利用Fast RCNN训练自己的数据做无人机检测（一）

学习计算机视觉，深度学习快一年了，第一次写博客，想记录自己学习的过程，深度学习作目标检测的模型已经有很多，包括RCNN, Fast RCNN, YOLO, SSD等，本次实验室利用Fast RCNN做目标检测，数据集是采集的大疆四旋翼无人机，后面会继续对其他模型进行训练，先给出实验检测的效果。

一. Fast RCNN模型特点

1. 去除了R-CNN中冗余的特征提取，将整张图像输入神经网络进行一次特征提取：用ROI pooling层取代最后一个max pooling层，同时引入bbox 回归层，提取相应的建议proposal特征。
2. Fast RCNN网络末尾采用的是并行的两个连接层，cls score层和bbox score层，可同时输出分类结果和回归结果，第一次实现了end -to -end的多任务训练。
3. 下面给出Fast RCNN的网络结构
   
   二. Fast RCNN模型下载
4. 从GitHub上下载fast_rcnn的python代码，https://github.com/rbgirshick/fast-rcnn
5. 由于我是在自己笔记本上(windows下)跑的，因此需要首先利用vs生成pycaffe库，windows版本的caffe没有编译roi pooling layer库，需要在libcaffe.vcxproj中手动添加。
6. 生成cython_bbox.pyd和cython_nms.pyd库
   用文本编辑器打开 fast_rcnn_root/lib/utils/nms.pyx，将第25行的np.int_t修改为np.intp_t
   用文本编辑器打开 fast_rcnn_root/lib/setup.py，将第18行和第23行的 “-Wno-cpp”,’’-Wno-unused-function’'指令删除，只留下空的中括号[ ]即可。
   打开cmd，定位至fast_rcnn_root_lib，执行python setup.py install
   如果提示Unable to find vcvarsall.bat 的话，执行下列指令：
   SET VS90COMNTOOLS=%VS110COMNTOOLS%
   setup.py安装完成后，到python_root/Lib/site-package/utils中可以找到两个文件
   cython_bbox.pyd和cython_nms.pyd,把这两个文件复制到fast_rcnn_root/lib/utils中
7. 要是想运行fast_rcnn自带的model，需要下载相应的训练好的caffemodel，具体方法参见文件夹中的README.md或其他人的博客。

三. 准备训练数据
1.我的训练数据文件夹如下图所示

其中label/label.txt里面为Imageset中对应的图片信息，包括roi的bbox位置以及图片名字和所属类别（bird,UAV,plane）三类，每个bbox对应一行，如果一个训练图片中有多个roi，那么此处就有多行，如第5、6行所示

2.selective search为每张训练图片提取建议框，我是用c++写的，提取出来的每张图片的bboxes 直接写入了txt文本框中，首先给出bboxes的格式，分别对应【xmin, ymin, xmax, ymax】

3.然后给出利用label.txt读取图片信息，生成bboxes的代码：

vector read_imagepath(string label_path, string image_rootpath){
	vector filepath_array;
	ifstream fin(label_path.c_str());
	string line;
	getline(fin, line);
	string previous_line;
	while (getline(fin, line)){
		string filepath = image_rootpath;
		int end = line.find_last_of(' ');
		int begin = line.substr(0, end - 1).find_last_of(' ');
		string current_line = line.substr(begin + 1, end - begin);
		if (current_line != previous_line){
			filepath.append(current_line);
			filepath_array.push_back(filepath);
		}
		previous_line = current_line;
	}
	fin.close();  //关闭文件
	return filepath_array;
}

	float sigma = 0.8;       //高斯滤波
	float k = 100;   //控制合并后的区域大小
	int min_size = 40;  //用于后处理参数，当区域内像素个数小于min_size时，选择与其差异最小的C合并
	
	string filepath = "F:\\GitHub\\UAV_data\\label\\label4.txt";
	string imagepath = "F:\\GitHub\\UAV_data\\Imageset\\";
	vector filepath_array = read_imagepath(filepath, imagepath);
	for (int i = 0; i < filepath_array.size(); i++){
		int end = filepath_array[i].find(".");
		int begin = filepath_array[i].find_last_of("\\");
		string boundingboxname = filepath_array[i].substr(begin + 1, end - begin - 1);
		string bboxesname = string("BoundingBoxes\\") + boundingboxname+string("bboxes.txt");
		Mat img = imread(filepath_array[i]);
		image* imginput = matToImage(img);  //将矩阵转成image类
		int region_nums;
		//得到选择搜索区域的包围框的边界信息，左上和右下顶点xy值
		int* BB = generate_bounding_boxes(imginput, sigma, k, min_size, ®ion_nums);
		FILE* f;
		f = fopen(bboxesname.c_str(), "w");
		for (int i = 0; i < region_nums; i++){
			fprintf(f, "%d %d %d %d \n", BB[4 * i + 0], BB[4 * i + 1], BB[4 * i + 2], BB[4 * i + 3]);
		}
		fclose(f);

4.通过ss的提取，生成了每张图片的建议框信息，放在selective_search文件夹中

数据分享链接链接：https://pan.baidu.com/s/1AIRjXBuC-S7FAhnhJLJuQA
提取码：bovx