如何用DETR（detection transformer）训练自己的数据集

DETR(detection transformer)简介

DETR是Facebook AI的研究者提出的Transformer的视觉版本，是CNN和transformer的融合，实现了端到端的预测，主要用于目标检测和全景分割。
DETR的Github地址：https://github.com/facebookresearch/detr
DETR的论文地址：https://arxiv.org/pdf/2005.12872.pdf

DETR训练自己数据集

数据准备

DETR需要coco数据集才可以进行训练，需要将数据标签和图片保存为如下格式：
其中，annotations是如下json文件，

test、train和val2017存储的只有图片。
那么要如何得到coco数据集格式的文件呢，接下来我提供两种方法：

coco数据集获取

1、labelme打好json文件后转换为coco格式数据集
2、roboflow标注后直接生成coco格式数据集（需要连外网，需要的联系我可以免费给你提供好用的外网扩展程序）。roboflow网址：https://app.roboflow.com/
然后介绍如何用labelme转换数据集，首先在cmd python环境或者在pycharm终端输入pip install labelme，下载好后输入labelme进入打标签页面，打好标签后生成json文件，再运行如下脚本：

import argparse
import json
import matplotlib.pyplot as plt
import skimage.io as io
from labelme import utils
import numpy as np
import glob
import PIL.Image

class MyEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, obj):
        if isinstance(obj, np.integer):
            return int(obj)
        elif isinstance(obj, np.floating):
            return float(obj)
        elif isinstance(obj, np.ndarray):
            return obj.tolist()
        else:
            return super(MyEncoder, self).default(obj)

class labelme2coco(object):
    def __init__(self, labelme_json=[], save_json_path='./tran.json'):
        self.labelme_json = labelme_json
        self.save_json_path = save_json_path
        self.images = []
        self.categories = []
        self.annotations = []
        # self.data_coco = {}
        self.label = []
        self.annID = 1
        self.height = 0
        self.width = 0

        self.save_json()

    def data_transfer(self):
        for num, json_file in enumerate(self.labelme_json):
            with open(json_file, 'r') as fp:
                data = json.load(fp)  # 加载json文件
                self.images.append(self.image(data, num))
                for shapes in data['shapes']:
                    label = shapes['label']
                    if label not in self.label:
                        self.categories.append(self.categorie(label))
                        self.label.append(label)
                    points = shapes['points']  # 这里的point是用rectangle标注得到的，只有两个点，需要转成四个点
                    points.append([points[0][0], points[1][1]])
                    points.append([points[1][0], points[0][1]])
                    self.annotations.append(self.annotation(points, label, num))
                    self.annID += 1

    def image(self, data, num):
        image = {}
        img = utils.img_b64_to_arr(data['imageData'])  # 解析原图片数据
        # img=io.imread(data['imagePath']) # 通过图片路径打开图片
        # img = cv2.imread(data['imagePath'], 0)
        height, width = img.shape[:2]
        img = None
        image['height'] = height
        image['width'] = width
        image['id'] = num + 1
        image['file_name'] = data['imagePath'].split('/')[-1]

        self.height = height
        self.width = width
        return image

    def categorie(self, label):
        categorie = {}
        categorie['supercategory'] = 'Cancer'
        categorie['id'] = len(self.label) + 1  # 0 默认为背景
        categorie['name'] = label
        return categorie

    def annotation(self, points, label, num):
        annotation = {}
        annotation['segmentation'] = [list(np.asarray(points).flatten())]
        annotation['iscrowd'] = 0
        annotation['image_id'] = num + 1
        # annotation['bbox'] = str(self.getbbox(points)) # 使用list保存json文件时报错（不知道为什么）
        # list(map(int,a[1:-1].split(','))) a=annotation['bbox'] 使用该方式转成list
        annotation['bbox'] = list(map(float, self.getbbox(points)))
        annotation['area'] = annotation['bbox'][2] * annotation['bbox'][3]
        # annotation['category_id'] = self.getcatid(label)
        annotation['category_id'] = self.getcatid(label)  # 注意，源代码默认为1
        annotation['id'] = self.annID
        return annotation

    def getcatid(self, label):
        for categorie in self.categories:
            if label == categorie['name']:
                return categorie['id']
        return 1

    def getbbox(self, points):
        # img = np.zeros([self.height,self.width],np.uint8)
        # cv2.polylines(img, [np.asarray(points)], True, 1, lineType=cv2.LINE_AA)  # 画边界线
        # cv2.fillPoly(img, [np.asarray(points)], 1)  # 画多边形 内部像素值为1
        polygons = points
        mask = self.polygons_to_mask([self.height, self.width], polygons)
        return self.mask2box(mask)

    def mask2box(self, mask):
        '''从mask反算出其边框
        mask：[h,w]  0、1组成的图片
        1对应对象，只需计算1对应的行列号（左上角行列号，右下角行列号，就可以算出其边框）
        '''
        # np.where(mask==1)
        index = np.argwhere(mask == 1)
        rows = index[:, 0]
        clos = index[:, 1]
        # 解析左上角行列号
        left_top_r = np.min(rows)  # y
        left_top_c = np.min(clos)  # x

        # 解析右下角行列号
        right_bottom_r = np.max(rows)
        right_bottom_c = np.max(clos)

        # return [(left_top_r,left_top_c),(right_bottom_r,right_bottom_c)]
        # return [(left_top_c, left_top_r), (right_bottom_c, right_bottom_r)]
        # return [left_top_c, left_top_r, right_bottom_c, right_bottom_r]  # [x1,y1,x2,y2]
        return [left_top_c, left_top_r, right_bottom_c - left_top_c,
                right_bottom_r - left_top_r]  # [x1,y1,w,h] 对应COCO的bbox格式
    def polygons_to_mask(self, img_shape, polygons):
        mask = np.zeros(img_shape, dtype=np.uint8)
        mask = PIL.Image.fromarray(mask)
        xy = list(map(tuple, polygons))
        PIL.ImageDraw.Draw(mask).polygon(xy=xy, outline=1, fill=1)
        mask = np.array(mask, dtype=bool)
        return mask

    def data2coco(self):
        data_coco = {}
        data_coco['images'] = self.images
        data_coco['categories'] = self.categories
        data_coco['annotations'] = self.annotations
        return data_coco

    def save_json(self):
        self.data_transfer()
        self.data_coco = self.data2coco()
        # 保存json文件
        json.dump(self.data_coco, open(self.save_json_path, 'w'), indent=4, cls=MyEncoder)  # indent=4 更加美观显示

labelme_json = glob.glob(r'./*.json')
# labelme_json=['./1.json']
labelme2coco(labelme_json, '.\\instances_val2017.json')

这个脚本是我之前在别人CSDN找的，比较好用。

预训练文件下载

有了数据集后，为了加快学习速度，可以去官网下载预训练模型，官网提供的有resnet_50和resnet_101两个预训练版本，下载后得到pth文件。下载如下：

修改detr-main文件的一些配置

因为detr是针对的是91（数字可能错了，不是记得了）个目标进行预测，所以我们在进行预测的时候，需要把目标预测数目改为自己的需要检测目标的数目。首先需要修改上一步下载好的pth文件，运行如下脚本：

import torch
model1  = torch.load('detr-r101-2c7b67e5.pth')

num_class = 2 #我只需要检测一个物体，所以是2（检测个数+background）
model1["model"]["class_embed.weight"].resize_(num_class+1, 256)
model1["model"]["class_embed.bias"].resize_(num_class+1)
torch.save(model1, "detr-r50_test_%d.pth"%num_class)

然后还需要修改detr.py文件夹下的num_classes，

训练模型

训练模型这块，可以直接执行命令行，或者在main.py里面修改好参数后运行，
官方提供的命令行如下：

python -m torch.distributed.launch --nproc_per_node=8 --use_env main.py --coco_path /path/to/coco 

结束语

我觉得在训练那块还是改main.py文件比较好，需要改的地方挺多，我觉得需要修改的主要有–epoch(轮次)、–num_workers（主要看你电脑性能怎么样，好点可以调高些）、–output_dir（输出的模型权重，pth文件）、–dataset_file（数据存放位置）、–coco_path（coco数据集的位置）和–resume（预训练权重文件位置）。
还一点就是官方只提供了训练脚本，但是没预测脚本，其实预测脚本也挺简单的，就是加载模型，加载权重参数，然后传入图片预处理什么的，代码挺多的，放上来内容太多了，我写了两个预测脚本，需要的可以联系我，或者不会运行的可以问我，其实也挺简单的，多玩几次就会了~~
最后展示下效果吧，预测的还是挺准的