目标检测——FasterRCNN原理与实现

网络工作流程

数据加载

只要In[16]就可以送入网络了，剩下的只是方便展示观看

模型加载

模型预测过程

分为两部分：RPN生成候选区域和Fast RCNN进行目标的分类与回归

RPN获取候选区域

FastRCNN进行目标检测

将获取的候选区域送入到Fast RCNN网络中进行检测

res是一个字典，其中rois是目标框，class_ids是所属的类别，scores是置信度

模型结构详解

backbone

FPN就是特征融合，使用多个特征图而不是使用一个特征图

RPN网络

anchors

预设一组anchors（不同尺度，不同长宽比）
遍历特征图上的特征点，并映射回原图

RPN分类

RPN回归

Proposal层

利用回归结果对anchor的坐标进行修正

ROIPooling

确定proposal要映射到哪个特征图上，获取对应的候选框
将候选框进行H*W的网格划分
在每一个网络中取最大值得到ROIPooling的结果

目标分类与回归

FasterRCNN的训练

RPN网络的训练

正负样本标记

RPN网络的损失函数

训练过程

实现

正负样本设置

损失函数

FastRCNN网络的训练

正负样本标记

FastRCNN网络的训练

训练过程

实现

正负样本设置

损失函数

共享卷积训练

端到端训练

数据加载

模型实例化

模型训练

#导入工具包
from detection.datasets import pascal_voc
from detection.model.detectors import faster_rcnn
import tensorflow as tf
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

#数据获取
train_dataset=pascal_voc.pascal_voc('train')
num_classes=len(train_dataset.classes)

#加载模型
model=faster_rcnn.FasterRCNN(num_classes=num_classes)

#优化器
optimizer=tf.keras.optimizers.SGD(1e-3,momentum=0.1,nesterov=True)

#损失函数变化列表
loss_his=[]

#使用tf.gradientTape进行训练
#epoch
for epoch in range(2):
    #获取索引
    indices=np.arange(train_dataset.num_gtlabels)
    np.random.shufflele(indices)
    #迭代次数
    iter=np.round(train_dataset.num_gtlabels/train_dataset.batch_size).astype(np.uint8)
    for idx in range(iter):
        #获取batch数据索引
        idx=indices[idx]
        #获取batch_size
        batch_image,batch_metas,batch_bboxes,batch_label=train_dataset[idx]
        #梯度下降
        with tf.GradientTape() as tape:
            #计算损失函数
            rpn_class_loss,rpn_bbox_loss,rcnn_class_loss,rcnn_bbox_loss=model((batch_image,batch_metas,batch_bboxes,batch_label),training=True)
            #总损失
            loss=rpn_class_loss+rpn_bbox_loss+rcnn_bbox_loss+rcnn_class_loss
            #计算梯度
            grads=tape.gradient(loss,model.trainable_variables)
            #更新参数值
            optimizer.apply_gradients(zip(grads,model.trainable_variables))
            print('epoch:%d,batch:%d,loss:%f'%(epoch+1,idx,loss))
            loss_his.append(loss)