深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框

深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框

  • 前言
  • 计算机视觉——目标检测和边界框
    • 课件
      • 图片分类和目标检测
      • 边缘框
      • 目标检测数据集
      • 总结
    • 教材
      • 1 边界框
      • 2 小结

前言

核心内容来自博客链接1博客连接2希望大家多多支持作者
本文记录用,防止遗忘

计算机视觉——目标检测和边界框

课件

图片分类和目标检测

深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框_第1张图片

边缘框

—个边缘框可以通过4个数字定义

  • (左上x,左上y,右下x,右下y)
  • (左上x,左上y,宽,高)
  • 深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框_第2张图片

    目标检测数据集

    每行表示一个物体:图片文件名,物体类别,边缘框
    CoCo (cocodataset.org):80物体,330K图片,1.5M物体

    总结

    1、物体检测识别图片里的多个物体的类别和位置
    2、位置通常用边缘框表示

    教材

    在前面的章节中,我们介绍了各种图像分类模型。 在图像分类任务中,我们假设图像中只有一个主要物体对象,我们只关注如何识别其类别。 然而,很多时候图像里有多个我们感兴趣的目标,我们不仅想知道它们的类别,还想得到它们在图像中的具体位置。 在计算机视觉里,我们将这类任务称为目标检测(object detection)或目标识别(object recognition)。

    目标检测在多个领域中被广泛使用。 例如,在无人驾驶里,我们需要通过识别拍摄到的视频图像里的车辆、行人、道路和障碍物的位置来规划行进线路。 机器人也常通过该任务来检测感兴趣的目标。安防领域则需要检测异常目标,如歹徒或者炸弹。

    在接下来的几节中,我们将介绍几种用于目标检测的深度学习方法。 我们将首先介绍目标的位置。

    %matplotlib inline
    import torch
    from d2l import torch as d2l
    

    下面加载本节将使用的示例图像。可以看到图像左边是一只狗,右边是一只猫。 它们是这张图像里的两个主要目标。

    d2l.set_figsize()
    img = d2l.plt.imread('../img/catdog.jpg')
    d2l.plt.imshow(img);
    

    输出:
    深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框_第3张图片

    1 边界框

    在目标检测中,我们通常使用边界框(bounding box)来描述对象的空间位置。 边界框是矩形的,由矩形左上角的以及右下角的 x x x y y y坐标决定。 另一种常用的边界框表示方法是边界框中心的 ( x , y ) (x, y) (x,y)轴坐标以及框的宽度和高度。

    在这里,我们定义在这两种表示法之间进行转换的函数:box_corner_to_center从两角表示法转换为中心宽度表示法,而box_center_to_corner反之亦然。 输入参数boxes可以是长度为4的张量,也可以是形状为(,4)的二维张量,其中是边界框的数量。

    def box_corner_to_center(boxes):
        """从(左上,右下)转换到(中间,宽度,高度)"""
        x1, y1, x2, y2 = boxes[:, 0], boxes[:, 1], boxes[:, 2], boxes[:, 3]
        cx = (x1 + x2) / 2
        cy = (y1 + y2) / 2
        w = x2 - x1
        h = y2 - y1
        boxes = torch.stack((cx, cy, w, h), axis=-1)
        return boxes
    
    def box_center_to_corner(boxes):
        """从(中间,宽度,高度)转换到(左上,右下)"""
        cx, cy, w, h = boxes[:, 0], boxes[:, 1], boxes[:, 2], boxes[:, 3]
        x1 = cx - 0.5 * w
        y1 = cy - 0.5 * h
        x2 = cx + 0.5 * w
        y2 = cy + 0.5 * h
        boxes = torch.stack((x1, y1, x2, y2), axis=-1)
        return boxes
    

    我们将根据坐标信息定义图像中狗和猫的边界框。 图像中坐标的原点是图像的左上角,向右的方向为 x x x轴的正方向,向下的方向为 y y y轴的正方向。

    # bbox是边界框的英文缩写
    dog_bbox, cat_bbox = [60.0, 45.0, 378.0, 516.0], [400.0, 112.0, 655.0, 493.0]
    

    我们可以通过转换两次来验证边界框转换函数的正确性。

    boxes = torch.tensor((dog_bbox, cat_bbox))
    box_center_to_corner(box_corner_to_center(boxes)) == boxes
    

    输出:

    tensor([[True, True, True, True],
            [True, True, True, True]])
    

    我们可以将边界框在图中画出,以检查其是否准确。 画之前,我们定义一个辅助函数bbox_to_rect。 它将边界框表示成matplotlib的边界框格式。

    def bbox_to_rect(bbox, color):
        # 将边界框(左上x,左上y,右下x,右下y)格式转换成matplotlib格式:
        # ((左上x,左上y),宽,高)
        return d2l.plt.Rectangle(
            xy=(bbox[0], bbox[1]), width=bbox[2]-bbox[0], height=bbox[3]-bbox[1],
            fill=False, edgecolor=color, linewidth=2)
    

    在图像上添加边界框之后,我们可以看到两个物体的主要轮廓基本上在两个框内。

    fig = d2l.plt.imshow(img)
    fig.axes.add_patch(bbox_to_rect(dog_bbox, 'blue'))
    fig.axes.add_patch(bbox_to_rect(cat_bbox, 'red'));
    

    输出:
    深度学习入门(四十二)计算机视觉——目标检测和边界框_第4张图片

    2 小结

    1、目标检测不仅可以识别图像中所有感兴趣的物体,还能识别它们的位置,该位置通常由矩形边界框表示。
    2、我们可以在两种常用的边界框表示(中间,宽度,高度)和(左上,右下)坐标之间进行转换。

你可能感兴趣的:(深度学习,深度学习,人工智能)