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—个边缘框可以通过4个数字定义
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
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
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);
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和 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'));
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。