零基础入门CV之街道字符识别----Task1赛题的理解

Datawhale 零基础入门CV赛事-Task1 赛题理解

本章内容将会对街景字符识别赛题进行赛题背景讲解，对赛题数据的读取进行说明，并给出集中解题思路。

1 赛题理解

• 赛题名称：零基础入门CV之街道字符识别
• 赛题地址：零基础入门CV赛事- 街景字符编码识别
• 赛题目标：通过这道赛题可以引导大家走入计算机视觉的世界，主要针对竞赛选手上手视觉赛题，提高对数据建模能力。
• 赛题任务：赛题以计算机视觉中字符识别为背景，要求选手预测街道字符编码，这是一个典型的字符识别问题。
  为了简化赛题难度，赛题数据采用公开数据集SVHN，因此大家可以选择很多相应的paper作为思路参考。

1.1 赛题数据

赛题以街道字符为为赛题数据，数据集报名后可见并可下载，该数据来自收集的SVHN街道字符，并进行了匿名采样处理。

注意: 按照比赛规则，所有的参赛选手只能使用比赛给定的数据集完成训练，不能使用SVHN原始数据集进行训练。比赛结束后将会对Top选手进行代码审核，违规的选手将清除排行榜成绩。

训练集数据包括3W张照片，验证集数据包括1W张照片，每张照片包括颜色图像和对应的编码类别和具体位置；为了保证比赛的公平性，测试集A包括4W张照片，测试集B包括4W张照片。

需要注意的是本赛题需要选手识别图片中所有的字符，为了降低比赛难度，我们提供了训练集、验证集中所有字符的位置框。

1.2数据标签

对于训练数据每张图片将给出对于的编码标签，和具体的字符框的位置（训练集、验证集都给出字符位置），可用于模型训练：

Field	Description
top	左上角坐标X
height	字符高度
left	左上角最表Y
width	字符宽度
label	字符编码

字符的坐标具体如下所示：

在比赛数据（训练集和验证集）中，同一张图片中可能包括一个或者多个字符，因此在比赛数据的JSON标注中，会有两个字符的边框信息：

原始图片	图片JSON标注

1.3 评测指标

选手提交结果与实际图片的编码进行对比，以编码整体识别准确率为评价指标。任何一个字符错误都为错误，最终评测指标结果越大越好，具体计算公式如下：
$$score=\frac{编码识别正确的数量}{测试集图片数量}$$
​

1.4 读取数据

为了方便大家进行数据读取，在此我们给出JSON中标签的读取方式：

import json
import cv2
import numpy as np
%pylab inline
train_json = json.load(open('./input/mchar_train.json'))

# 数据标注处理
def parse_json(d):
  arr = np.array([
      d['top'], d['height'], d['left'],  d['width'], d['label']
  ])
  arr = arr.astype(int)
  return arr

img = cv2.imread('./input/mchar_train/000000.png')
arr = parse_json(train_json['000000.png'])

plt.figure(figsize=(10, 10))
plt.subplot(1, arr.shape[1]+1, 1)
plt.imshow(img)
plt.xticks([]); plt.yticks([])

for idx in range(arr.shape[1]):
  plt.subplot(1, arr.shape[1]+1, idx+2)
  plt.imshow(img[arr[0, idx]:arr[0, idx]+arr[1, idx],arr[2, idx]:arr[2, idx]+arr[3, idx]])
  plt.title(arr[4, idx])
  plt.xticks([]); plt.yticks([])

1.5 解题思路

赛题思路分析：赛题本质是分类问题，需要对图片的字符进行识别。但赛题给定的数据图片中不同图片中包含的字符数量不等，如下图所示。有的图片的字符个数为2，有的图片字符个数为3，有的图片字符个数为4。

字符属性	图片
字符：42 字符个数：2
字符：241 字符个数：3
字符：7358 字符个数：4

因此本次赛题的难点是需要对不定长的字符进行识别，与传统的图像分类任务有所不同。为了降低参赛难度，我们提供了一些解题思路供大家参考：

• 简单入门思路：定长字符识别

可以将赛题抽象为一个定长字符识别问题，在赛题数据集中大部分图像中字符个数为2-4个，最多的字符个数为6个。
因此可以对于所有的图像都抽象为6个字符的识别问题，字符23填充为23XXXX，字符231填充为231XXX。

经过填充之后，原始的赛题可以简化了6个字符的分类问题。在每个字符的分类中会进行11个类别的分类，假如分类为填充字符，则表明该字符为空。

• 专业字符识别思路：不定长字符识别

在字符识别研究中，有特定的方法来解决此种不定长的字符识别问题，比较典型的有CRNN字符识别模型。
在本次赛题中给定的图像数据都比较规整，可以视为一个单词或者一个句子。

• 专业分类思路：检测再识别

在赛题数据中已经给出了训练集、验证集中所有图片中字符的位置，因此可以首先将字符的位置进行识别，利用物体检测的思路完成。

此种思路需要参赛选手构建字符检测模型，对测试集中的字符进行识别。选手可以参考物体检测模型SSD或者YOLO来完成。

1.6 本章小节

综上所示，本次赛题虽然是一个简单的字符识别问题，但有多种解法可以使用到计算机视觉领域中的各个模型，是非常适合大家入门学习的。
三种解决思路的难度从低到高，因此建议入门学习的同学可以先学习定长字符识别的思路。在文档之后的内容中我们也会以定长字符识别为例，让大家逐渐入门计算机视觉。

参考

[1] https://github.com/datawhalechina/team-learning/blob/master/03%20%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E8%A7%86%E8%A7%89/%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E8%A7%86%E8%A7%89%E5%AE%9E%E8%B7%B5%EF%BC%88%E8%A1%97%E6%99%AF%E5%AD%97%E7%AC%A6%E7%BC%96%E7%A0%81%E8%AF%86%E5%88%AB%EF%BC%89/Datawhale%20%E9%9B%B6%E5%9F%BA%E7%A1%80%E5%85%A5%E9%97%A8CV%20-%20Task%2001%20%E8%B5%9B%E9%A2%98%E7%90%86%E8%A7%A3%20.md