdf((a - mean) / std) | ||||||
|  |             u = norm_cdf((b - mean) / std) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.uniform_(2 * l - 1, 2 * u - 1) | ||||||
|  |             tensor.erfinv_() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.mul_(std * math.sqrt(2.)) | ||||||
|  |             tensor.add_(mean) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.clamp_(min=a, max=b) | ||||||
|  |             return tensor | ||||||
|  |     return _no_grad_trunc_normal_(tensor, mean, std, a, b) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #--------------------------------------# | ||||||
|  | #   Gelu激活函数的实现 | ||||||
|  | #   利用近似的数学公式 | ||||||
|  | #--------------------------------------# | ||||||
|  | class GELU(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self): | ||||||
|  |         super(GELU, self).__init__() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return 0.5 * x * (1 + torch.tanh(np.sqrt(2 / np.pi) * (x + 0.044715 * torch.pow(x,3)))) | ||||||
|  |      | ||||||
|  | #---------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   LayerNorm 支持两种形式channels_last (default) or channels_first.  | ||||||
|  | #   channels_last   对应具有形状的输入(batch_size, height, width, channels)  | ||||||
|  | #   channels_first  对应具有形状的输入(batch_size, channels, height, width).    | ||||||
|  | #---------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class LayerNorm(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, normalized_shape, eps=1e-6, data_format="channels_last"): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         self.weight = nn.Parameter(torch.ones(normalized_shape)) | ||||||
|  |         self.bias   = nn.Parameter(torch.zeros(normalized_shape)) | ||||||
|  |         self.eps = eps | ||||||
|  |         self.data_format = data_format | ||||||
|  |         if self.data_format not in ["channels_last", "channels_first"]: | ||||||
|  |             raise NotImplementedError  | ||||||
|  |         self.normalized_shape = (normalized_shape, ) | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         if self.data_format == "channels_last": | ||||||
|  |             return F.layer_norm(x, self.normalized_shape, self.weight, self.bias, self.eps) | ||||||
|  |         elif self.data_format == "channels_first": | ||||||
|  |             u = x.mean(1, keepdim=True) | ||||||
|  |             s = (x - u).pow(2).mean(1, keepdim=True) | ||||||
|  |             x = (x - u) / torch.sqrt(s + self.eps) | ||||||
|  |             x = self.weight[:, None, None] * x + self.bias[:, None, None] | ||||||
|  |             return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #--------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   ConvNeXt Block有两种等效的实现: | ||||||
|  | #   (1) DwConv -> LayerNorm (channels_first) -> 1x1 Conv -> GELU -> 1x1 Conv; all in (N, C, H, W) | ||||||
|  | #   (2) DwConv -> Permute to (N, H, W, C); LayerNorm (channels_last) -> Linear -> GELU -> Linear; Permute back | ||||||
|  | #   代码中使用(2),因为这个在PyTorch中稍微快一点 | ||||||
|  | #--------------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class Block(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, dim, drop_path=0., layer_scale_init_value=1e-6): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   7x7的逐层卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         self.dwconv     = nn.Conv2d(dim, dim, kernel_size=7, padding=3, groups=dim) | ||||||
|  |         self.norm       = LayerNorm(dim, eps=1e-6) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   利用全连接层代替1x1卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         self.pwconv1    = nn.Linear(dim, 4 * dim) | ||||||
|  |         self.act        = GELU() | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   利用全连接层代替1x1卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         self.pwconv2    = nn.Linear(4 * dim, dim) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   加入缩放系数 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         self.gamma      = nn.Parameter(layer_scale_init_value * torch.ones((dim)), requires_grad=True) if layer_scale_init_value > 0 else None | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   加入Drop_path正则化 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         self.drop_path = DropPath(drop_path) if drop_path > 0. else nn.Identity() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         input = x | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   7x7的逐层卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         x = self.dwconv(x) | ||||||
|  |         x = x.permute(0, 2, 3, 1) # (N, C, H, W) -> (N, H, W, C) | ||||||
|  |         x = self.norm(x) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   利用全连接层代替1x1卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         x = self.pwconv1(x) | ||||||
|  |         x = self.act(x) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   利用全连接层代替1x1卷积 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         x = self.pwconv2(x) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   加入缩放系数 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         if self.gamma is not None: | ||||||
|  |             x = self.gamma * x | ||||||
|  |         x = x.permute(0, 3, 1, 2) # (N, H, W, C) -> (N, C, H, W) | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         #   加入Drop_path正则化 | ||||||
|  |         #--------------------------# | ||||||
|  |         x = input + self.drop_path(x) | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   ConvNeXt | ||||||
|  | #   A PyTorch impl of : `A ConvNet for the 2020s` | ||||||
|  | #   https://arxiv.org/pdf/2201.03545.pdf | ||||||
|  | #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  | class ConvNeXt(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__( | ||||||
|  |         self, in_chans=3, num_classes=1000, depths=[3, 3, 9, 3], dims=[96, 192, 384, 768],  | ||||||
|  |         drop_path_rate=0., layer_scale_init_value=1e-6, head_init_scale=1., **kwargs | ||||||
|  |     ): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.downsample_layers = nn.ModuleList() | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 3, 224, 224 -> bs, 96, 56, 56 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         stem = nn.Sequential( | ||||||
|  |             nn.Conv2d(in_chans, dims[0], kernel_size=4, stride=4), | ||||||
|  |             LayerNorm(dims[0], eps=1e-6, data_format="channels_first") | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |         self.downsample_layers.append(stem) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   定义三次下采样的过程 | ||||||
|  |         #   利用步长为2x2,卷积核大小为2x2的卷积进行下采样 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         for i in range(3): | ||||||
|  |             downsample_layer = nn.Sequential( | ||||||
|  |                 LayerNorm(dims[i], eps=1e-6, data_format="channels_first"), | ||||||
|  |                 nn.Conv2d(dims[i], dims[i+1], kernel_size=2, stride=2), | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |             self.downsample_layers.append(downsample_layer) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   根据深度的不同,定义不同的drop率 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.stages = nn.ModuleList() | ||||||
|  |         dp_rates    = [x.item() for x in torch.linspace(0, drop_path_rate, sum(depths))]  | ||||||
|  |         cur         = 0 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   整个ConvNeXt除了Stem外,存在四个Stage | ||||||
|  |         #   每个Stage里面是多个ConvNeXt Block的堆叠。 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         for i in range(4): | ||||||
|  |             stage = nn.Sequential( | ||||||
|  |                 *[Block(dim=dims[i], drop_path=dp_rates[cur + j], layer_scale_init_value=layer_scale_init_value) for j in range(depths[i])] | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |             self.stages.append(stage) | ||||||
|  |             cur += depths[i] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.apply(self._init_weights) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def _init_weights(self, m): | ||||||
|  |         if isinstance(m, (nn.Conv2d, nn.Linear)): | ||||||
|  |             trunc_normal_(m.weight, std=.02) | ||||||
|  |             nn.init.constant_(m.bias, 0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         outs = [] | ||||||
|  |         for i in range(4): | ||||||
|  |             x = self.downsample_layers[i](x) | ||||||
|  |             x = self.stages[i](x) | ||||||
|  |             if i != 0: | ||||||
|  |                 outs.append(x) | ||||||
|  |         return outs | ||||||
|  |  | ||||||
|  | model_urls = { | ||||||
|  |     "convnext_tiny_1k"      : "https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/convnext_tiny_1k_224_ema_no_jit.pth", | ||||||
|  |     "convnext_small_1k"     : "https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/convnext_small_1k_224_ema_no_jit.pth", | ||||||
|  | } | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   Tiny约等于Cspdarknet-L的尺寸 | ||||||
|  | #------------------------------------------------------# | ||||||
|  | def ConvNeXt_Tiny(pretrained=False, **kwargs): | ||||||
|  |     model = ConvNeXt(depths=[3, 3, 9, 3], dims=[96, 192, 384, 768], **kwargs) | ||||||
|  |     if pretrained: | ||||||
|  |         url = model_urls['convnext_tiny_1k'] | ||||||
|  |         checkpoint = torch.hub.load_state_dict_from_url(url=url, map_location="cpu", model_dir="./model_data") | ||||||
|  |         model.load_state_dict(checkpoint, strict=False) | ||||||
|  |         print("Load weights from ", url.split('/')[-1]) | ||||||
|  |     return model | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   Tiny约等于Cspdarknet-X的尺寸 | ||||||
|  | #------------------------------------------------------# | ||||||
|  | def ConvNeXt_Small(pretrained=False, **kwargs): | ||||||
|  |     model = ConvNeXt(depths=[3, 3, 27, 3], dims=[96, 192, 384, 768], **kwargs) | ||||||
|  |     if pretrained: | ||||||
|  |         url = model_urls['convnext_small_1k'] | ||||||
|  |         checkpoint = torch.hub.load_state_dict_from_url(url=url, map_location="cpu", model_dir="./model_data") | ||||||
|  |         model.load_state_dict(checkpoint, strict=False) | ||||||
|  |         print("Load weights from ", url.split('/')[-1]) | ||||||
|  |     return model | ||||||
							
								
								
									
										638
									
								
								nets/Swin_transformer.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										638
									
								
								nets/Swin_transformer.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,638 @@ | |||||||
|  | # -------------------------------------------------------- | ||||||
|  | # Swin Transformer | ||||||
|  | # Copyright (c) 2021 Microsoft | ||||||
|  | # Licensed under The MIT License [see LICENSE for details] | ||||||
|  | # Written by Ze Liu | ||||||
|  | # -------------------------------------------------------- | ||||||
|  | import math | ||||||
|  |  | ||||||
|  | import numpy as np | ||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  | import torch.nn.functional as F | ||||||
|  | import torch.utils.checkpoint as checkpoint | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def _make_divisible(v, divisor, min_value=None): | ||||||
|  |     if min_value is None: | ||||||
|  |         min_value = divisor | ||||||
|  |     new_v = max(min_value, int(v + divisor / 2) // divisor * divisor) | ||||||
|  |     if new_v < 0.9 * v: | ||||||
|  |         new_v += divisor | ||||||
|  |     return new_v | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def trunc_normal_(tensor, mean=0., std=1., a=-2., b=2.): | ||||||
|  |     def _no_grad_trunc_normal_(tensor, mean, std, a, b): | ||||||
|  |         def norm_cdf(x): | ||||||
|  |             return (1. + math.erf(x / math.sqrt(2.))) / 2. | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             l = norm_cdf((a - mean) / std) | ||||||
|  |             u = norm_cdf((b - mean) / std) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.uniform_(2 * l - 1, 2 * u - 1) | ||||||
|  |             tensor.erfinv_() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.mul_(std * math.sqrt(2.)) | ||||||
|  |             tensor.add_(mean) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             tensor.clamp_(min=a, max=b) | ||||||
|  |             return tensor | ||||||
|  |     return _no_grad_trunc_normal_(tensor, mean, std, a, b) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #--------------------------------------# | ||||||
|  | #   Gelu激活函数的实现 | ||||||
|  | #   利用近似的数学公式 | ||||||
|  | #--------------------------------------# | ||||||
|  | class GELU(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self): | ||||||
|  |         super(GELU, self).__init__() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return 0.5 * x * (1 + torch.tanh(np.sqrt(2 / np.pi) * (x + 0.044715 * torch.pow(x,3)))) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   对输入进来的图片进行高和宽的压缩 | ||||||
|  | #   并且进行通道的扩张。 | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class PatchEmbed(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, img_size=[224, 224], patch_size=4, in_chans=3, embed_dim=96, norm_layer=None): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         # [224, 224] | ||||||
|  |         self.img_size           = img_size | ||||||
|  |         # [4, 4] | ||||||
|  |         self.patch_size         = [patch_size, patch_size] | ||||||
|  |         # [56, 56] | ||||||
|  |         self.patches_resolution = [self.img_size[0] // self.patch_size[0], self.img_size[1] // self.patch_size[1]] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 3136 | ||||||
|  |         self.num_patches        = self.patches_resolution[0] * self.patches_resolution[1] | ||||||
|  |         # 3 | ||||||
|  |         self.in_chans           = in_chans | ||||||
|  |         # 96 | ||||||
|  |         self.embed_dim          = embed_dim | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 224, 224, 3 -> bs, 56, 56, 96 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.proj = nn.Conv2d(in_chans, embed_dim, kernel_size=patch_size, stride=patch_size) | ||||||
|  |         if norm_layer is not None: | ||||||
|  |             self.norm = norm_layer(embed_dim) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             self.norm = None | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         B, C, H, W = x.shape | ||||||
|  |         # FIXME look at relaxing size constraints | ||||||
|  |         assert H == self.img_size[0] and W == self.img_size[1], \ | ||||||
|  |             f"Input image size ({H}*{W}) doesn't match model ({self.img_size[0]} * {self.img_size[1]})." | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 224, 224, 3 -> bs, 56, 56, 96 -> bs, 3136, 96 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = self.proj(x).flatten(2).transpose(1, 2) | ||||||
|  |         if self.norm is not None: | ||||||
|  |             x = self.norm(x) | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def window_partition(x, window_size): | ||||||
|  |     B, H, W, C  = x.shape | ||||||
|  |     #------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   bs, 56, 56, 96 -> bs, 8, 7, 8, 7, 96 -> bs * 64, 7, 7, 96 | ||||||
|  |     #------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     x           = x.view(B, H // window_size, window_size, W // window_size, window_size, C) | ||||||
|  |     windows     = x.permute(0, 1, 3, 2, 4, 5).contiguous().view(-1, window_size, window_size, C) | ||||||
|  |     return windows | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def window_reverse(windows, window_size, H, W): | ||||||
|  |     #------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   bs * 64, 7, 7, 96 -> bs, 8, 8, 7, 7, 96 -> bs, 56, 56, 96 | ||||||
|  |     #------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     B = int(windows.shape[0] / (H * W / window_size / window_size)) | ||||||
|  |     x = windows.view(B, H // window_size, W // window_size, window_size, window_size, -1) | ||||||
|  |     x = x.permute(0, 1, 3, 2, 4, 5).contiguous().view(B, H, W, -1) | ||||||
|  |     return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class WindowAttention(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, dim, window_size, num_heads, qkv_bias=True, qk_scale=None, attn_drop=0., proj_drop=0.): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         self.dim            = dim | ||||||
|  |         self.window_size    = window_size  # Wh, Ww | ||||||
|  |         self.num_heads      = num_heads | ||||||
|  |         head_dim            = dim // num_heads | ||||||
|  |         self.scale          = qk_scale or head_dim ** -0.5 | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   相对坐标矩阵,用于表示每个窗口内,其它点相对于自己的坐标 | ||||||
|  |         #   由于相对坐标取值范围为-6 ~ +6。中间共13个值,因此需要13 * 13 | ||||||
|  |         #   13 * 13, num_heads | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.relative_position_bias_table = nn.Parameter( | ||||||
|  |             torch.zeros((2 * window_size[0] - 1) * (2 * window_size[1] - 1), num_heads) | ||||||
|  |         )  | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   该部分用于获取7x7的矩阵内部,其它特征点相对于自身相对坐标 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         coords_h    = torch.arange(self.window_size[0]) | ||||||
|  |         coords_w    = torch.arange(self.window_size[1]) | ||||||
|  |         coords      = torch.stack(torch.meshgrid([coords_h, coords_w]))  # 2, Wh, Ww | ||||||
|  |         coords_flatten  = torch.flatten(coords, 1)  # 2, Wh*Ww | ||||||
|  |         relative_coords = coords_flatten[:, :, None] - coords_flatten[:, None, :]  # 2, Wh*Ww, Wh*Ww | ||||||
|  |         relative_coords = relative_coords.permute(1, 2, 0).contiguous()  # Wh*Ww, Wh*Ww, 2 | ||||||
|  |         relative_coords[:, :, 0]    += self.window_size[0] - 1  # shift to start from 0 | ||||||
|  |         relative_coords[:, :, 1]    += self.window_size[1] - 1 | ||||||
|  |         relative_coords[:, :, 0]    *= 2 * self.window_size[1] - 1 | ||||||
|  |         relative_position_index     = relative_coords.sum(-1)  # Wh*Ww, Wh*Ww | ||||||
|  |         self.register_buffer("relative_position_index", relative_position_index) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   乘积获得q、k、v,用于计算多头注意力机制 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.qkv        = nn.Linear(dim, dim * 3, bias=qkv_bias) | ||||||
|  |         self.attn_drop  = nn.Dropout(attn_drop) | ||||||
|  |         self.proj       = nn.Linear(dim, dim) | ||||||
|  |         self.proj_drop  = nn.Dropout(proj_drop) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         trunc_normal_(self.relative_position_bias_table, std=.02) | ||||||
|  |         self.softmax = nn.Softmax(dim=-1) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x, mask=None): | ||||||
|  |         B_, N, C    = x.shape | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, 49, 96 -> bs * 64, 49, 96 * 3 ->  | ||||||
|  |         #   bs * 64, 49, 3, num_heads, 32 -> 3, bs * 64, num_head, 49, 32     | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         qkv         = self.qkv(x).reshape(B_, N, 3, self.num_heads, C // self.num_heads).permute(2, 0, 3, 1, 4) | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, num_head, 49, 32    | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         q, k, v     = qkv[0], qkv[1], qkv[2]  | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, num_head, 49, 49 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         q       = q * self.scale | ||||||
|  |         attn    = (q @ k.transpose(-2, -1)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   这一步是根据已经求得的注意力,加上相对坐标的偏执量 | ||||||
|  |         #   形成最后的注意力 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         relative_position_bias = self.relative_position_bias_table[self.relative_position_index.view(-1)].view( | ||||||
|  |             self.window_size[0] * self.window_size[1], self.window_size[0] * self.window_size[1], -1)  # Wh*Ww,Wh*Ww,nH | ||||||
|  |         relative_position_bias = relative_position_bias.permute(2, 0, 1).contiguous() | ||||||
|  |         attn = attn + relative_position_bias.unsqueeze(0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   加上mask,保证分区。 | ||||||
|  |         #   bs * 64, num_head, 49, 49 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         if mask is not None: | ||||||
|  |             nW = mask.shape[0] | ||||||
|  |             attn = attn.view(B_ // nW, nW, self.num_heads, N, N) + mask.unsqueeze(1).unsqueeze(0) | ||||||
|  |             attn = attn.view(-1, self.num_heads, N, N) | ||||||
|  |             attn = self.softmax(attn) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             attn = self.softmax(attn) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         attn = self.attn_drop(attn) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, num_head, 49, 49 @ bs * 64, num_head, 49, 32 -> bs * 64, num_head, 49, 32 | ||||||
|  |         #     | ||||||
|  |         #   bs * 64, num_head, 49, 32 -> bs * 64, 49, 96 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = (attn @ v).transpose(1, 2).reshape(B_, N, C) | ||||||
|  |         x = self.proj(x) | ||||||
|  |         x = self.proj_drop(x) | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def drop_path(x, drop_prob: float = 0., training: bool = False, scale_by_keep: bool = True): | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     Drop paths (Stochastic Depth) per sample (when applied in main path of residual blocks). | ||||||
|  |     This is the same as the DropConnect impl I created for EfficientNet, etc networks, however, | ||||||
|  |     the original name is misleading as 'Drop Connect' is a different form of dropout in a separate paper... | ||||||
|  |     See discussion: https://github.com/tensorflow/tpu/issues/494#issuecomment-532968956 ... I've opted for | ||||||
|  |     changing the layer and argument names to 'drop path' rather than mix DropConnect as a layer name and use | ||||||
|  |     'survival rate' as the argument. | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     if drop_prob == 0. or not training: | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |     keep_prob       = 1 - drop_prob | ||||||
|  |     shape           = (x.shape[0],) + (1,) * (x.ndim - 1)  # work with diff dim tensors, not just 2D ConvNets | ||||||
|  |     random_tensor   = x.new_empty(shape).bernoulli_(keep_prob) | ||||||
|  |     if keep_prob > 0.0 and scale_by_keep: | ||||||
|  |         random_tensor.div_(keep_prob) | ||||||
|  |     return x * random_tensor | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class DropPath(nn.Module): | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     Drop paths (Stochastic Depth) per sample  (when applied in main path of residual blocks). | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |     def __init__(self, drop_prob=None, scale_by_keep=True): | ||||||
|  |         super(DropPath, self).__init__() | ||||||
|  |         self.drop_prob = drop_prob | ||||||
|  |         self.scale_by_keep = scale_by_keep | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         return drop_path(x, self.drop_prob, self.training, self.scale_by_keep) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   两次全连接 | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class Mlp(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, in_features, hidden_features=None, out_features=None, act_layer=GELU, drop=0.): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         out_features = out_features or in_features | ||||||
|  |         hidden_features = hidden_features or in_features | ||||||
|  |         self.fc1 = nn.Linear(in_features, hidden_features) | ||||||
|  |         self.act = act_layer() | ||||||
|  |         self.fc2 = nn.Linear(hidden_features, out_features) | ||||||
|  |         self.drop = nn.Dropout(drop) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         x = self.fc1(x) | ||||||
|  |         x = self.act(x) | ||||||
|  |         x = self.drop(x) | ||||||
|  |         x = self.fc2(x) | ||||||
|  |         x = self.drop(x) | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   每个阶段重复的基础模块 | ||||||
|  | #   在这其中会使用WindowAttention进行特征提取 | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class SwinTransformerBlock(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, dim, input_resolution, num_heads, window_size=7, shift_size=0, | ||||||
|  |                  mlp_ratio=4., qkv_bias=True, qk_scale=None, drop=0., attn_drop=0., drop_path=0., | ||||||
|  |                  act_layer=GELU, norm_layer=nn.LayerNorm): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         self.dim                = dim | ||||||
|  |         self.input_resolution   = input_resolution | ||||||
|  |         self.num_heads          = num_heads | ||||||
|  |         self.window_size        = window_size | ||||||
|  |         self.shift_size         = shift_size | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.mlp_ratio          = mlp_ratio | ||||||
|  |         if min(self.input_resolution) <= self.window_size: | ||||||
|  |             self.shift_size = 0 | ||||||
|  |             self.window_size = min(self.input_resolution) | ||||||
|  |         assert 0 <= self.shift_size < self.window_size, "shift_size must in 0-window_size" | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.norm1  = norm_layer(dim) | ||||||
|  |         self.attn   = WindowAttention( | ||||||
|  |             dim,  | ||||||
|  |             window_size = [self.window_size, self.window_size],  | ||||||
|  |             num_heads   = num_heads, | ||||||
|  |             qkv_bias    = qkv_bias,  | ||||||
|  |             qk_scale    = qk_scale,  | ||||||
|  |             attn_drop   = attn_drop,  | ||||||
|  |             proj_drop   = drop | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.drop_path  = DropPath(drop_path) if drop_path > 0. else nn.Identity() | ||||||
|  |         self.norm2      = norm_layer(dim) | ||||||
|  |         mlp_hidden_dim  = int(dim * mlp_ratio) | ||||||
|  |         self.mlp        = Mlp(in_features=dim, hidden_features=mlp_hidden_dim, act_layer=act_layer, drop=drop) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         if self.shift_size > 0: | ||||||
|  |             #----------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   由于进行特征提取时,会对输入的特征层进行的平移 | ||||||
|  |             #   如: | ||||||
|  |             #   [                                   [ | ||||||
|  |             #       [1, 2, 3],                          [5, 6, 4],    | ||||||
|  |             #       [4, 5, 6],          -->             [8, 9, 7], | ||||||
|  |             #       [7, 8, 9],                          [1, 2, 3], | ||||||
|  |             #   ]                                   ] | ||||||
|  |             #   这一步的作用就是使得平移后的区域块只计算自己部分的注意力机制 | ||||||
|  |             #----------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             H, W = self.input_resolution | ||||||
|  |             _H, _W  =  _make_divisible(H, self.window_size), _make_divisible(W, self.window_size), | ||||||
|  |             img_mask = torch.zeros((1, _H, _W, 1))  # 1 H W 1 | ||||||
|  |             h_slices = (slice(0, -self.window_size), | ||||||
|  |                         slice(-self.window_size, -self.shift_size), | ||||||
|  |                         slice(-self.shift_size, None)) | ||||||
|  |             w_slices = (slice(0, -self.window_size), | ||||||
|  |                         slice(-self.window_size, -self.shift_size), | ||||||
|  |                         slice(-self.shift_size, None)) | ||||||
|  |             cnt = 0 | ||||||
|  |             for h in h_slices: | ||||||
|  |                 for w in w_slices: | ||||||
|  |                     img_mask[:, h, w, :] = cnt | ||||||
|  |                     cnt += 1 | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             mask_windows = window_partition(img_mask, self.window_size)  # nW, window_size, window_size, 1 | ||||||
|  |             mask_windows = mask_windows.view(-1, self.window_size * self.window_size) | ||||||
|  |             attn_mask       = mask_windows.unsqueeze(1) - mask_windows.unsqueeze(2) | ||||||
|  |             attn_mask       = attn_mask.masked_fill(attn_mask != 0, float(-100.0)).masked_fill(attn_mask == 0, float(0.0)) | ||||||
|  |             self.attn_mask  = attn_mask.cpu().numpy() | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             self.attn_mask = None | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         H, W = self.input_resolution | ||||||
|  |         B, L, C = x.shape | ||||||
|  |         assert L == H * W, "input feature has wrong size" | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 3136, 96 -> bs, 56, 56, 96 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         shortcut = x | ||||||
|  |         x = self.norm1(x) | ||||||
|  |         x = x.view(B, H, W, C) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         _H, _W  =  _make_divisible(H, self.window_size), _make_divisible(W, self.window_size), | ||||||
|  |         x       = x.permute(0, 3, 1, 2) | ||||||
|  |         x       = F.interpolate(x, [_H, _W], mode='bicubic', align_corners=False).permute(0, 2, 3, 1) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   进行特征层的平移 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         if self.shift_size > 0: | ||||||
|  |             shifted_x = torch.roll(x, shifts=(-self.shift_size, -self.shift_size), dims=(1, 2)) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             shifted_x = x | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 56, 56, 96 -> bs * 64, 7, 7, 96 -> bs * 64, 49, 96 | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x_windows = window_partition(shifted_x, self.window_size)  # num_windows * B, window_size, window_size, C | ||||||
|  |         x_windows = x_windows.view(-1, self.window_size * self.window_size, C)  # nW*B, window_size*window_size, C | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, 49, 97 -> bs * 64, 49, 97 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         if type(self.attn_mask) != type(None): | ||||||
|  |             attn_mask = torch.tensor(self.attn_mask).cuda() if x.is_cuda else torch.tensor(self.attn_mask) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             attn_mask = None | ||||||
|  |         attn_windows = self.attn(x_windows, mask=attn_mask)  # nW*B, window_size*window_size, C | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs * 64, 49, 97 -> bs, 56, 56, 96 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         attn_windows = attn_windows.view(-1, self.window_size, self.window_size, C) | ||||||
|  |         shifted_x = window_reverse(attn_windows, self.window_size, _H, _W)  # B H' W' C | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   将特征层平移回来 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         if self.shift_size > 0: | ||||||
|  |             x = torch.roll(shifted_x, shifts=(self.shift_size, self.shift_size), dims=(1, 2)) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             x = shifted_x | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         x = x.permute(0, 3, 1, 2) | ||||||
|  |         x = F.interpolate(x, [H, W], mode='bicubic', align_corners=False).permute(0, 2, 3, 1) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 3136, 96 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = x.view(B, H * W, C) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   FFN | ||||||
|  |         #   bs, 3136, 96 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = shortcut + self.drop_path(x) | ||||||
|  |         x = x + self.drop_path(self.mlp(self.norm2(x))) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   对输入进来的特征层进行高和宽的压缩 | ||||||
|  | #   进行跨特征点的特征提取,提取完成后进行堆叠。 | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class PatchMerging(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, input_resolution, dim, norm_layer=nn.LayerNorm): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         self.input_resolution   = input_resolution | ||||||
|  |         self.dim                = dim | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.norm               = norm_layer(4 * dim) | ||||||
|  |         self.reduction          = nn.Linear(4 * dim, 2 * dim, bias=False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         H, W = self.input_resolution | ||||||
|  |         B, L, C = x.shape | ||||||
|  |         assert L == H * W, "input feature has wrong size" | ||||||
|  |         assert H % 2 == 0 and W % 2 == 0, f"x size ({H}*{W}) are not even." | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 3136, 96 -> bs, 56, 56, 96 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = x.view(B, H, W, C) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   x0 ~ x3   bs, 56, 56, 96 -> bs, 28, 28, 96 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x0 = x[:, 0::2, 0::2, :]  # B H/2 W/2 C | ||||||
|  |         x1 = x[:, 1::2, 0::2, :]  # B H/2 W/2 C | ||||||
|  |         x2 = x[:, 0::2, 1::2, :]  # B H/2 W/2 C | ||||||
|  |         x3 = x[:, 1::2, 1::2, :]  # B H/2 W/2 C | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   4 X bs, 28, 28, 96 -> bs, 28, 28, 384 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = torch.cat([x0, x1, x2, x3], -1)  # B H/2 W/2 4*C | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 28, 28, 384 -> bs, 784, 384 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = x.view(B, -1, 4 * C)  # B H/2*W/2 4*C | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 784, 384 -> bs, 784, 192 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = self.norm(x) | ||||||
|  |         x = self.reduction(x) | ||||||
|  |         return x | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   Swin-Transformer的基础模块。 | ||||||
|  | #   使用窗口多头注意力机制进行特征提取。 | ||||||
|  | #   使用PatchMerging进行高和宽的压缩。 | ||||||
|  | #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  | class BasicLayer(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, dim, input_resolution, depth, num_heads, window_size, | ||||||
|  |                  mlp_ratio=4., qkv_bias=True, qk_scale=None, drop=0., attn_drop=0., | ||||||
|  |                  drop_path=0., norm_layer=nn.LayerNorm, downsample=None, use_checkpoint=False): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   四个阶段对应不同的dim | ||||||
|  |         #   [96, 192, 384, 768] | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.dim                = dim | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   四个阶段对应不同的输入分辨率 | ||||||
|  |         #   [[56, 56], [28, 28], [14, 14], [7, 7]] | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.input_resolution   = input_resolution | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   四个阶段对应不同的多头注意力机制重复次数   | ||||||
|  |         #   [2, 2, 6, 2] | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.depth              = depth | ||||||
|  |         self.use_checkpoint     = use_checkpoint | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   根据depth的次数利用窗口多头注意力机制进行特征提取。 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.blocks = nn.ModuleList( | ||||||
|  |             [ | ||||||
|  |                 SwinTransformerBlock( | ||||||
|  |                     dim         = dim,  | ||||||
|  |                     input_resolution = input_resolution, | ||||||
|  |                     num_heads   = num_heads,  | ||||||
|  |                     window_size = window_size, | ||||||
|  |                     shift_size  = 0 if (i % 2 == 0) else window_size // 2, | ||||||
|  |                     mlp_ratio   = mlp_ratio, | ||||||
|  |                     qkv_bias    = qkv_bias,  | ||||||
|  |                     qk_scale    = qk_scale, | ||||||
|  |                     drop        = drop,  | ||||||
|  |                     attn_drop   = attn_drop, | ||||||
|  |                     drop_path   = drop_path[i] if isinstance(drop_path, list) else drop_path, | ||||||
|  |                     norm_layer  = norm_layer | ||||||
|  |                 ) | ||||||
|  |                 for i in range(depth) | ||||||
|  |             ] | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         if downsample is not None: | ||||||
|  |             #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   判断是否要进行下采样,即:高宽压缩 | ||||||
|  |             #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             self.downsample = downsample(input_resolution, dim=dim, norm_layer=norm_layer) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             self.downsample = None | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         for blk in self.blocks: | ||||||
|  |             if self.use_checkpoint: | ||||||
|  |                 x_ = checkpoint.checkpoint(blk, x) | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 x_ = blk(x) | ||||||
|  |         if self.downsample is not None: | ||||||
|  |             x = self.downsample(x_) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             x = x_ | ||||||
|  |         return x_, x | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class SwinTransformer(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, img_size=[640, 640], patch_size=4, in_chans=3, num_classes=1000, | ||||||
|  |                  embed_dim=96, depths=[2, 2, 6, 2], num_heads=[3, 6, 12, 24], | ||||||
|  |                  window_size=7, mlp_ratio=4., qkv_bias=True, qk_scale=None, | ||||||
|  |                  drop_rate=0., attn_drop_rate=0., drop_path_rate=0.1, | ||||||
|  |                  norm_layer=nn.LayerNorm, ape=False, patch_norm=True, | ||||||
|  |                  use_checkpoint=False, **kwargs): | ||||||
|  |         super().__init__() | ||||||
|  |         self.num_classes    = num_classes | ||||||
|  |         self.num_layers     = len(depths) | ||||||
|  |         self.embed_dim      = embed_dim | ||||||
|  |         self.ape            = ape | ||||||
|  |         self.patch_norm     = patch_norm | ||||||
|  |         self.num_features   = int(embed_dim * 2 ** (self.num_layers - 1)) | ||||||
|  |         self.mlp_ratio      = mlp_ratio | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   bs, 224, 224, 3 -> bs, 3136, 96 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.patch_embed = PatchEmbed( | ||||||
|  |             img_size    = img_size,  | ||||||
|  |             patch_size  = patch_size, | ||||||
|  |             in_chans    = in_chans,  | ||||||
|  |             embed_dim   = embed_dim, | ||||||
|  |             norm_layer  = norm_layer if self.patch_norm else None | ||||||
|  |         ) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   PatchEmbed之后的图像序列长度        3136 | ||||||
|  |         #   PatchEmbed之后的图像对应的分辨率    [56, 56] | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         num_patches             = self.patch_embed.num_patches | ||||||
|  |         patches_resolution      = self.patch_embed.patches_resolution | ||||||
|  |         self.patches_resolution = patches_resolution | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         if self.ape: | ||||||
|  |             self.absolute_pos_embed = nn.Parameter(torch.zeros(1, num_patches, embed_dim)) | ||||||
|  |             trunc_normal_(self.absolute_pos_embed, std=.02) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.pos_drop = nn.Dropout(p=drop_rate) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   stochastic depth | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------# | ||||||
|  |         dpr = [x.item() for x in torch.linspace(0, drop_path_rate, sum(depths))]  # stochastic depth decay rule | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   构建swin-transform的每个阶段 | ||||||
|  |         #   bs, 3136, 96 -> bs, 784, 192 -> bs, 196, 384 -> bs, 49, 768 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.layers = nn.ModuleList() | ||||||
|  |         for i_layer in range(self.num_layers): | ||||||
|  |             layer = BasicLayer( | ||||||
|  |                 dim                 = int(embed_dim * 2 ** i_layer), | ||||||
|  |                 input_resolution    = (patches_resolution[0] // (2 ** i_layer), patches_resolution[1] // (2 ** i_layer)), | ||||||
|  |                 depth               = depths[i_layer], | ||||||
|  |                 num_heads           = num_heads[i_layer], | ||||||
|  |                 window_size         = window_size, | ||||||
|  |                 mlp_ratio           = self.mlp_ratio, | ||||||
|  |                 qkv_bias            = qkv_bias,  | ||||||
|  |                 qk_scale            = qk_scale, | ||||||
|  |                 drop                = drop_rate,  | ||||||
|  |                 attn_drop           = attn_drop_rate, | ||||||
|  |                 drop_path           = dpr[sum(depths[:i_layer]):sum(depths[:i_layer + 1])], | ||||||
|  |                 norm_layer          = norm_layer, | ||||||
|  |                 downsample          = PatchMerging if (i_layer < self.num_layers - 1) else None, | ||||||
|  |                 use_checkpoint      = use_checkpoint | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |             self.layers.append(layer) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.apply(self._init_weights) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def _init_weights(self, m): | ||||||
|  |         if isinstance(m, nn.Linear): | ||||||
|  |             trunc_normal_(m.weight, std=.02) | ||||||
|  |             if isinstance(m, nn.Linear) and m.bias is not None: | ||||||
|  |                 nn.init.constant_(m.bias, 0) | ||||||
|  |         elif isinstance(m, nn.LayerNorm): | ||||||
|  |             nn.init.constant_(m.bias, 0) | ||||||
|  |             nn.init.constant_(m.weight, 1.0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     @torch.jit.ignore | ||||||
|  |     def no_weight_decay(self): | ||||||
|  |         return {'absolute_pos_embed'} | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     @torch.jit.ignore | ||||||
|  |     def no_weight_decay_keywords(self): | ||||||
|  |         return {'relative_position_bias_table'} | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         x = self.patch_embed(x) | ||||||
|  |         if self.ape: | ||||||
|  |             x = x + self.absolute_pos_embed | ||||||
|  |         x = self.pos_drop(x) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         inverval_outs = [] | ||||||
|  |         for i, layer in enumerate(self.layers): | ||||||
|  |             x_, x = layer(x) | ||||||
|  |             if i != 0: | ||||||
|  |                 inverval_outs.append(x_) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         outs = [] | ||||||
|  |         for i, layer in enumerate(inverval_outs): | ||||||
|  |             H, W    = (self.patches_resolution[0] // (2 ** (i + 1)), self.patches_resolution[1] // (2 ** (i + 1))) | ||||||
|  |             B, L, C = layer.shape | ||||||
|  |             layer   = layer.view([B, H, W, C]).permute([0, 3, 1, 2]) | ||||||
|  |             outs.append(layer) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         return outs | ||||||
|  |      | ||||||
|  | def Swin_transformer_Tiny(pretrained = False, input_shape = [640, 640], **kwargs): | ||||||
|  |     model = SwinTransformer(input_shape, depths=[2, 2, 6, 2], **kwargs) | ||||||
|  |     if pretrained: | ||||||
|  |         url = "https://github.com/bubbliiiing/yolov5-pytorch/releases/download/v1.0/swin_tiny_patch4_window7.pth" | ||||||
|  |         checkpoint = torch.hub.load_state_dict_from_url(url=url, map_location="cpu", model_dir="./model_data") | ||||||
|  |         model.load_state_dict(checkpoint, strict=False) | ||||||
|  |         print("Load weights from ", url.split('/')[-1]) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |     return model | ||||||
							
								
								
									
										1
									
								
								nets/__init__.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										1
									
								
								nets/__init__.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1 @@ | |||||||
|  | # | ||||||
							
								
								
									
										132
									
								
								nets/yolo.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										132
									
								
								nets/yolo.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,132 @@ | |||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  |  | ||||||
|  | from nets.ConvNext import ConvNeXt_Small, ConvNeXt_Tiny | ||||||
|  | from nets.CSPdarknet import C3, Conv, CSPDarknet | ||||||
|  | from nets.Swin_transformer import Swin_transformer_Tiny | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #---------------------------------------------------# | ||||||
|  | #   yolo_body | ||||||
|  | #---------------------------------------------------# | ||||||
|  | class YoloBody(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, anchors_mask, num_classes, phi, backbone='cspdarknet', pretrained=False, input_shape=[640, 640]): | ||||||
|  |         super(YoloBody, self).__init__() | ||||||
|  |         depth_dict          = {'s' : 0.33, 'm' : 0.67, 'l' : 1.00, 'x' : 1.33,} | ||||||
|  |         width_dict          = {'s' : 0.50, 'm' : 0.75, 'l' : 1.00, 'x' : 1.25,} | ||||||
|  |         dep_mul, wid_mul    = depth_dict[phi], width_dict[phi] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         base_channels       = int(wid_mul * 64)  # 64 | ||||||
|  |         base_depth          = max(round(dep_mul * 3), 1)  # 3 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   输入图片是640, 640, 3 | ||||||
|  |         #   初始的基本通道是64 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.backbone_name  = backbone | ||||||
|  |         if backbone == "cspdarknet": | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------#    | ||||||
|  |             #   生成CSPdarknet53的主干模型 | ||||||
|  |             #   获得三个有效特征层,他们的shape分别是: | ||||||
|  |             #   80,80,256 | ||||||
|  |             #   40,40,512 | ||||||
|  |             #   20,20,1024 | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |             self.backbone   = CSPDarknet(base_channels, base_depth, phi, pretrained) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------#    | ||||||
|  |             #   如果输入不为cspdarknet,则调整通道数 | ||||||
|  |             #   使其符合YoloV5的格式 | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |             self.backbone       = { | ||||||
|  |                 'convnext_tiny'         : ConvNeXt_Tiny, | ||||||
|  |                 'convnext_small'        : ConvNeXt_Small, | ||||||
|  |                 'swin_transfomer_tiny'  : Swin_transformer_Tiny, | ||||||
|  |             }[backbone](pretrained=pretrained, input_shape=input_shape) | ||||||
|  |             in_channels         = { | ||||||
|  |                 'convnext_tiny'         : [192, 384, 768], | ||||||
|  |                 'convnext_small'        : [192, 384, 768], | ||||||
|  |                 'swin_transfomer_tiny'  : [192, 384, 768], | ||||||
|  |             }[backbone] | ||||||
|  |             feat1_c, feat2_c, feat3_c = in_channels  | ||||||
|  |             self.conv_1x1_feat1 = Conv(feat1_c, base_channels * 4, 1, 1) | ||||||
|  |             self.conv_1x1_feat2 = Conv(feat2_c, base_channels * 8, 1, 1) | ||||||
|  |             self.conv_1x1_feat3 = Conv(feat3_c, base_channels * 16, 1, 1) | ||||||
|  |              | ||||||
|  |         self.upsample   = nn.Upsample(scale_factor=2, mode="nearest") | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.conv_for_feat3         = Conv(base_channels * 16, base_channels * 8, 1, 1) | ||||||
|  |         self.conv3_for_upsample1    = C3(base_channels * 16, base_channels * 8, base_depth, shortcut=False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.conv_for_feat2         = Conv(base_channels * 8, base_channels * 4, 1, 1) | ||||||
|  |         self.conv3_for_upsample2    = C3(base_channels * 8, base_channels * 4, base_depth, shortcut=False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.down_sample1           = Conv(base_channels * 4, base_channels * 4, 3, 2) | ||||||
|  |         self.conv3_for_downsample1  = C3(base_channels * 8, base_channels * 8, base_depth, shortcut=False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.down_sample2           = Conv(base_channels * 8, base_channels * 8, 3, 2) | ||||||
|  |         self.conv3_for_downsample2  = C3(base_channels * 16, base_channels * 16, base_depth, shortcut=False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 80, 80, 256 => 80, 80, 3 * (5 + num_classes) => 80, 80, 3 * (4 + 1 + num_classes) | ||||||
|  |         self.yolo_head_P3 = nn.Conv2d(base_channels * 4, len(anchors_mask[2]) * (5 + num_classes), 1) | ||||||
|  |         # 40, 40, 512 => 40, 40, 3 * (5 + num_classes) => 40, 40, 3 * (4 + 1 + num_classes) | ||||||
|  |         self.yolo_head_P4 = nn.Conv2d(base_channels * 8, len(anchors_mask[1]) * (5 + num_classes), 1) | ||||||
|  |         # 20, 20, 1024 => 20, 20, 3 * (5 + num_classes) => 20, 20, 3 * (4 + 1 + num_classes) | ||||||
|  |         self.yolo_head_P5 = nn.Conv2d(base_channels * 16, len(anchors_mask[0]) * (5 + num_classes), 1) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, x): | ||||||
|  |         #  backbone | ||||||
|  |         feat1, feat2, feat3 = self.backbone(x) | ||||||
|  |         if self.backbone_name != "cspdarknet": | ||||||
|  |             feat1 = self.conv_1x1_feat1(feat1) | ||||||
|  |             feat2 = self.conv_1x1_feat2(feat2) | ||||||
|  |             feat3 = self.conv_1x1_feat3(feat3) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 20, 20, 1024 -> 20, 20, 512 | ||||||
|  |         P5          = self.conv_for_feat3(feat3) | ||||||
|  |         # 20, 20, 512 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         P5_upsample = self.upsample(P5) | ||||||
|  |         # 40, 40, 512 -> 40, 40, 1024 | ||||||
|  |         P4          = torch.cat([P5_upsample, feat2], 1) | ||||||
|  |         # 40, 40, 1024 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         P4          = self.conv3_for_upsample1(P4) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 40, 40, 512 -> 40, 40, 256 | ||||||
|  |         P4          = self.conv_for_feat2(P4) | ||||||
|  |         # 40, 40, 256 -> 80, 80, 256 | ||||||
|  |         P4_upsample = self.upsample(P4) | ||||||
|  |         # 80, 80, 256 cat 80, 80, 256 -> 80, 80, 512 | ||||||
|  |         P3          = torch.cat([P4_upsample, feat1], 1) | ||||||
|  |         # 80, 80, 512 -> 80, 80, 256 | ||||||
|  |         P3          = self.conv3_for_upsample2(P3) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         # 80, 80, 256 -> 40, 40, 256 | ||||||
|  |         P3_downsample = self.down_sample1(P3) | ||||||
|  |         # 40, 40, 256 cat 40, 40, 256 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         P4 = torch.cat([P3_downsample, P4], 1) | ||||||
|  |         # 40, 40, 512 -> 40, 40, 512 | ||||||
|  |         P4 = self.conv3_for_downsample1(P4) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 40, 40, 512 -> 20, 20, 512 | ||||||
|  |         P4_downsample = self.down_sample2(P4) | ||||||
|  |         # 20, 20, 512 cat 20, 20, 512 -> 20, 20, 1024 | ||||||
|  |         P5 = torch.cat([P4_downsample, P5], 1) | ||||||
|  |         # 20, 20, 1024 -> 20, 20, 1024 | ||||||
|  |         P5 = self.conv3_for_downsample2(P5) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   第三个特征层 | ||||||
|  |         #   y3=(batch_size,75,80,80) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         out2 = self.yolo_head_P3(P3) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   第二个特征层 | ||||||
|  |         #   y2=(batch_size,75,40,40) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         out1 = self.yolo_head_P4(P4) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   第一个特征层 | ||||||
|  |         #   y1=(batch_size,75,20,20) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         out0 = self.yolo_head_P5(P5) | ||||||
|  |         return out0, out1, out2 | ||||||
|  |  | ||||||
							
								
								
									
										465
									
								
								nets/yolo_training.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										465
									
								
								nets/yolo_training.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,465 @@ | |||||||
|  | import math | ||||||
|  | from copy import deepcopy | ||||||
|  | from functools import partial | ||||||
|  |  | ||||||
|  | import numpy as np | ||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class YOLOLoss(nn.Module): | ||||||
|  |     def __init__(self, anchors, num_classes, input_shape, cuda, anchors_mask = [[6,7,8], [3,4,5], [0,1,2]], label_smoothing = 0): | ||||||
|  |         super(YOLOLoss, self).__init__() | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   20x20的特征层对应的anchor是[116,90],[156,198],[373,326] | ||||||
|  |         #   40x40的特征层对应的anchor是[30,61],[62,45],[59,119] | ||||||
|  |         #   80x80的特征层对应的anchor是[10,13],[16,30],[33,23] | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.anchors        = anchors | ||||||
|  |         self.num_classes    = num_classes | ||||||
|  |         self.bbox_attrs     = 5 + num_classes | ||||||
|  |         self.input_shape    = input_shape | ||||||
|  |         self.anchors_mask   = anchors_mask | ||||||
|  |         self.label_smoothing = label_smoothing | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.threshold      = 4 | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         self.balance        = [0.4, 1.0, 4] | ||||||
|  |         self.box_ratio      = 0.05 | ||||||
|  |         self.obj_ratio      = 1 * (input_shape[0] * input_shape[1]) / (640 ** 2) | ||||||
|  |         self.cls_ratio      = 0.5 * (num_classes / 80) | ||||||
|  |         self.cuda = cuda | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def clip_by_tensor(self, t, t_min, t_max): | ||||||
|  |         t = t.float() | ||||||
|  |         result = (t >= t_min).float() * t + (t < t_min).float() * t_min | ||||||
|  |         result = (result <= t_max).float() * result + (result > t_max).float() * t_max | ||||||
|  |         return result | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def MSELoss(self, pred, target): | ||||||
|  |         return torch.pow(pred - target, 2) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def BCELoss(self, pred, target): | ||||||
|  |         epsilon = 1e-7 | ||||||
|  |         pred    = self.clip_by_tensor(pred, epsilon, 1.0 - epsilon) | ||||||
|  |         output  = - target * torch.log(pred) - (1.0 - target) * torch.log(1.0 - pred) | ||||||
|  |         return output | ||||||
|  |          | ||||||
|  |     def box_giou(self, b1, b2): | ||||||
|  |         """ | ||||||
|  |         输入为: | ||||||
|  |         ---------- | ||||||
|  |         b1: tensor, shape=(batch, feat_w, feat_h, anchor_num, 4), xywh | ||||||
|  |         b2: tensor, shape=(batch, feat_w, feat_h, anchor_num, 4), xywh | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         返回为: | ||||||
|  |         ------- | ||||||
|  |         giou: tensor, shape=(batch, feat_w, feat_h, anchor_num, 1) | ||||||
|  |         """ | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   求出预测框左上角右下角 | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         b1_xy       = b1[..., :2] | ||||||
|  |         b1_wh       = b1[..., 2:4] | ||||||
|  |         b1_wh_half  = b1_wh/2. | ||||||
|  |         b1_mins     = b1_xy - b1_wh_half | ||||||
|  |         b1_maxes    = b1_xy + b1_wh_half | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   求出真实框左上角右下角 | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         b2_xy       = b2[..., :2] | ||||||
|  |         b2_wh       = b2[..., 2:4] | ||||||
|  |         b2_wh_half  = b2_wh/2. | ||||||
|  |         b2_mins     = b2_xy - b2_wh_half | ||||||
|  |         b2_maxes    = b2_xy + b2_wh_half | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   求真实框和预测框所有的iou | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         intersect_mins  = torch.max(b1_mins, b2_mins) | ||||||
|  |         intersect_maxes = torch.min(b1_maxes, b2_maxes) | ||||||
|  |         intersect_wh    = torch.max(intersect_maxes - intersect_mins, torch.zeros_like(intersect_maxes)) | ||||||
|  |         intersect_area  = intersect_wh[..., 0] * intersect_wh[..., 1] | ||||||
|  |         b1_area         = b1_wh[..., 0] * b1_wh[..., 1] | ||||||
|  |         b2_area         = b2_wh[..., 0] * b2_wh[..., 1] | ||||||
|  |         union_area      = b1_area + b2_area - intersect_area | ||||||
|  |         iou             = intersect_area / union_area | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   找到包裹两个框的最小框的左上角和右下角 | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         enclose_mins    = torch.min(b1_mins, b2_mins) | ||||||
|  |         enclose_maxes   = torch.max(b1_maxes, b2_maxes) | ||||||
|  |         enclose_wh      = torch.max(enclose_maxes - enclose_mins, torch.zeros_like(intersect_maxes)) | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算对角线距离 | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         enclose_area    = enclose_wh[..., 0] * enclose_wh[..., 1] | ||||||
|  |         giou            = iou - (enclose_area - union_area) / enclose_area | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         return giou | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   平滑标签 | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def smooth_labels(self, y_true, label_smoothing, num_classes): | ||||||
|  |         return y_true * (1.0 - label_smoothing) + label_smoothing / num_classes | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def forward(self, l, input, targets=None, y_true=None): | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   l               代表使用的是第几个有效特征层 | ||||||
|  |         #   input的shape为  bs, 3*(5+num_classes), 20, 20 | ||||||
|  |         #                   bs, 3*(5+num_classes), 40, 40 | ||||||
|  |         #                   bs, 3*(5+num_classes), 80, 80 | ||||||
|  |         #   targets         真实框的标签情况 [batch_size, num_gt, 5] | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #--------------------------------# | ||||||
|  |         #   获得图片数量,特征层的高和宽 | ||||||
|  |         #   20, 20 | ||||||
|  |         #--------------------------------# | ||||||
|  |         bs      = input.size(0) | ||||||
|  |         in_h    = input.size(2) | ||||||
|  |         in_w    = input.size(3) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算步长 | ||||||
|  |         #   每一个特征点对应原来的图片上多少个像素点 | ||||||
|  |         #   [640, 640] 高的步长为640 / 20 = 32,宽的步长为640 / 20 = 32 | ||||||
|  |         #   如果特征层为20x20的话,一个特征点就对应原来的图片上的32个像素点 | ||||||
|  |         #   如果特征层为40x40的话,一个特征点就对应原来的图片上的16个像素点 | ||||||
|  |         #   如果特征层为80x80的话,一个特征点就对应原来的图片上的8个像素点 | ||||||
|  |         #   stride_h = stride_w = 32、16、8 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         stride_h = self.input_shape[0] / in_h | ||||||
|  |         stride_w = self.input_shape[1] / in_w | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   此时获得的scaled_anchors大小是相对于特征层的 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------# | ||||||
|  |         scaled_anchors  = [(a_w / stride_w, a_h / stride_h) for a_w, a_h in self.anchors] | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   输入的input一共有三个,他们的shape分别是 | ||||||
|  |         #   bs, 3 * (5+num_classes), 20, 20 => bs, 3, 5 + num_classes, 20, 20 => batch_size, 3, 20, 20, 5 + num_classes | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #   batch_size, 3, 20, 20, 5 + num_classes | ||||||
|  |         #   batch_size, 3, 40, 40, 5 + num_classes | ||||||
|  |         #   batch_size, 3, 80, 80, 5 + num_classes | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         prediction = input.view(bs, len(self.anchors_mask[l]), self.bbox_attrs, in_h, in_w).permute(0, 1, 3, 4, 2).contiguous() | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   先验框的中心位置的调整参数 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         x = torch.sigmoid(prediction[..., 0]) | ||||||
|  |         y = torch.sigmoid(prediction[..., 1]) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   先验框的宽高调整参数 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         w = torch.sigmoid(prediction[..., 2])  | ||||||
|  |         h = torch.sigmoid(prediction[..., 3])  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   获得置信度,是否有物体 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         conf = torch.sigmoid(prediction[..., 4]) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   种类置信度 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         pred_cls = torch.sigmoid(prediction[..., 5:]) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   self.get_target已经合并到dataloader中 | ||||||
|  |         #   原因是在这里执行过慢,会大大延长训练时间 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------# | ||||||
|  |         # y_true, noobj_mask = self.get_target(l, targets, scaled_anchors, in_h, in_w) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   将预测结果进行解码,判断预测结果和真实值的重合程度 | ||||||
|  |         #   如果重合程度过大则忽略,因为这些特征点属于预测比较准确的特征点 | ||||||
|  |         #   作为负样本不合适 | ||||||
|  |         #----------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         pred_boxes = self.get_pred_boxes(l, x, y, h, w, targets, scaled_anchors, in_h, in_w) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         if self.cuda: | ||||||
|  |             y_true          = y_true.type_as(x) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         loss    = 0 | ||||||
|  |         n       = torch.sum(y_true[..., 4] == 1) | ||||||
|  |         if n != 0: | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   计算预测结果和真实结果的giou,计算对应有真实框的先验框的giou损失 | ||||||
|  |             #                         loss_cls计算对应有真实框的先验框的分类损失 | ||||||
|  |             #----------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             giou        = self.box_giou(pred_boxes, y_true[..., :4]).type_as(x) | ||||||
|  |             loss_loc    = torch.mean((1 - giou)[y_true[..., 4] == 1]) | ||||||
|  |             loss_cls    = torch.mean(self.BCELoss(pred_cls[y_true[..., 4] == 1], self.smooth_labels(y_true[..., 5:][y_true[..., 4] == 1], self.label_smoothing, self.num_classes))) | ||||||
|  |             loss        += loss_loc * self.box_ratio + loss_cls * self.cls_ratio | ||||||
|  |             #-----------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   计算置信度的loss | ||||||
|  |             #   也就意味着先验框对应的预测框预测的更准确 | ||||||
|  |             #   它才是用来预测这个物体的。 | ||||||
|  |             #-----------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             tobj        = torch.where(y_true[..., 4] == 1, giou.detach().clamp(0), torch.zeros_like(y_true[..., 4])) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             tobj        = torch.zeros_like(y_true[..., 4]) | ||||||
|  |         loss_conf   = torch.mean(self.BCELoss(conf, tobj)) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         loss        += loss_conf * self.balance[l] * self.obj_ratio | ||||||
|  |         # if n != 0: | ||||||
|  |         #     print(loss_loc * self.box_ratio, loss_cls * self.cls_ratio, loss_conf * self.balance[l] * self.obj_ratio) | ||||||
|  |         return loss | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     def get_near_points(self, x, y, i, j): | ||||||
|  |         sub_x = x - i | ||||||
|  |         sub_y = y - j | ||||||
|  |         if sub_x > 0.5 and sub_y > 0.5: | ||||||
|  |             return [[0, 0], [1, 0], [0, 1]] | ||||||
|  |         elif sub_x < 0.5 and sub_y > 0.5: | ||||||
|  |             return [[0, 0], [-1, 0], [0, 1]] | ||||||
|  |         elif sub_x < 0.5 and sub_y < 0.5: | ||||||
|  |             return [[0, 0], [-1, 0], [0, -1]] | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             return [[0, 0], [1, 0], [0, -1]] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def get_target(self, l, targets, anchors, in_h, in_w): | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算一共有多少张图片 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         bs              = len(targets) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   用于选取哪些先验框不包含物体 | ||||||
|  |         #   bs, 3, 20, 20 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         noobj_mask      = torch.ones(bs, len(self.anchors_mask[l]), in_h, in_w, requires_grad = False) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   帮助找到每一个先验框最对应的真实框 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         box_best_ratio = torch.zeros(bs, len(self.anchors_mask[l]), in_h, in_w, requires_grad = False) | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   batch_size, 3, 20, 20, 5 + num_classes | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         y_true          = torch.zeros(bs, len(self.anchors_mask[l]), in_h, in_w, self.bbox_attrs, requires_grad = False) | ||||||
|  |         for b in range(bs):             | ||||||
|  |             if len(targets[b])==0: | ||||||
|  |                 continue | ||||||
|  |             batch_target = torch.zeros_like(targets[b]) | ||||||
|  |             #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   计算出正样本在特征层上的中心点 | ||||||
|  |             #   获得真实框相对于特征层的大小 | ||||||
|  |             #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             batch_target[:, [0,2]] = targets[b][:, [0,2]] * in_w | ||||||
|  |             batch_target[:, [1,3]] = targets[b][:, [1,3]] * in_h | ||||||
|  |             batch_target[:, 4] = targets[b][:, 4] | ||||||
|  |             batch_target = batch_target.cpu() | ||||||
|  |              | ||||||
|  |             #-----------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   batch_target                                    : num_true_box, 5 | ||||||
|  |             #   batch_target[:, 2:4]                            : num_true_box, 2 | ||||||
|  |             #   torch.unsqueeze(batch_target[:, 2:4], 1)        : num_true_box, 1, 2 | ||||||
|  |             #   anchors                                         : 9, 2 | ||||||
|  |             #   torch.unsqueeze(torch.FloatTensor(anchors), 0)  : 1, 9, 2 | ||||||
|  |             #   ratios_of_gt_anchors    : num_true_box, 9, 2 | ||||||
|  |             #   ratios_of_anchors_gt    : num_true_box, 9, 2 | ||||||
|  |             # | ||||||
|  |             #   ratios                  : num_true_box, 9, 4 | ||||||
|  |             #   max_ratios              : num_true_box, 9    | ||||||
|  |             #   max_ratios每一个真实框和每一个先验框的最大宽高比! | ||||||
|  |             #------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             ratios_of_gt_anchors = torch.unsqueeze(batch_target[:, 2:4], 1) / torch.unsqueeze(torch.FloatTensor(anchors), 0) | ||||||
|  |             ratios_of_anchors_gt = torch.unsqueeze(torch.FloatTensor(anchors), 0) /  torch.unsqueeze(batch_target[:, 2:4], 1) | ||||||
|  |             ratios               = torch.cat([ratios_of_gt_anchors, ratios_of_anchors_gt], dim = -1) | ||||||
|  |             max_ratios, _        = torch.max(ratios, dim = -1) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             for t, ratio in enumerate(max_ratios): | ||||||
|  |                 #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 #   ratio : 9 | ||||||
|  |                 #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 over_threshold = ratio < self.threshold | ||||||
|  |                 over_threshold[torch.argmin(ratio)] = True | ||||||
|  |                 for k, mask in enumerate(self.anchors_mask[l]): | ||||||
|  |                     if not over_threshold[mask]: | ||||||
|  |                         continue | ||||||
|  |                     #----------------------------------------# | ||||||
|  |                     #   获得真实框属于哪个网格点 | ||||||
|  |                     #   x  1.25     => 1 | ||||||
|  |                     #   y  3.75     => 3 | ||||||
|  |                     #----------------------------------------# | ||||||
|  |                     i = torch.floor(batch_target[t, 0]).long() | ||||||
|  |                     j = torch.floor(batch_target[t, 1]).long() | ||||||
|  |                      | ||||||
|  |                     offsets = self.get_near_points(batch_target[t, 0], batch_target[t, 1], i, j) | ||||||
|  |                     for offset in offsets: | ||||||
|  |                         local_i = i + offset[0] | ||||||
|  |                         local_j = j + offset[1] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                         if local_i >= in_w or local_i < 0 or local_j >= in_h or local_j < 0: | ||||||
|  |                             continue | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                         if box_best_ratio[b, k, local_j, local_i] != 0: | ||||||
|  |                             if box_best_ratio[b, k, local_j, local_i] > ratio[mask]: | ||||||
|  |                                 y_true[b, k, local_j, local_i, :] = 0 | ||||||
|  |                             else: | ||||||
|  |                                 continue | ||||||
|  |                              | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         #   取出真实框的种类 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         c = batch_target[t, 4].long() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         #   noobj_mask代表无目标的特征点 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         noobj_mask[b, k, local_j, local_i] = 0 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         #   tx、ty代表中心调整参数的真实值 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, 0] = batch_target[t, 0] | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, 1] = batch_target[t, 1] | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, 2] = batch_target[t, 2] | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, 3] = batch_target[t, 3] | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, 4] = 1 | ||||||
|  |                         y_true[b, k, local_j, local_i, c + 5] = 1 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         #   获得当前先验框最好的比例 | ||||||
|  |                         #----------------------------------------# | ||||||
|  |                         box_best_ratio[b, k, local_j, local_i] = ratio[mask] | ||||||
|  |                          | ||||||
|  |         return y_true, noobj_mask | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def get_pred_boxes(self, l, x, y, h, w, targets, scaled_anchors, in_h, in_w): | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算一共有多少张图片 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         bs = len(targets) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   生成网格,先验框中心,网格左上角 | ||||||
|  |         #-----------------------------------------------------# | ||||||
|  |         grid_x = torch.linspace(0, in_w - 1, in_w).repeat(in_h, 1).repeat( | ||||||
|  |             int(bs * len(self.anchors_mask[l])), 1, 1).view(x.shape).type_as(x) | ||||||
|  |         grid_y = torch.linspace(0, in_h - 1, in_h).repeat(in_w, 1).t().repeat( | ||||||
|  |             int(bs * len(self.anchors_mask[l])), 1, 1).view(y.shape).type_as(x) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # 生成先验框的宽高 | ||||||
|  |         scaled_anchors_l = np.array(scaled_anchors)[self.anchors_mask[l]] | ||||||
|  |         anchor_w = torch.Tensor(scaled_anchors_l).index_select(1, torch.LongTensor([0])).type_as(x) | ||||||
|  |         anchor_h = torch.Tensor(scaled_anchors_l).index_select(1, torch.LongTensor([1])).type_as(x) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         anchor_w = anchor_w.repeat(bs, 1).repeat(1, 1, in_h * in_w).view(w.shape) | ||||||
|  |         anchor_h = anchor_h.repeat(bs, 1).repeat(1, 1, in_h * in_w).view(h.shape) | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算调整后的先验框中心与宽高 | ||||||
|  |         #-------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         pred_boxes_x    = torch.unsqueeze(x * 2. - 0.5 + grid_x, -1) | ||||||
|  |         pred_boxes_y    = torch.unsqueeze(y * 2. - 0.5 + grid_y, -1) | ||||||
|  |         pred_boxes_w    = torch.unsqueeze((w * 2) ** 2 * anchor_w, -1) | ||||||
|  |         pred_boxes_h    = torch.unsqueeze((h * 2) ** 2 * anchor_h, -1) | ||||||
|  |         pred_boxes      = torch.cat([pred_boxes_x, pred_boxes_y, pred_boxes_w, pred_boxes_h], dim = -1) | ||||||
|  |         return pred_boxes | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def is_parallel(model): | ||||||
|  |     # Returns True if model is of type DP or DDP | ||||||
|  |     return type(model) in (nn.parallel.DataParallel, nn.parallel.DistributedDataParallel) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def de_parallel(model): | ||||||
|  |     # De-parallelize a model: returns single-GPU model if model is of type DP or DDP | ||||||
|  |     return model.module if is_parallel(model) else model | ||||||
|  |      | ||||||
|  | def copy_attr(a, b, include=(), exclude=()): | ||||||
|  |     # Copy attributes from b to a, options to only include [...] and to exclude [...] | ||||||
|  |     for k, v in b.__dict__.items(): | ||||||
|  |         if (len(include) and k not in include) or k.startswith('_') or k in exclude: | ||||||
|  |             continue | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             setattr(a, k, v) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class ModelEMA: | ||||||
|  |     """ Updated Exponential Moving Average (EMA) from https://github.com/rwightman/pytorch-image-models | ||||||
|  |     Keeps a moving average of everything in the model state_dict (parameters and buffers) | ||||||
|  |     For EMA details see https://www.tensorflow.org/api_docs/python/tf/train/ExponentialMovingAverage | ||||||
|  |     """ | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def __init__(self, model, decay=0.9999, tau=2000, updates=0): | ||||||
|  |         # Create EMA | ||||||
|  |         self.ema = deepcopy(de_parallel(model)).eval()  # FP32 EMA | ||||||
|  |         # if next(model.parameters()).device.type != 'cpu': | ||||||
|  |         #     self.ema.half()  # FP16 EMA | ||||||
|  |         self.updates = updates  # number of EMA updates | ||||||
|  |         self.decay = lambda x: decay * (1 - math.exp(-x / tau))  # decay exponential ramp (to help early epochs) | ||||||
|  |         for p in self.ema.parameters(): | ||||||
|  |             p.requires_grad_(False) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def update(self, model): | ||||||
|  |         # Update EMA parameters | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             self.updates += 1 | ||||||
|  |             d = self.decay(self.updates) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             msd = de_parallel(model).state_dict()  # model state_dict | ||||||
|  |             for k, v in self.ema.state_dict().items(): | ||||||
|  |                 if v.dtype.is_floating_point: | ||||||
|  |                     v *= d | ||||||
|  |                     v += (1 - d) * msd[k].detach() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def update_attr(self, model, include=(), exclude=('process_group', 'reducer')): | ||||||
|  |         # Update EMA attributes | ||||||
|  |         copy_attr(self.ema, model, include, exclude) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def weights_init(net, init_type='normal', init_gain = 0.02): | ||||||
|  |     def init_func(m): | ||||||
|  |         classname = m.__class__.__name__ | ||||||
|  |         if hasattr(m, 'weight') and classname.find('Conv') != -1: | ||||||
|  |             if init_type == 'normal': | ||||||
|  |                 torch.nn.init.normal_(m.weight.data, 0.0, init_gain) | ||||||
|  |             elif init_type == 'xavier': | ||||||
|  |                 torch.nn.init.xavier_normal_(m.weight.data, gain=init_gain) | ||||||
|  |             elif init_type == 'kaiming': | ||||||
|  |                 torch.nn.init.kaiming_normal_(m.weight.data, a=0, mode='fan_in') | ||||||
|  |             elif init_type == 'orthogonal': | ||||||
|  |                 torch.nn.init.orthogonal_(m.weight.data, gain=init_gain) | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 raise NotImplementedError('initialization method [%s] is not implemented' % init_type) | ||||||
|  |         elif classname.find('BatchNorm2d') != -1: | ||||||
|  |             torch.nn.init.normal_(m.weight.data, 1.0, 0.02) | ||||||
|  |             torch.nn.init.constant_(m.bias.data, 0.0) | ||||||
|  |     print('initialize network with %s type' % init_type) | ||||||
|  |     net.apply(init_func) | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def get_lr_scheduler(lr_decay_type, lr, min_lr, total_iters, warmup_iters_ratio = 0.05, warmup_lr_ratio = 0.1, no_aug_iter_ratio = 0.05, step_num = 10): | ||||||
|  |     def yolox_warm_cos_lr(lr, min_lr, total_iters, warmup_total_iters, warmup_lr_start, no_aug_iter, iters): | ||||||
|  |         if iters <= warmup_total_iters: | ||||||
|  |             # lr = (lr - warmup_lr_start) * iters / float(warmup_total_iters) + warmup_lr_start | ||||||
|  |             lr = (lr - warmup_lr_start) * pow(iters / float(warmup_total_iters), 2 | ||||||
|  |             ) + warmup_lr_start | ||||||
|  |         elif iters >= total_iters - no_aug_iter: | ||||||
|  |             lr = min_lr | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             lr = min_lr + 0.5 * (lr - min_lr) * ( | ||||||
|  |                 1.0 | ||||||
|  |                 + math.cos( | ||||||
|  |                     math.pi | ||||||
|  |                     * (iters - warmup_total_iters) | ||||||
|  |                     / (total_iters - warmup_total_iters - no_aug_iter) | ||||||
|  |                 ) | ||||||
|  |             ) | ||||||
|  |         return lr | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def step_lr(lr, decay_rate, step_size, iters): | ||||||
|  |         if step_size < 1: | ||||||
|  |             raise ValueError("step_size must above 1.") | ||||||
|  |         n       = iters // step_size | ||||||
|  |         out_lr  = lr * decay_rate ** n | ||||||
|  |         return out_lr | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     if lr_decay_type == "cos": | ||||||
|  |         warmup_total_iters  = min(max(warmup_iters_ratio * total_iters, 1), 3) | ||||||
|  |         warmup_lr_start     = max(warmup_lr_ratio * lr, 1e-6) | ||||||
|  |         no_aug_iter         = min(max(no_aug_iter_ratio * total_iters, 1), 15) | ||||||
|  |         func = partial(yolox_warm_cos_lr ,lr, min_lr, total_iters, warmup_total_iters, warmup_lr_start, no_aug_iter) | ||||||
|  |     else: | ||||||
|  |         decay_rate  = (min_lr / lr) ** (1 / (step_num - 1)) | ||||||
|  |         step_size   = total_iters / step_num | ||||||
|  |         func = partial(step_lr, lr, decay_rate, step_size) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     return func | ||||||
|  |  | ||||||
|  | def set_optimizer_lr(optimizer, lr_scheduler_func, epoch): | ||||||
|  |     lr = lr_scheduler_func(epoch) | ||||||
|  |     for param_group in optimizer.param_groups: | ||||||
|  |         param_group['lr'] = lr | ||||||
| @@ -8,7 +8,7 @@ import cv2 | |||||||
| import numpy as np | import numpy as np | ||||||
| from PIL import Image | from PIL import Image | ||||||
|  |  | ||||||
| from network.yolo import YOLO, YOLO_ONNX | from yolo import YOLO, YOLO_ONNX | ||||||
|  |  | ||||||
| if __name__ == "__main__": | if __name__ == "__main__": | ||||||
|     #----------------------------------------------------------------------------------------------------------# |     #----------------------------------------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|   | |||||||
							
								
								
									
										32
									
								
								summary.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										32
									
								
								summary.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,32 @@ | |||||||
|  | #--------------------------------------------# | ||||||
|  | #   该部分代码用于看网络结构 | ||||||
|  | #--------------------------------------------# | ||||||
|  | import torch | ||||||
|  | from thop import clever_format, profile | ||||||
|  | from torchsummary import summary | ||||||
|  |  | ||||||
|  | from nets.yolo import YoloBody | ||||||
|  |  | ||||||
|  | if __name__ == "__main__": | ||||||
|  |     input_shape     = [640, 640] | ||||||
|  |     anchors_mask    = [[6, 7, 8], [3, 4, 5], [0, 1, 2]] | ||||||
|  |     num_classes     = 80 | ||||||
|  |     backbone        = 'cspdarknet' | ||||||
|  |     phi             = 'l' | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     device  = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") | ||||||
|  |     m       = YoloBody(anchors_mask, num_classes, phi, backbone=backbone).to(device) | ||||||
|  |     summary(m, (3, input_shape[0], input_shape[1])) | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     dummy_input     = torch.randn(1, 3, input_shape[0], input_shape[1]).to(device) | ||||||
|  |     flops, params   = profile(m.to(device), (dummy_input, ), verbose=False) | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   flops * 2是因为profile没有将卷积作为两个operations | ||||||
|  |     #   有些论文将卷积算乘法、加法两个operations。此时乘2 | ||||||
|  |     #   有些论文只考虑乘法的运算次数,忽略加法。此时不乘2 | ||||||
|  |     #   本代码选择乘2,参考YOLOX。 | ||||||
|  |     #--------------------------------------------------------# | ||||||
|  |     flops           = flops * 2 | ||||||
|  |     flops, params   = clever_format([flops, params], "%.3f") | ||||||
|  |     print('Total GFLOPS: %s' % (flops)) | ||||||
|  |     print('Total params: %s' % (params)) | ||||||
							
								
								
									
										663
									
								
								yolo.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										663
									
								
								yolo.py
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,663 @@ | |||||||
|  | import colorsys | ||||||
|  | import os | ||||||
|  | import time | ||||||
|  |  | ||||||
|  | import cv2 | ||||||
|  | import numpy as np | ||||||
|  | import torch | ||||||
|  | import torch.nn as nn | ||||||
|  | from PIL import ImageDraw, ImageFont, Image | ||||||
|  |  | ||||||
|  | from nets.yolo import YoloBody | ||||||
|  | from utils.utils import (cvtColor, get_anchors, get_classes, preprocess_input, | ||||||
|  |                          resize_image, show_config) | ||||||
|  | from utils.utils_bbox import DecodeBox, DecodeBoxNP | ||||||
|  |  | ||||||
|  | ''' | ||||||
|  | 训练自己的数据集必看注释! | ||||||
|  | ''' | ||||||
|  | class YOLO(object): | ||||||
|  |     _defaults = { | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   使用自己训练好的模型进行预测一定要修改model_path和classes_path! | ||||||
|  |         #   model_path指向logs文件夹下的权值文件,classes_path指向model_data下的txt | ||||||
|  |         # | ||||||
|  |         #   训练好后logs文件夹下存在多个权值文件,选择验证集损失较低的即可。 | ||||||
|  |         #   验证集损失较低不代表mAP较高,仅代表该权值在验证集上泛化性能较好。 | ||||||
|  |         #   如果出现shape不匹配,同时要注意训练时的model_path和classes_path参数的修改 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "model_path"        : r'logs-yolov5\1.pth', | ||||||
|  |         "classes_path"      : 'model_data/coco_classes.txt', | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   anchors_path代表先验框对应的txt文件,一般不修改。 | ||||||
|  |         #   anchors_mask用于帮助代码找到对应的先验框,一般不修改。 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "anchors_path"      : 'model_data/yolo_anchors.txt', | ||||||
|  |         "anchors_mask"      : [[6, 7, 8], [3, 4, 5], [0, 1, 2]], | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   输入图片的大小,必须为32的倍数。 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "input_shape"       : [640, 640], | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   backbone        cspdarknet(默认) | ||||||
|  |         #                   convnext_tiny | ||||||
|  |         #                   convnext_small | ||||||
|  |         #                   swin_transfomer_tiny | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "backbone"          : 'cspdarknet', | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   所使用的YoloV5的版本。s、m、l、x | ||||||
|  |         #   在除cspdarknet的其它主干中仅影响panet的大小 | ||||||
|  |         #------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "phi"               : 's', | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   只有得分大于置信度的预测框会被保留下来 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "confidence"        : 0.5, | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   非极大抑制所用到的nms_iou大小 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "nms_iou"           : 0.3, | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   该变量用于控制是否使用letterbox_image对输入图像进行不失真的resize, | ||||||
|  |         #   在多次测试后,发现关闭letterbox_image直接resize的效果更好 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "letterbox_image"   : True, | ||||||
|  |         #-------------------------------# | ||||||
|  |         #   是否使用Cuda | ||||||
|  |         #   没有GPU可以设置成False | ||||||
|  |         #-------------------------------# | ||||||
|  |         "cuda"              : True, | ||||||
|  |     } | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     @classmethod | ||||||
|  |     def get_defaults(cls, n): | ||||||
|  |         if n in cls._defaults: | ||||||
|  |             return cls._defaults[n] | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             return "Unrecognized attribute name '" + n + "'" | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   初始化YOLO | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def __init__(self, **kwargs): | ||||||
|  |         self.__dict__.update(self._defaults) | ||||||
|  |         for name, value in kwargs.items(): | ||||||
|  |             setattr(self, name, value) | ||||||
|  |             self._defaults[name] = value  | ||||||
|  |              | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   获得种类和先验框的数量 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.class_names, self.num_classes  = get_classes(self.classes_path) | ||||||
|  |         self.anchors, self.num_anchors      = get_anchors(self.anchors_path) | ||||||
|  |         self.bbox_util                      = DecodeBox(self.anchors, self.num_classes, (self.input_shape[0], self.input_shape[1]), self.anchors_mask) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   画框设置不同的颜色 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         hsv_tuples = [(x / self.num_classes, 1., 1.) for x in range(self.num_classes)] | ||||||
|  |         self.colors = list(map(lambda x: colorsys.hsv_to_rgb(*x), hsv_tuples)) | ||||||
|  |         self.colors = list(map(lambda x: (int(x[0] * 255), int(x[1] * 255), int(x[2] * 255)), self.colors)) | ||||||
|  |         self.generate() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         show_config(**self._defaults) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   生成模型 | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def generate(self, onnx=False): | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   建立yolo模型,载入yolo模型的权重 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.net    = YoloBody(self.anchors_mask, self.num_classes, self.phi, backbone = self.backbone, input_shape = self.input_shape) | ||||||
|  |         device      = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') | ||||||
|  |         self.net.load_state_dict(torch.load(self.model_path, map_location=device),strict=False) | ||||||
|  |         self.net    = self.net.eval() | ||||||
|  |         print('{} model, and classes loaded.'.format(self.model_path)) | ||||||
|  |         if not onnx: | ||||||
|  |             if self.cuda: | ||||||
|  |                 self.net = nn.DataParallel(self.net) | ||||||
|  |                 self.net = self.net.cuda() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   检测图片 | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def detect_image(self, image, crop = False, count = False): | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计算输入图片的高和宽 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_shape = np.array(np.shape(image)[0:2]) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   在这里将图像转换成RGB图像,防止灰度图在预测时报错。 | ||||||
|  |         #   代码仅仅支持RGB图像的预测,所有其它类型的图像都会转化成RGB | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image       = cvtColor(image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   给图像增加灰条,实现不失真的resize | ||||||
|  |         #   也可以直接resize进行识别 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = resize_image(image, (self.input_shape[1], self.input_shape[0]), self.letterbox_image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   添加上batch_size维度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_data, dtype='float32')), (2, 0, 1)), 0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             images = torch.from_numpy(image_data) | ||||||
|  |             if self.cuda: | ||||||
|  |                 images = images.cuda() | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将图像输入网络当中进行预测! | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             outputs = self.net(images) | ||||||
|  |             outputs = self.bbox_util.decode_box(outputs) | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将预测框进行堆叠,然后进行非极大抑制 | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             results = self.bbox_util.non_max_suppression(torch.cat(outputs, 1), self.num_classes, self.input_shape,  | ||||||
|  |                         image_shape, self.letterbox_image, conf_thres = self.confidence, nms_thres = self.nms_iou) | ||||||
|  |                                                      | ||||||
|  |             if results[0] is None:  | ||||||
|  |                 return image | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top_label   = np.array(results[0][:, 6], dtype = 'int32') | ||||||
|  |             top_conf    = results[0][:, 4] * results[0][:, 5] | ||||||
|  |             top_boxes   = results[0][:, :4] | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   设置字体与边框厚度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         font        = ImageFont.truetype(font='model_data/simhei.ttf', size=np.floor(3e-2 * image.size[1] + 0.5).astype('int32')) | ||||||
|  |         thickness   = int(max((image.size[0] + image.size[1]) // np.mean(self.input_shape), 1)) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   计数 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         if count: | ||||||
|  |             print("top_label:", top_label) | ||||||
|  |             classes_nums    = np.zeros([self.num_classes]) | ||||||
|  |             for i in range(self.num_classes): | ||||||
|  |                 num = np.sum(top_label == i) | ||||||
|  |                 if num > 0: | ||||||
|  |                     print(self.class_names[i], " : ", num) | ||||||
|  |                 classes_nums[i] = num | ||||||
|  |             print("classes_nums:", classes_nums) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   是否进行目标的裁剪 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         if crop: | ||||||
|  |             for i, c in list(enumerate(top_boxes)): | ||||||
|  |                 top, left, bottom, right = top_boxes[i] | ||||||
|  |                 top     = max(0, np.floor(top).astype('int32')) | ||||||
|  |                 left    = max(0, np.floor(left).astype('int32')) | ||||||
|  |                 bottom  = min(image.size[1], np.floor(bottom).astype('int32')) | ||||||
|  |                 right   = min(image.size[0], np.floor(right).astype('int32')) | ||||||
|  |                  | ||||||
|  |                 dir_save_path = "img_crop" | ||||||
|  |                 if not os.path.exists(dir_save_path): | ||||||
|  |                     os.makedirs(dir_save_path) | ||||||
|  |                 crop_image = image.crop([left, top, right, bottom]) | ||||||
|  |                 crop_image.save(os.path.join(dir_save_path, "crop_" + str(i) + ".png"), quality=95, subsampling=0) | ||||||
|  |                 print("save crop_" + str(i) + ".png to " + dir_save_path) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   图像绘制 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         for i, c in list(enumerate(top_label)): | ||||||
|  |             predicted_class = self.class_names[int(c)] | ||||||
|  |             box             = top_boxes[i] | ||||||
|  |             score           = top_conf[i] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top, left, bottom, right = box | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top     = max(0, np.floor(top).astype('int32')) | ||||||
|  |             left    = max(0, np.floor(left).astype('int32')) | ||||||
|  |             bottom  = min(image.size[1], np.floor(bottom).astype('int32')) | ||||||
|  |             right   = min(image.size[0], np.floor(right).astype('int32')) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             label = '{} {:.2f}'.format(predicted_class, score) | ||||||
|  |             draw = ImageDraw.Draw(image) | ||||||
|  |             label_size = draw.textsize(label, font) | ||||||
|  |             label = label.encode('utf-8') | ||||||
|  |             print(label, top, left, bottom, right) | ||||||
|  |              | ||||||
|  |             if top - label_size[1] >= 0: | ||||||
|  |                 text_origin = np.array([left, top - label_size[1]]) | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 text_origin = np.array([left, top + 1]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             for i in range(thickness): | ||||||
|  |                 draw.rectangle([left + i, top + i, right - i, bottom - i], outline=self.colors[c]) | ||||||
|  |             draw.rectangle([tuple(text_origin), tuple(text_origin + label_size)], fill=self.colors[c]) | ||||||
|  |             draw.text(text_origin, str(label,'UTF-8'), fill=(0, 0, 0), font=font) | ||||||
|  |             del draw | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         return image | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def get_FPS(self, image, test_interval): | ||||||
|  |         image_shape = np.array(np.shape(image)[0:2]) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   在这里将图像转换成RGB图像,防止灰度图在预测时报错。 | ||||||
|  |         #   代码仅仅支持RGB图像的预测,所有其它类型的图像都会转化成RGB | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image       = cvtColor(image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   给图像增加灰条,实现不失真的resize | ||||||
|  |         #   也可以直接resize进行识别 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = resize_image(image, (self.input_shape[1], self.input_shape[0]), self.letterbox_image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   添加上batch_size维度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_data, dtype='float32')), (2, 0, 1)), 0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             images = torch.from_numpy(image_data) | ||||||
|  |             if self.cuda: | ||||||
|  |                 images = images.cuda() | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将图像输入网络当中进行预测! | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             outputs = self.net(images) | ||||||
|  |             outputs = self.bbox_util.decode_box(outputs) | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将预测框进行堆叠,然后进行非极大抑制 | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             results = self.bbox_util.non_max_suppression(torch.cat(outputs, 1), self.num_classes, self.input_shape,  | ||||||
|  |                         image_shape, self.letterbox_image, conf_thres=self.confidence, nms_thres=self.nms_iou) | ||||||
|  |                                                      | ||||||
|  |         t1 = time.time() | ||||||
|  |         for _ in range(test_interval): | ||||||
|  |             with torch.no_grad(): | ||||||
|  |                 #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 #   将图像输入网络当中进行预测! | ||||||
|  |                 #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 outputs = self.net(images) | ||||||
|  |                 outputs = self.bbox_util.decode_box(outputs) | ||||||
|  |                 #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 #   将预测框进行堆叠,然后进行非极大抑制 | ||||||
|  |                 #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |                 results = self.bbox_util.non_max_suppression(torch.cat(outputs, 1), self.num_classes, self.input_shape,  | ||||||
|  |                             image_shape, self.letterbox_image, conf_thres=self.confidence, nms_thres=self.nms_iou) | ||||||
|  |                              | ||||||
|  |         t2 = time.time() | ||||||
|  |         tact_time = (t2 - t1) / test_interval | ||||||
|  |         return tact_time | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def detect_heatmap(self, image, heatmap_save_path): | ||||||
|  |         import cv2 | ||||||
|  |         import matplotlib.pyplot as plt | ||||||
|  |         def sigmoid(x): | ||||||
|  |             y = 1.0 / (1.0 + np.exp(-x)) | ||||||
|  |             return y | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   在这里将图像转换成RGB图像,防止灰度图在预测时报错。 | ||||||
|  |         #   代码仅仅支持RGB图像的预测,所有其它类型的图像都会转化成RGB | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image       = cvtColor(image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   给图像增加灰条,实现不失真的resize | ||||||
|  |         #   也可以直接resize进行识别 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = resize_image(image, (self.input_shape[1],self.input_shape[0]), self.letterbox_image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   添加上batch_size维度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_data, dtype='float32')), (2, 0, 1)), 0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             images = torch.from_numpy(image_data) | ||||||
|  |             if self.cuda: | ||||||
|  |                 images = images.cuda() | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将图像输入网络当中进行预测! | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             outputs = self.net(images) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         plt.imshow(image, alpha=1) | ||||||
|  |         plt.axis('off') | ||||||
|  |         mask    = np.zeros((image.size[1], image.size[0])) | ||||||
|  |         for sub_output in outputs: | ||||||
|  |             sub_output = sub_output.cpu().numpy() | ||||||
|  |             b, c, h, w = np.shape(sub_output) | ||||||
|  |             sub_output = np.transpose(np.reshape(sub_output, [b, 3, -1, h, w]), [0, 3, 4, 1, 2])[0] | ||||||
|  |             score      = np.max(sigmoid(sub_output[..., 4]), -1) | ||||||
|  |             score      = cv2.resize(score, (image.size[0], image.size[1])) | ||||||
|  |             normed_score    = (score * 255).astype('uint8') | ||||||
|  |             mask            = np.maximum(mask, normed_score) | ||||||
|  |              | ||||||
|  |         plt.imshow(mask, alpha=0.5, interpolation='nearest', cmap="jet") | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         plt.axis('off') | ||||||
|  |         plt.subplots_adjust(top=1, bottom=0, right=1,  left=0, hspace=0, wspace=0) | ||||||
|  |         plt.margins(0, 0) | ||||||
|  |         plt.savefig(heatmap_save_path, dpi=200, bbox_inches='tight', pad_inches = -0.1) | ||||||
|  |         print("Save to the " + heatmap_save_path) | ||||||
|  |         plt.show() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def convert_to_onnx(self, simplify, model_path): | ||||||
|  |         import onnx | ||||||
|  |         self.generate(onnx=True) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         im                  = torch.zeros(1, 3, *self.input_shape).to('cpu')  # image size(1, 3, 512, 512) BCHW | ||||||
|  |         input_layer_names   = ["images"] | ||||||
|  |         output_layer_names  = ["output"] | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         # Export the model | ||||||
|  |         print(f'Starting export with onnx {onnx.__version__}.') | ||||||
|  |         torch.onnx.export(self.net, | ||||||
|  |                         im, | ||||||
|  |                         f               = model_path, | ||||||
|  |                         verbose         = False, | ||||||
|  |                         opset_version   = 12, | ||||||
|  |                         training        = torch.onnx.TrainingMode.EVAL, | ||||||
|  |                         do_constant_folding = True, | ||||||
|  |                         input_names     = input_layer_names, | ||||||
|  |                         output_names    = output_layer_names, | ||||||
|  |                         dynamic_axes    = None) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # Checks | ||||||
|  |         model_onnx = onnx.load(model_path)  # load onnx model | ||||||
|  |         onnx.checker.check_model(model_onnx)  # check onnx model | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         # Simplify onnx | ||||||
|  |         if simplify: | ||||||
|  |             import onnxsim | ||||||
|  |             print(f'Simplifying with onnx-simplifier {onnxsim.__version__}.') | ||||||
|  |             model_onnx, check = onnxsim.simplify( | ||||||
|  |                 model_onnx, | ||||||
|  |                 dynamic_input_shape=False, | ||||||
|  |                 input_shapes=None) | ||||||
|  |             assert check, 'assert check failed' | ||||||
|  |             onnx.save(model_onnx, model_path) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         print('Onnx model save as {}'.format(model_path)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def get_map_txt(self, image_id, image, class_names, map_out_path): | ||||||
|  |         f = open(os.path.join(map_out_path, "detection-results/"+image_id+".txt"), "w", encoding='utf-8')  | ||||||
|  |         image_shape = np.array(np.shape(image)[0:2]) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   在这里将图像转换成RGB图像,防止灰度图在预测时报错。 | ||||||
|  |         #   代码仅仅支持RGB图像的预测,所有其它类型的图像都会转化成RGB | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image       = cvtColor(image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   给图像增加灰条,实现不失真的resize | ||||||
|  |         #   也可以直接resize进行识别 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = resize_image(image, (self.input_shape[1], self.input_shape[0]), self.letterbox_image) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   添加上batch_size维度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_data, dtype='float32')), (2, 0, 1)), 0) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         with torch.no_grad(): | ||||||
|  |             images = torch.from_numpy(image_data) | ||||||
|  |             if self.cuda: | ||||||
|  |                 images = images.cuda() | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将图像输入网络当中进行预测! | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             outputs = self.net(images) | ||||||
|  |             outputs = self.bbox_util.decode_box(outputs) | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             #   将预测框进行堆叠,然后进行非极大抑制 | ||||||
|  |             #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |             results = self.bbox_util.non_max_suppression(torch.cat(outputs, 1), self.num_classes, self.input_shape,  | ||||||
|  |                         image_shape, self.letterbox_image, conf_thres = self.confidence, nms_thres = self.nms_iou) | ||||||
|  |                                                      | ||||||
|  |             if results[0] is None:  | ||||||
|  |                 return  | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top_label   = np.array(results[0][:, 6], dtype = 'int32') | ||||||
|  |             top_conf    = results[0][:, 4] * results[0][:, 5] | ||||||
|  |             top_boxes   = results[0][:, :4] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         for i, c in list(enumerate(top_label)): | ||||||
|  |             predicted_class = self.class_names[int(c)] | ||||||
|  |             box             = top_boxes[i] | ||||||
|  |             score           = str(top_conf[i]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top, left, bottom, right = box | ||||||
|  |             if predicted_class not in class_names: | ||||||
|  |                 continue | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             f.write("%s %s %s %s %s %s\n" % (predicted_class, score[:6], str(int(left)), str(int(top)), str(int(right)),str(int(bottom)))) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         f.close() | ||||||
|  |         return  | ||||||
|  |  | ||||||
|  | class YOLO_ONNX(object): | ||||||
|  |     _defaults = { | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   使用自己训练好的模型进行预测一定要修改onnx_path和classes_path! | ||||||
|  |         #   onnx_path指向logs文件夹下的权值文件,classes_path指向model_data下的txt | ||||||
|  |         # | ||||||
|  |         #   训练好后logs文件夹下存在多个权值文件,选择验证集损失较低的即可。 | ||||||
|  |         #   验证集损失较低不代表mAP较高,仅代表该权值在验证集上泛化性能较好。 | ||||||
|  |         #   如果出现shape不匹配,同时要注意训练时的onnx_path和classes_path参数的修改 | ||||||
|  |         #--------------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "onnx_path"         : 'model_data/models.onnx', | ||||||
|  |         "classes_path"      : 'model_data/coco_classes.txt', | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   anchors_path代表先验框对应的txt文件,一般不修改。 | ||||||
|  |         #   anchors_mask用于帮助代码找到对应的先验框,一般不修改。 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "anchors_path"      : 'model_data/yolo_anchors.txt', | ||||||
|  |         "anchors_mask"      : [[6, 7, 8], [3, 4, 5], [0, 1, 2]], | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   输入图片的大小,必须为32的倍数。 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "input_shape"       : [640, 640], | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   只有得分大于置信度的预测框会被保留下来 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "confidence"        : 0.5, | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   非极大抑制所用到的nms_iou大小 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "nms_iou"           : 0.3, | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   该变量用于控制是否使用letterbox_image对输入图像进行不失真的resize, | ||||||
|  |         #   在多次测试后,发现关闭letterbox_image直接resize的效果更好 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         "letterbox_image"   : True | ||||||
|  |     } | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     @classmethod | ||||||
|  |     def get_defaults(cls, n): | ||||||
|  |         if n in cls._defaults: | ||||||
|  |             return cls._defaults[n] | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             return "Unrecognized attribute name '" + n + "'" | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   初始化YOLO | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def __init__(self, **kwargs): | ||||||
|  |         self.__dict__.update(self._defaults) | ||||||
|  |         for name, value in kwargs.items(): | ||||||
|  |             setattr(self, name, value) | ||||||
|  |             self._defaults[name] = value  | ||||||
|  |              | ||||||
|  |         import onnxruntime | ||||||
|  |         self.onnx_session   = onnxruntime.InferenceSession(self.onnx_path) | ||||||
|  |         # 获得所有的输入node | ||||||
|  |         self.input_name     = self.get_input_name() | ||||||
|  |         # 获得所有的输出node | ||||||
|  |         self.output_name    = self.get_output_name() | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   获得种类和先验框的数量 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         self.class_names, self.num_classes  = self.get_classes(self.classes_path) | ||||||
|  |         self.anchors, self.num_anchors      = self.get_anchors(self.anchors_path) | ||||||
|  |         self.bbox_util                      = DecodeBoxNP(self.anchors, self.num_classes, (self.input_shape[0], self.input_shape[1]), self.anchors_mask) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   画框设置不同的颜色 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |         hsv_tuples  = [(x / self.num_classes, 1., 1.) for x in range(self.num_classes)] | ||||||
|  |         self.colors = list(map(lambda x: colorsys.hsv_to_rgb(*x), hsv_tuples)) | ||||||
|  |         self.colors = list(map(lambda x: (int(x[0] * 255), int(x[1] * 255), int(x[2] * 255)), self.colors)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         show_config(**self._defaults) | ||||||
|  |   | ||||||
|  |     def get_classes(self, classes_path): | ||||||
|  |         with open(classes_path, encoding='utf-8') as f: | ||||||
|  |             class_names = f.readlines() | ||||||
|  |         class_names = [c.strip() for c in class_names] | ||||||
|  |         return class_names, len(class_names) | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     def get_anchors(self, anchors_path): | ||||||
|  |         '''loads the anchors from a file''' | ||||||
|  |         with open(anchors_path, encoding='utf-8') as f: | ||||||
|  |             anchors = f.readline() | ||||||
|  |         anchors = [float(x) for x in anchors.split(',')] | ||||||
|  |         anchors = np.array(anchors).reshape(-1, 2) | ||||||
|  |         return anchors, len(anchors) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |     def get_input_name(self): | ||||||
|  |         # 获得所有的输入node | ||||||
|  |         input_name=[] | ||||||
|  |         for node in self.onnx_session.get_inputs(): | ||||||
|  |             input_name.append(node.name) | ||||||
|  |         return input_name | ||||||
|  |   | ||||||
|  |     def get_output_name(self): | ||||||
|  |         # 获得所有的输出node | ||||||
|  |         output_name=[] | ||||||
|  |         for node in self.onnx_session.get_outputs(): | ||||||
|  |             output_name.append(node.name) | ||||||
|  |         return output_name | ||||||
|  |   | ||||||
|  |     def get_input_feed(self,image_tensor): | ||||||
|  |         # 利用input_name获得输入的tensor | ||||||
|  |         input_feed={} | ||||||
|  |         for name in self.input_name: | ||||||
|  |             input_feed[name]=image_tensor | ||||||
|  |         return input_feed | ||||||
|  |      | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     #   对输入图像进行resize | ||||||
|  |     #---------------------------------------------------# | ||||||
|  |     def resize_image(self, image, size, letterbox_image, mode='PIL'): | ||||||
|  |         if mode == 'PIL': | ||||||
|  |             iw, ih  = image.size | ||||||
|  |             w, h    = size | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             if letterbox_image: | ||||||
|  |                 scale   = min(w/iw, h/ih) | ||||||
|  |                 nw      = int(iw*scale) | ||||||
|  |                 nh      = int(ih*scale) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                 image   = image.resize((nw,nh), Image.BICUBIC) | ||||||
|  |                 new_image = Image.new('RGB', size, (128,128,128)) | ||||||
|  |                 new_image.paste(image, ((w-nw)//2, (h-nh)//2)) | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 new_image = image.resize((w, h), Image.BICUBIC) | ||||||
|  |         else: | ||||||
|  |             image = np.array(image) | ||||||
|  |             if letterbox_image: | ||||||
|  |                 # 获得现在的shape | ||||||
|  |                 shape       = np.shape(image)[:2] | ||||||
|  |                 # 获得输出的shape | ||||||
|  |                 if isinstance(size, int): | ||||||
|  |                     size    = (size, size) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                 # 计算缩放的比例 | ||||||
|  |                 r = min(size[0] / shape[0], size[1] / shape[1]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                 # 计算缩放后图片的高宽 | ||||||
|  |                 new_unpad   = int(round(shape[1] * r)), int(round(shape[0] * r)) | ||||||
|  |                 dw, dh      = size[1] - new_unpad[0], size[0] - new_unpad[1] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |                 # 除以2以padding到两边 | ||||||
|  |                 dw          /= 2   | ||||||
|  |                 dh          /= 2 | ||||||
|  |          | ||||||
|  |                 # 对图像进行resize | ||||||
|  |                 if shape[::-1] != new_unpad:  # resize | ||||||
|  |                     image = cv2.resize(image, new_unpad, interpolation=cv2.INTER_LINEAR) | ||||||
|  |                 top, bottom = int(round(dh - 0.1)), int(round(dh + 0.1)) | ||||||
|  |                 left, right = int(round(dw - 0.1)), int(round(dw + 0.1)) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |                 new_image = cv2.copyMakeBorder(image, top, bottom, left, right, cv2.BORDER_CONSTANT, value=(128, 128, 128))  # add border | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 new_image = cv2.resize(image, (w, h)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         return new_image | ||||||
|  |   | ||||||
|  |     def detect_image(self, image): | ||||||
|  |         image_shape = np.array(np.shape(image)[0:2]) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   在这里将图像转换成RGB图像,防止灰度图在预测时报错。 | ||||||
|  |         #   代码仅仅支持RGB图像的预测,所有其它类型的图像都会转化成RGB | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image       = cvtColor(image) | ||||||
|  |   | ||||||
|  |         image_data  = self.resize_image(image, self.input_shape, True) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   添加上batch_size维度 | ||||||
|  |         #   h, w, 3 => 3, h, w => 1, 3, h, w | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         image_data  = np.expand_dims(np.transpose(preprocess_input(np.array(image_data, dtype='float32')), (2, 0, 1)), 0) | ||||||
|  |   | ||||||
|  |         input_feed  = self.get_input_feed(image_data) | ||||||
|  |         outputs     = self.onnx_session.run(output_names=self.output_name, input_feed=input_feed) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         feature_map_shape   = [[int(j / (2 ** (i + 3))) for j in self.input_shape] for i in range(len(self.anchors_mask))][::-1] | ||||||
|  |         for i in range(len(self.anchors_mask)): | ||||||
|  |             outputs[i] = np.reshape(outputs[i], (1, len(self.anchors_mask[i]) * (5 + self.num_classes), feature_map_shape[i][0], feature_map_shape[i][1])) | ||||||
|  |          | ||||||
|  |         outputs = self.bbox_util.decode_box(outputs) | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   将预测框进行堆叠,然后进行非极大抑制 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         results = self.bbox_util.non_max_suppression(np.concatenate(outputs, 1), self.num_classes, self.input_shape,  | ||||||
|  |                     image_shape, self.letterbox_image, conf_thres = self.confidence, nms_thres = self.nms_iou) | ||||||
|  |                                                  | ||||||
|  |         if results[0] is None:  | ||||||
|  |             return image | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         top_label   = np.array(results[0][:, 6], dtype = 'int32') | ||||||
|  |         top_conf    = results[0][:, 4] * results[0][:, 5] | ||||||
|  |         top_boxes   = results[0][:, :4] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   设置字体与边框厚度 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         font        = ImageFont.truetype(font='model_data/simhei.ttf', size=np.floor(3e-2 * image.size[1] + 0.5).astype('int32')) | ||||||
|  |         thickness   = int(max((image.size[0] + image.size[1]) // np.mean(self.input_shape), 1)) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         #   图像绘制 | ||||||
|  |         #---------------------------------------------------------# | ||||||
|  |         for i, c in list(enumerate(top_label)): | ||||||
|  |             predicted_class = self.class_names[int(c)] | ||||||
|  |             box             = top_boxes[i] | ||||||
|  |             score           = top_conf[i] | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top, left, bottom, right = box | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             top     = max(0, np.floor(top).astype('int32')) | ||||||
|  |             left    = max(0, np.floor(left).astype('int32')) | ||||||
|  |             bottom  = min(image.size[1], np.floor(bottom).astype('int32')) | ||||||
|  |             right   = min(image.size[0], np.floor(right).astype('int32')) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             label = '{} {:.2f}'.format(predicted_class, score) | ||||||
|  |             draw = ImageDraw.Draw(image) | ||||||
|  |             label_size = draw.textsize(label, font) | ||||||
|  |             label = label.encode('utf-8') | ||||||
|  |             print(label, top, left, bottom, right) | ||||||
|  |              | ||||||
|  |             if top - label_size[1] >= 0: | ||||||
|  |                 text_origin = np.array([left, top - label_size[1]]) | ||||||
|  |             else: | ||||||
|  |                 text_origin = np.array([left, top + 1]) | ||||||
|  |  | ||||||
|  |             for i in range(thickness): | ||||||
|  |                 draw.rectangle([left + i, top + i, right - i, bottom - i], outline=self.colors[c]) | ||||||
|  |             draw.rectangle([tuple(text_origin), tuple(text_origin + label_size)], fill=self.colors[c]) | ||||||
|  |             draw.text(text_origin, str(label,'UTF-8'), fill=(0, 0, 0), font=font) | ||||||
|  |             del draw | ||||||
|  |  | ||||||
|  |         return image | ||||||
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