OTB官方评估代码python版本--评估自己跟踪器，对比其他跟踪器

OTB数据集是目标跟踪领域里面一个基准评估数据集，很多论文都会使用这个做实验，然后放上自己的实验结果，所以我也就花了几天时间仔细研究了一下，发现大家在使用OTB toolkit过程中都会有这样的问题：

• 我有自己的跟踪器（特别现在python编写的），怎么在这个数据集上跑出结果？
• 我自己的结果怎么和别的跟踪器的结果做一个对比？

这两个问题我自己刚开始也是很困扰，但是经过一番折腾终于出来解决方法了，看完这一篇你也可以解决上面两个问题！！

代码环境准备

去官网首页可以看到评估代码是在MATLAB环境下的，虽然自己觉得自己matlab学过，但是还是很多需要查考和拾起，所以选择了他的python版本的评估代码，既然也是官网上放出来的，也是具有权威性的，只不过哪个语言的结果跑出来会好点，这个还需进一步实验。
注：个人感觉matlab版本迟早要去了解的，因为之后对于LaSOT这种更大的数据集也是matlab下的，所以搞懂OTB benchmark的matlab版本，对之后其余数据集评估是大有益处的，好了，废话不多说，上干货！

环境安装

先去download代码：https://github.com/jwlim/tracker_benchmark，有41.6M，难下的话可以去这里下，代码中有几处bug，等一下再说。我在win10上试验的,ubuntu应该也没有问题！

可以在README.md看到，需要安装的包是：Matlab Engine for python、matplotlib、numpy、Python Imaging Library (PIL)，并且这个代码是python 2.7.10下的，可以用anaconda安装conda环境：
我在ubuntu下更高版本的anaconda下似乎找不到python2.7.10了，通过conda search python发现最低也是python2.7.13，证明也是可以的

conda create -n py27 python=2.7.10 matplotlib=2.2.2 numpy=1.14.3 pillow=5.1.0
# 这样就安装好了一个名字为'py27'的conda环境，激活一下：
conda activate py27

环境创建好之后，来看一下几处需要修改的bug:

• 在butil/load_results.py 63行，需要把attr = Attribute(**j)改成attr = attr = Score(**j)，因为代码里面没有Attribute类。
• 在butil/eval_results.py 84行发现没有precisionList，所以需要在55-56行之间插入一句：precisionList = []，缩进与55行一样

数据集准备

这个数据集因为评估需要，对于数据集有一定的格式安排，并不是官网上一个一个序列下载就好的，有三种方法准备：

1. 在运行run_trackers.py到42行的时候：butil.setup_seqs(loadSeqs)，会去这样的网址下载：http://cvlab.hanyang.ac.kr/tracker_benchmark/seq_new/seqname.zip。注意官网上下载地址是http://cvlab.hanyang.ac.kr/tracker_benchmark/seq/seqname.zip，这里新的主要是一些序列目录下不仅有img和groundtruth_rect.txt文件，还有init_omit.txt文件，如果你网络可以，那这样下载下来是最省事的。
2. 可以去我这里下载，我已经打包好整理后的data：希望C币支持，当然自愿啦，也可以去这里获取下载链接
3. 如果不想浪费流量，之前又是官网一个个序列下载下来的【这里有官网中打包好的序列：常见目标跟踪数据集下载链接整理（更新中）】，需要按照下面来更改（主要是init_omit.txt和几个特殊序列）：

• 把Jogging下的img复制到代码中的data中的Jogging-1和Jogging-2下，把groundtruth_rect.1.txt和jogging-1.txt复制到Jogging-1下，分别重命名为groundtruth_rect.txt和init_omit.txt；同理把groundtruth_rect.2.txt和jogging-2.txt复制到Jogging-2下，同样分别重命名为groundtruth_rect.txt和init_omit.txt。
• 把Skating2下的img复制到代码中的data中的Skating2-1和Skating2-2下，把groundtruth_rect.1.txt复制到Skating2-1下，重命名为groundtruth_rect.txt；同理，把groundtruth_rect.2.txt复制到Skating2-2下，重命名为groundtruth_rect.txt。
• 把Human4下的img复制到代码中的data中的Human4-2下，然后把groundtruth_rect.2.txt复制到Human4-2下，重命名为groundtruth_rect.txt。
• 在matlab版本的benchmark_v1.0.zip里面有个initOmit文件夹【不想下整个zip的可以去这里下initOmit】，里面对应27个序列中不能作为初始化帧的记录，只要把他们都复制到对应序列下，并且全部重命名成init_omit.txt

那么现在前期代码和数据集都已经准备好了！

跑自己跟踪器

结果格式准备

相信无论什么语言写的跟踪器，预测结果就是一个序列中每帧物体的坐标，而OTB里面的GT BBox的形式是ltwh的，我这里举例的是我这篇博客【siamfc-pytorch代码讲解（三）：demo&track】里面的结果：
跟踪结果文件目录结构：

├── SiamFC
│   ├── Basketball.txt
│   ├── ...
│   ├── Woman.txt
│   ├── times
│   │   ├── Basketball_time.txt
│   │   ├── ...
│   │   ├── Woman_time.txt

每一个序列txt文件里面都是N×4的坐标，比如Basketball.txt里面如下图所示：

生成json文件并画图

在代码根目录下新建两个py文件：save_to_json.py和util.py，分别复制以下代码，其中txt_Results需要替换成你自己的路径：
save_to_json.py：

from scripts import *
from config import *
from util import compare_name, calcu_speed, load_seq_result


loadSeqs = 'tb100'
evalType = 'OPE'
tracker = 'SiamFC'
# replace your own path
txt_Results = 'C:\\Users\\Ezra\\Desktop\\SiamFC'

if SETUP_SEQ:
    print 'Setup sequences ...'
    """
    Doing in setup_seqs:
    1. check integrity of data, if not, download all
    2. write cfg.json and attrs.txt in each seq directory
    """
    butil.setup_seqs(loadSeqs)

# 'otb50', 'otb100' transform to corresponding seqs name list
seqNames = butil.get_seq_names(loadSeqs)
# load from saved cfg.json and return list contain Class Sequence instances
seqs = butil.load_seq_configs(seqNames)

resNames = os.listdir(txt_Results)
resNames.remove('times')
resNames = [res_name[:-4] for res_name in resNames]
print "=========================================================="

isSameName = compare_name(resNames, seqNames)

if isSameName:
    for s in seqs:
        seqResults = []
        res_type = 'rect'
        # fps is optinal
        fps = round(calcu_speed(txt_Results, s.name), 3)
        boxes = load_seq_result(txt_Results, s.name)
        res = boxes.tolist()
        # for OPE
        r = Result(tracker, s.name, s.startFrame, s.endFrame,
                   res_type, evalType, res, fps, None)
        seqResults.append(r)
        
        if SAVE_RESULT:
            print "Now write to results/{0}/{1}/{2}.json".format(evalType, tracker, s.name)
            # 'results/evalType/Tracker/seqName.json'
            butil.save_seq_result(seqResults)

    print "Have written all seqs!"

util.py：

import os
import numpy as np

DIFF_NAMES = ('Human4-2', 'Jogging-1', 'Jogging-2',
                  'Skating2-1', 'Skating2-2')

def _convert_name(oldname):
    newname = None
    if oldname == 'Human4-2':
        newname = 'Human4'
    elif oldname == 'Jogging-1':
        newname = 'Jogging.1'
    elif oldname == 'Jogging-2':
        newname = 'Jogging.2'
    elif oldname == 'Skating2-1':
        newname = 'Skating2.1'
    elif oldname == 'Skating2-2':
        newname = 'Skating2.2'

    return newname


def compare_name(resnames, seqnames):
    flag = True
    assert len(resnames) == len(seqnames),\
        'The length between resnames and seqnames is not same!'

    for seqName in seqnames:
        if seqName in DIFF_NAMES:
            seqName = _convert_name(seqName)

        if seqName not in resnames:
            print seqName + ' is not in resnames'
            flag = False
            break
    return flag

def calcu_speed(timetxtdir, seq_name):
    speed = 0.0

    if seq_name in DIFF_NAMES:
        seq_name = _convert_name(seq_name)

    time_file = os.path.join(
        timetxtdir, 'times/%s_time.txt' % seq_name)
    if os.path.isfile(time_file):
        times = np.loadtxt(time_file)
        times = times[times > 0]
        if len(times) > 0:
            speed = np.mean(1. / times)
    return speed

def load_seq_result(boxtxtdir, seq_name):
    if seq_name in DIFF_NAMES:
        seq_name = _convert_name(seq_name)

    record_file = os.path.join(
        boxtxtdir, '%s.txt' % seq_name)
    boxes = np.loadtxt(record_file, delimiter=',')
    return boxes

然后：

• 先运行一下save_to_json.py，在results/OPE/下就会出现SiamFC文件夹，里面是各个序列的json文件。
• 然后运行python run_trackers.py -t SiamFC -s tb100 -e OPE，中间会提示Input Test name :可以输入tb100,tb50,cvpr13作为文件夹命名的一部分，因为最后画图路径读取需要
  就可以得到以下结果：

Result of Sequences	 -- 'SiamFC'
	'Basketball'   	aveCoverage : 38.878% 	aveErrCenter : 75.946
     ...
	'Woman'        	aveCoverage : 50.644% 	aveErrCenter : 4.957
Result of attributes	 -- 'SiamFC'
	'ALL' 	overlap : 64.6% 	failures : 3.4
	'BC' 	overlap : 63.3% 	failures : 4.9
	'DEF' 	overlap : 59.8% 	failures : 4.2
	'FM' 	overlap : 63.8% 	failures : 3.7
	'IPR' 	overlap : 61.8% 	failures : 3.9
	'IV' 	overlap : 61.6% 	failures : 4.3
	'LR' 	overlap : 64.7% 	failures : 4.3
	'MB' 	overlap : 67.2% 	failures : 3.3
	'OCC' 	overlap : 63.3% 	failures : 4.0
	'OPR' 	overlap : 62.6% 	failures : 3.8
	'OV' 	overlap : 61.3% 	failures : 5.0
	'SV' 	overlap : 63.8% 	failures : 3.6

• 然后运行python draw_graph.py就可以得到成功率图（Success Plot）：默认只画前10名的，其余的以灰色虚线画出来，准确率图 （Precision Plot）也是这样，可以看到咋们自己的跟踪器结果已经加进去和别的跟踪器有比较了，注意这里分数已经乘以100了【我这里训练结果比较差，仅供参考，跟GOT-10k里面的ExperimentOTB出来的0.529相差不大】
  
• 然后运行python draw_graph.py precision就可以得到准确率图 （Precision Plot）：
  
  大功告成，有不足之处欢迎批评指正交流，感觉有用的点个赞吧，使我更有动力更博客~

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2020/05/09更新：把util.py 59行的dtype=int删除
2020/05/20更新：我想试试两个语言的官方评测结果是否会有出入，matlab的结果由我这篇博客【siamfc-pytorch代码讲解（三）：demo&track】里面给出了，我就把.mat文件转换成.txt文件，用这个又尝试了一下，想不到python的结果没有matlab的好：success:0.582->0.5788;precision:0.771->0.76。下图为证：

有点不知道为什么会掉点，按理应该不会差太多的，我保证mat转txt没有失精度，难道是python和matlab里面计算的细节不太一样？或者两者计算保留精度不同？还请有尝试过的大佬提个醒
2020/05/24更新：提供一下txt转mat的代码，具体使用方法可以去见我的这篇博客：【siamfc-pytorch代码讲解（三）：demo&track】：

clear all;clc;
root = 'D:...\your_txt_path\';
dst = 'D:...\your_mat_save_path\';
if ~exist(dst, 'dir')
    mkdir(dst);
end
% 下面这几句是为了获取一个目录下的txt文件名列表
fileFolder = fullfile(root);
dirOutput = dir(fullfile(fileFolder, '*.txt'));
fileNames={dirOutput.name}; % 1*100 cell
numFile = length(fileNames);
for idxFile = 1:numFile
    path = [root  fileNames{idxFile}];
    res = load(path);
    [seq_l, xywh] = size(res);
    results{1}.res = res;
    results{1}.type = 'rect';
    results{1}.len = seq_l;
    seq_name = fileNames{idxFile}(1:end-4);
    sprintf(['now trans ' seq_name ' from txt to mat'])
    % 将需要的结构体结果写成mat格式
    save([dst seq_name '_SiamfcppCiresnet22Atten.mat'], 'results');    
end

2020/07/06更新：放一下mat转txt的代码，有需要可以取用：

root = 'C:\Users\Ezra\Desktop\results_SiamFC-3s_OTB-100\';
dst = 'C:\Users\Ezra\Desktop\SiamFC-3s_OTB-100-txt\';
if ~exist(dst, 'dir')
    mkdir(dst);
end

fileFolder = fullfile(root);
dirOutput = dir(fullfile(fileFolder, '*.mat'));
fileNames={dirOutput.name}; % 1*100 cell
numFile = length(fileNames);
for idxFile = 1:numFile
    path = [root  fileNames{idxFile}];
    matfile = load(path);
    OPE_matfile = matfile.results{1};
    bbox = OPE_matfile.res;
    seq_name = fileNames{idxFile}(1:end-13);
    sprintf(['now trans ' seq_name ' from mat to txt'])
    dlmwrite([dst seq_name '.txt'],bbox,'precision','%.4f');    
end

Bonus

具体评价方法在论文中有介绍：

• OTB2013 Online Object Tracking: A Benchmark
• OTB2015 Object Tracking Benchmark