MMDetection overview
Official document address: https://mmdetection.readthedocs.io/zh_CN/latest/get_started.html
MMDetection is a target detection toolbox that includes a wealth of target detection, instance segmentation, panoramic segmentation algorithms and related components and modules. The following is its overall framework:
MMDetection consists of 7 main parts, apis, structures, datasets, models, engine, evaluation and visualization.
apisProvides a high-level API for model inference.
structuresProvide data structures such as bbox, mask and DetDataSample.
datasetsVarious datasets are supported for object detection, instance segmentation, and panoptic segmentation.
transformsContains various data augmentation transforms.
samplersDifferent data loader sampling strategies are defined.
modelsis the most important part of the detector and contains the different components of the detector.
detectorsDefines all detection model classes.
data_preprocessorsInput data for preprocessing the model.
backbonesContains various backbone networks.
necksContains various model neck components.
dense_headsContains various detection heads that perform dense predictions.
roi_headsContains various detection heads predicted from RoIs.
seg_headsContains various split headers.
lossesContains various loss functions.
task_modules provides modules for detection tasks, such as assigners, samplers, box coders and prior generators.
layersSome basic neural network layers are provided.
engineis part of the runtime component.
runnerProvides extensions for MMEngine's executors.
schedulersProvides a scheduler for tuning optimization hyperparameters.
optimizersProvides optimizers and optimizer wrappers.
hooksProvides various hooks for actuators.
evaluationProvides different metrics for evaluating model performance.
visualizationUsed to visualize detection results.
Install
Install MMEngine and MMCV using MIM.
pip install -U openmim
mim install mmengine
mim install "mmcv>=2.0.0"
Install MMDetection
git clone https://github.com/open-mmlab/mmdetection.git
cd mmdetection
pip install -v -e .
# "-v" 指详细说明，或更多的输出
# "-e" 表示在可编辑模式下安装项目，因此对代码所做的任何本地修改都会生效，从而无需重新安装。
learning profile
model configuration
model = dict(
type='MaskRCNN', # 检测器名
data_preprocessor=dict( # 数据预处理器的配置，通常包括图像归一化和 padding
type='DetDataPreprocessor', # 数据预处理器的类型，参考 https://mmdetection.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmdet.models.data_preprocessors.DetDataPreprocessor
mean=[123.675, 116.28, 103.53], # 用于预训练骨干网络的图像归一化通道均值，按 R、G、B 排序
std=[58.395, 57.12, 57.375], # 用于预训练骨干网络的图像归一化通道标准差，按 R、G、B 排序
bgr_to_rgb=True, # 是否将图片通道从 BGR 转为 RGB
pad_mask=True, # 是否填充实例分割掩码
pad_size_divisor=32), # padding 后的图像的大小应该可以被 ``pad_size_divisor`` 整除
backbone=dict( # 主干网络的配置文件
type='ResNet', # 主干网络的类别，可用选项请参考 https://mmdetection.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmdet.models.backbones.ResNet
depth=50, # 主干网络的深度，对于 ResNet 和 ResNext 通常设置为 50 或 101
num_stages=4, # 主干网络状态(stages)的数目，这些状态产生的特征图作为后续的 head 的输入
out_indices=(0, 1, 2, 3), # 每个状态产生的特征图输出的索引
frozen_stages=1, # 第一个状态的权重被冻结
norm_cfg=dict( # 归一化层(norm layer)的配置项
type='BN', # 归一化层的类别，通常是 BN 或 GN
requires_grad=True), # 是否训练归一化里的 gamma 和 beta
norm_eval=True, # 是否冻结 BN 里的统计项
style='pytorch', # 主干网络的风格，'pytorch' 意思是步长为2的层为 3x3 卷积， 'caffe' 意思是步长为2的层为 1x1 卷积
init_cfg=dict(type='Pretrained', checkpoint='torchvision://resnet50')), # 加载通过 ImageNet 预训练的模型
neck=dict(
type='FPN', # 检测器的 neck 是 FPN，我们同样支持 'NASFPN', 'PAFPN' 等，更多细节可以参考 https://mmdetection.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmdet.models.necks.FPN
in_channels=[256, 512, 1024, 2048], # 输入通道数，这与主干网络的输出通道一致
out_channels=256, # 金字塔特征图每一层的输出通道
num_outs=5), # 输出的范围(scales)
rpn_head=dict(
type='RPNHead', # rpn_head 的类型是 'RPNHead', 我们也支持 'GARPNHead' 等，更多细节可以参考 https://mmdetection.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmdet.models.dense_heads.RPNHead
in_channels=256, # 每个输入特征图的输入通道，这与 neck 的输出通道一致
feat_channels=256, # head 卷积层的特征通道
anchor_generator=dict( # 锚点(Anchor)生成器的配置
type='AnchorGenerator', # 大多数方法使用 AnchorGenerator 作为锚点生成器, SSD 检测器使用 `SSDAnchorGenerator`。更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/prior_generators/anchor_generator.py#L18
scales=[8], # 锚点的基本比例，特征图某一位置的锚点面积为 scale * base_sizes
ratios=[0.5, 1.0, 2.0], # 高度和宽度之间的比率
strides=[4, 8, 16, 32, 64]), # 锚生成器的步幅。这与 FPN 特征步幅一致。 如果未设置 base_sizes，则当前步幅值将被视为 base_sizes
bbox_coder=dict( # 在训练和测试期间对框进行编码和解码
type='DeltaXYWHBBoxCoder', # 框编码器的类别，'DeltaXYWHBBoxCoder' 是最常用的，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/coders/delta_xywh_bbox_coder.py#L13
target_means=[0.0, 0.0, 0.0, 0.0], # 用于编码和解码框的目标均值
target_stds=[1.0, 1.0, 1.0, 1.0]), # 用于编码和解码框的标准差
loss_cls=dict( # 分类分支的损失函数配置
type='CrossEntropyLoss', # 分类分支的损失类型，我们也支持 FocalLoss 等，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/losses/cross_entropy_loss.py#L201
use_sigmoid=True, # RPN 通常进行二分类，所以通常使用 sigmoid 函数
los_weight=1.0), # 分类分支的损失权重
loss_bbox=dict( # 回归分支的损失函数配置
type='L1Loss', # 损失类型，我们还支持许多 IoU Losses 和 Smooth L1-loss 等，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/losses/smooth_l1_loss.py#L56
loss_weight=1.0)), # 回归分支的损失权重
roi_head=dict( # RoIHead 封装了两步(two-stage)/级联(cascade)检测器的第二步
type='StandardRoIHead', # RoI head 的类型，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/roi_heads/standard_roi_head.py#L17
bbox_roi_extractor=dict( # 用于 bbox 回归的 RoI 特征提取器
type='SingleRoIExtractor', # RoI 特征提取器的类型，大多数方法使用 SingleRoIExtractor，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/roi_heads/roi_extractors/single_level_roi_extractor.py#L13
roi_layer=dict( # RoI 层的配置
type='RoIAlign', # RoI 层的类别, 也支持 DeformRoIPoolingPack 和 ModulatedDeformRoIPoolingPack，更多细节请参考 https://mmcv.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmcv.ops.RoIAlign
output_size=7, # 特征图的输出大小
sampling_ratio=0), # 提取 RoI 特征时的采样率。0 表示自适应比率
out_channels=256, # 提取特征的输出通道
featmap_strides=[4, 8, 16, 32]), # 多尺度特征图的步幅，应该与主干的架构保持一致
bbox_head=dict( # RoIHead 中 box head 的配置
type='Shared2FCBBoxHead', # bbox head 的类别，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/roi_heads/bbox_heads/convfc_bbox_head.py#L220
in_channels=256, # bbox head 的输入通道。 这与 roi_extractor 中的 out_channels 一致
fc_out_channels=1024, # FC 层的输出特征通道
roi_feat_size=7, # 候选区域(Region of Interest)特征的大小
num_classes=80, # 分类的类别数量
bbox_coder=dict( # 第二阶段使用的框编码器
type='DeltaXYWHBBoxCoder', # 框编码器的类别，大多数情况使用 'DeltaXYWHBBoxCoder'
target_means=[0.0, 0.0, 0.0, 0.0], # 用于编码和解码框的均值
target_stds=[0.1, 0.1, 0.2, 0.2]), # 编码和解码的标准差。因为框更准确，所以值更小，常规设置时 [0.1, 0.1, 0.2, 0.2]。
reg_class_agnostic=False, # 回归是否与类别无关
loss_cls=dict( # 分类分支的损失函数配
type='CrossEntropyLoss', # 分类分支的损失类型，我们也支持 FocalLoss 等
use_sigmoid=False, # 是否使用 sigmoid
loss_weight=1.0), # 分类分支的损失权重
loss_bbox=dict( # 回归分支的损失函数配置
type='L1Loss', # 损失类型，我们还支持许多 IoU Losses 和 Smooth L1-loss 等
loss_weight=1.0)), # 回归分支的损失权重
mask_roi_extractor=dict( # 用于 mask 生成的 RoI 特征提取器
type='SingleRoIExtractor', # RoI 特征提取器的类型，大多数方法使用 SingleRoIExtractor
roi_layer=dict( # 提取实例分割特征的 RoI 层配置
type='RoIAlign', # RoI 层的类型，也支持 DeformRoIPoolingPack 和 ModulatedDeformRoIPoolingPack
output_size=14, # 特征图的输出大小
sampling_ratio=0), # 提取 RoI 特征时的采样率
out_channels=256, # 提取特征的输出通道
featmap_strides=[4, 8, 16, 32]), # 多尺度特征图的步幅
mask_head=dict( # mask 预测 head 模型
type='FCNMaskHead', # mask head 的类型，更多细节请参考 https://mmdetection.readthedocs.io/en/latest/api.html#mmdet.models.roi_heads.FCNMaskHead
num_convs=4, # mask head 中的卷积层数
in_channels=256, # 输入通道，应与 mask roi extractor 的输出通道一致
conv_out_channels=256, # 卷积层的输出通道
num_classes=80, # 要分割的类别数
loss_mask=dict( # mask 分支的损失函数配置
type='CrossEntropyLoss', # 用于分割的损失类型
use_mask=True, # 是否只在正确的类中训练 mask
loss_weight=1.0))), # mask 分支的损失权重
train_cfg = dict( # rpn 和 rcnn 训练超参数的配置
rpn=dict( # rpn 的训练配置
assigner=dict( # 分配器(assigner)的配置
type='MaxIoUAssigner', # 分配器的类型，MaxIoUAssigner 用于许多常见的检测器，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/assigners/max_iou_assigner.py#L14
pos_iou_thr=0.7, # IoU >= 0.7(阈值) 被视为正样本
neg_iou_thr=0.3, # IoU < 0.3(阈值) 被视为负样本
min_pos_iou=0.3, # 将框作为正样本的最小 IoU 阈值
match_low_quality=True, # 是否匹配低质量的框(更多细节见 API 文档)
ignore_iof_thr=-1), # 忽略 bbox 的 IoF 阈值
sampler=dict( # 正/负采样器(sampler)的配置
type='RandomSampler', # 采样器类型，还支持 PseudoSampler 和其他采样器，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/samplers/random_sampler.py#L14
num=256, # 样本数量。
pos_fraction=0.5, # 正样本占总样本的比例
neg_pos_ub=-1, # 基于正样本数量的负样本上限
add_gt_as_proposals=False), # 采样后是否添加 GT 作为 proposal
allowed_border=-1, # 填充有效锚点后允许的边框
pos_weight=-1, # 训练期间正样本的权重
debug=False), # 是否设置调试(debug)模式
rpn_proposal=dict( # 在训练期间生成 proposals 的配置
nms_across_levels=False, # 是否对跨层的 box 做 NMS。仅适用于 `GARPNHead` ，naive rpn 不支持 nms cross levels
nms_pre=2000, # NMS 前的 box 数
nms_post=1000, # NMS 要保留的 box 的数量，只在 GARPNHHead 中起作用
max_per_img=1000, # NMS 后要保留的 box 数量
nms=dict( # NMS 的配置
type='nms', # NMS 的类别
iou_threshold=0.7 # NMS 的阈值
),
min_bbox_size=0), # 允许的最小 box 尺寸
rcnn=dict( # roi head 的配置。
assigner=dict( # 第二阶段分配器的配置，这与 rpn 中的不同
type='MaxIoUAssigner', # 分配器的类型，MaxIoUAssigner 目前用于所有 roi_heads。更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/assigners/max_iou_assigner.py#L14
pos_iou_thr=0.5, # IoU >= 0.5(阈值)被认为是正样本
neg_iou_thr=0.5, # IoU < 0.5(阈值)被认为是负样本
min_pos_iou=0.5, # 将 box 作为正样本的最小 IoU 阈值
match_low_quality=False, # 是否匹配低质量下的 box(有关更多详细信息，请参阅 API 文档)
ignore_iof_thr=-1), # 忽略 bbox 的 IoF 阈值
sampler=dict(
type='RandomSampler', # 采样器的类型，还支持 PseudoSampler 和其他采样器，更多细节请参考 https://github.com/open-mmlab/mmdetection/blob/main/mmdet/models/task_modules/samplers/random_sampler.py#L14
num=512, # 样本数量
pos_fraction=0.25, # 正样本占总样本的比例
neg_pos_ub=-1, # 基于正样本数量的负样本上限
add_gt_as_proposals=True
), # 采样后是否添加 GT 作为 proposal
mask_size=28, # mask 的大小
pos_weight=-1, # 训练期间正样本的权重
debug=False)), # 是否设置调试模式
test_cfg = dict( # 用于测试 rpn 和 rcnn 超参数的配置
rpn=dict( # 测试阶段生成 proposals 的配置
nms_across_levels=False, # 是否对跨层的 box 做 NMS。仅适用于 `GARPNHead`，naive rpn 不支持做 NMS cross levels
nms_pre=1000, # NMS 前的 box 数
nms_post=1000, # NMS 要保留的 box 的数量，只在 `GARPNHHead` 中起作用
max_per_img=1000, # NMS 后要保留的 box 数量
nms=dict( # NMS 的配置
type='nms', # NMS 的类型
iou_threshold=0.7 # NMS 阈值
),
min_bbox_size=0), # box 允许的最小尺寸
rcnn=dict( # roi heads 的配置
score_thr=0.05, # bbox 的分数阈值
nms=dict( # 第二步的 NMS 配置
type='nms', # NMS 的类型
iou_thr=0.5), # NMS 的阈值
max_per_img=100, # 每张图像的最大检测次数
mask_thr_binary=0.5))) # mask 预处的阈值
Dataset and Tester Configuration
dataset_type = 'CocoDataset' # 数据集类型，这将被用来定义数据集。
data_root = 'data/coco/' # 数据的根路径。
train_pipeline = [ # 训练数据处理流程
dict(type='LoadImageFromFile'), # 第 1 个流程，从文件路径里加载图像。
dict(
type='LoadAnnotations', # 第 2 个流程，对于当前图像，加载它的注释信息。
with_bbox=True, # 是否使用标注框(bounding box)， 目标检测需要设置为 True。
with_mask=True, # 是否使用 instance mask，实例分割需要设置为 True。
poly2mask=False), # 是否将 polygon mask 转化为 instance mask, 设置为 False 以加速和节省内存。
dict(
type='Resize', # 变化图像和其标注大小的流程。
scale=(1333, 800), # 图像的最大尺寸
keep_ratio=True # 是否保持图像的长宽比。
),
dict(
type='RandomFlip', # 翻转图像和其标注的数据增广流程。
prob=0.5), # 翻转图像的概率。
dict(type='PackDetInputs') # 将数据转换为检测器输入格式的流程
]
test_pipeline = [ # 测试数据处理流程
dict(type='LoadImageFromFile'), # 第 1 个流程，从文件路径里加载图像。
dict(type='Resize', scale=(1333, 800), keep_ratio=True), # 变化图像大小的流程。
dict(
type='PackDetInputs', # 将数据转换为检测器输入格式的流程
meta_keys=('img_id', 'img_path', 'ori_shape', 'img_shape',
'scale_factor'))
]
train_dataloader = dict( # 训练 dataloader 配置
batch_size=2, # 单个 GPU 的 batch size
num_workers=2, # 单个 GPU 分配的数据加载线程数
persistent_workers=True, # 如果设置为 True，dataloader 在迭代完一轮之后不会关闭数据读取的子进程，可以加速训练
sampler=dict( # 训练数据的采样器
type='DefaultSampler', # 默认的采样器，同时支持分布式和非分布式训练。请参考 https://mmengine.readthedocs.io/zh_CN/latest/api/generated/mmengine.dataset.DefaultSampler.html#mmengine.dataset.DefaultSampler
shuffle=True), # 随机打乱每个轮次训练数据的顺序
batch_sampler=dict(type='AspectRatioBatchSampler'), # 批数据采样器，用于确保每一批次内的数据拥有相似的长宽比，可用于节省显存
dataset=dict( # 训练数据集的配置
type=dataset_type,
data_root=data_root,
ann_file='annotations/instances_train2017.json', # 标注文件路径
data_prefix=dict(img='train2017/'), # 图片路径前缀
filter_cfg=dict(filter_empty_gt=True, min_size=32), # 图片和标注的过滤配置
pipeline=train_pipeline)) # 这是由之前创建的 train_pipeline 定义的数据处理流程。
val_dataloader = dict( # 验证 dataloader 配置
batch_size=1, # 单个 GPU 的 Batch size。如果 batch-szie > 1，组成 batch 时的额外填充会影响模型推理精度
num_workers=2, # 单个 GPU 分配的数据加载线程数
persistent_workers=True, # 如果设置为 True，dataloader 在迭代完一轮之后不会关闭数据读取的子进程，可以加速训练
drop_last=False, # 是否丢弃最后未能组成一个批次的数据
sampler=dict(
type='DefaultSampler',
shuffle=False), # 验证和测试时不打乱数据顺序
dataset=dict(
type=dataset_type,
data_root=data_root,
ann_file='annotations/instances_val2017.json',
data_prefix=dict(img='val2017/'),
test_mode=True, # 开启测试模式，避免数据集过滤图片和标注
pipeline=test_pipeline))
test_dataloader = val_dataloader # 测试 dataloader 配置
Configuration for training and testing
train_cfg = dict(
type='EpochBasedTrainLoop', # 训练循环的类型，请参考 https://github.com/open-mmlab/mmengine/blob/main/mmengine/runner/loops.py
max_epochs=12, # 最大训练轮次
val_interval=1) # 验证间隔。每个 epoch 验证一次
val_cfg = dict(type='ValLoop') # 验证循环的类型
test_cfg = dict(type='TestLoop') # 测试循环的类型
Optimize related configuration
optim_wrapper = dict( # 优化器封装的配置
type='OptimWrapper', # 优化器封装的类型。可以切换至 AmpOptimWrapper 来启用混合精度训练
optimizer=dict( # 优化器配置。支持 PyTorch 的各种优化器。请参考 https://pytorch.org/docs/stable/optim.html#algorithms
type='SGD', # 随机梯度下降优化器
lr=0.02, # 基础学习率
momentum=0.9, # 带动量的随机梯度下降
weight_decay=0.0001), # 权重衰减
clip_grad=None, # 梯度裁剪的配置，设置为 None 关闭梯度裁剪。使用方法请见 https://mmengine.readthedocs.io/en/latest/tutorials/optimizer.html
)
Run related configuration
default_scope = 'mmdet' # 默认的注册器域名，默认从此注册器域中寻找模块。请参考 https://mmengine.readthedocs.io/zh_CN/latest/advanced_tutorials/registry.html
env_cfg = dict(
cudnn_benchmark=False, # 是否启用 cudnn benchmark
mp_cfg=dict( # 多进程设置
mp_start_method='fork', # 使用 fork 来启动多进程。'fork' 通常比 'spawn' 更快，但可能存在隐患。请参考 https://github.com/pytorch/pytorch/issues/1355
opencv_num_threads=0), # 关闭 opencv 的多线程以避免系统超负荷
dist_cfg=dict(backend='nccl'), # 分布式相关设置
)
vis_backends = [dict(type='LocalVisBackend')] # 可视化后端，请参考 https://mmengine.readthedocs.io/zh_CN/latest/advanced_tutorials/visualization.html
visualizer = dict(
type='DetLocalVisualizer', vis_backends=vis_backends, name='visualizer')
log_processor = dict(
type='LogProcessor', # 日志处理器用于处理运行时日志
window_size=50, # 日志数值的平滑窗口
by_epoch=True) # 是否使用 epoch 格式的日志。需要与训练循环的类型保存一致。
log_level = 'INFO' # 日志等级
load_from = None # 从给定路径加载模型检查点作为预训练模型。这不会恢复训练。
resume = False # 是否从 `load_from` 中定义的检查点恢复。 如果 `load_from` 为 None，它将恢复 `work_dir` 中的最新检查点。
code example
Reference notebook file address: