VOC数据集简介与制作
一、VOC数据集简介
1.1 VOC的任务
PASCAL VOC 挑战赛主要有 Object Classification （分类）、Object Detection（检测）、Object Segmentation（分割）、Human Layout、Action Classification 这几类子任务。
分类：在测试图像预测是否为二十个分类之一，正确分类
检测：在测试图像上预测二十个分类对象的有无与位置信息
分割：对每个对象与类别生成像素级别的分割标签，确定像素是为目标20个分类或者背景。
此外Pascal VOC还提供一些很有意思的标注数据包括Action Classification （行为识别）、Human Layout（人体Layout分析）等。
行为识别：预测图像中人的行为动作
Person Layout：检测人与其各个身体组成部分，如果手、脚、头等
1.2 数据构成
PASCAL VOC 2007 和 2012 数据集总共分 4 个大类：vehicle、household、animal、person，总共 20 个小类（加背景 21 类），预测的时候是只输出下图中黑色粗体的类别。
目前目标检测常用的是 VOC2007 和 VOC2012 数据集，因为二者是互斥的。
VOC2007 和 VOC2012 目标检测任务中的训练、验证和测试数据统计如下表所示
trainval是train和val的合并。
1.3 组织结构
以 VOC 2012为例，解压后的文件为：
.
└── VOCdevkit #根目录
└── VOC2012 #不同年份的数据集，这里只下载了2012的，还有2007等其它年份的
├── Annotations #存放xml文件，与JPEGImages中的图片一一对应，解释图片的内容等等
├── ImageSets #该目录下存放的都是txt文件，txt文件中每一行包含一个图片的名称，末尾会加上±1表示正负样本
│ ├── Action
│ ├── Layout
│ ├── Main #存放的是分类和检测的数据集分割文件
│ └── Segmentation
├── JPEGImages #存放源图片
├── SegmentationClass #存放的是图片，语义（class）分割相关
└── SegmentationObject #存放的是图片，实例（object）分割相关
├── Main
│ ├── train.txt 写着用于训练的图片名称， 共 2501 个
│ ├── val.txt 写着用于验证的图片名称，共 2510 个
│ ├── trainval.txt train与val的合集。共 5011 个
│ ├── test.txt 写着用于测试的图片名称，共 4952 个1.3.1 Annotations
其中xml主要介绍了对应图片的基本信息，如来自那个文件夹、文件名、来源、图像尺寸以及图像中包含哪些目标以及目标的信息等等，xml内容如下：
<annotation>
<folder>VOC2007</folder>
<filename>000001.jpg</filename> # 文件名
<source>
<database>The VOC2007 Database</database>
<annotation>PASCAL VOC2007</annotation>
<image>flickr</image>
<flickrid>341012865</flickrid>
</source>
<owner>
<flickrid>Fried Camels</flickrid>
<name>Jinky the Fruit Bat</name>
</owner>
<size> # 图像尺寸, 用于对 bbox 左上和右下坐标点做归一化操作
<width>353</width>
<height>500</height>
<depth>3</depth>
</size>
<segmented>0</segmented> # 是否用于分割，1有分割标注，0表示没有分割标注。
<object>
<name>dog</name> # 物体类别
<pose>Left</pose> # 拍摄角度：front, rear, left, right, unspecified
<truncated>1</truncated> # 目标是否被截断（比如在图片之外），或者被遮挡（超过15%）
<difficult>0</difficult> # 检测难易程度，这个主要是根据目标的大小，光照变化，图片质量来判断，0表示不是，1表示是
<bndbox>
<xmin>48</xmin>
<ymin>240</ymin>
<xmax>195</xmax>
<ymax>371</ymax>
</bndbox>
</object>
<object>
<name>person</name>
<pose>Left</pose>
<truncated>1</truncated> # 是否被标记为截断，0表示没有，1表示是
<difficult>0</difficult>
<bndbox>
<xmin>8</xmin>
<ymin>12</ymin>
<xmax>352</xmax>
<ymax>498</ymax>
</bndbox>
</object>
</annotation>1.3.2 ImageSets
ImageSets包含如下四个子文件夹：Action、Layout、Main、Segmentation。里面是标注类别的每个文件列表信息：
- Action中是所有具有Action标注信息图像文件名的txt文件列表，
- Layout中的txt文件表示包含Layout标注信息的图像文件名列表，
- Main文件夹中包含20个类别每个类别一个txt文件，每个txt文件都是包含该类别的图像文件名称列表，
- Segmentation则是包含语义分割信息图像文件的列表。
在main中针对每个类别都有个三个文件，分别为：
- CLASSNAME_train.txt
- CLASSNAME_trainval.txt
- CLASSNAME_val.txt
以CLASSNAME = aeroplane为例，main中的三个文件分别为:
- aeroplane_train.txt
- aeroplane_trainval.txt
- aeroplane_val.txt
每个类别txt文件里面的内容格式为 ：图像文件名 + 空格 + 标记，以aeroplane_train.txt中的举例如下：
2008_000290 0
2008_000291 1
2008_000297 -1
其中2008_000290、2008_000291、2008_000297表示三张图像文件名
- 0 表示图像中包含aeroplane对象但是难识别样本
- 1 表示图像中包含aeroplane
- -1 表示图像中不包含aeroplane
1.3.3 JPEGImages
所有的原始图像文件，格式必须是JPG格式，这个要特别注意！如果你打算使用VOC2012格式生成数据，那么原始图像格式在采样时候请用JPG格式保存，避免后期生成使用tensorflow工具生成的时候出错。
1.3.4 SegmentationClass
所有分割的图像标注，分割图像安装每个类别标注的数据
1.3.5 SegmentationObject
所有分割的图像标注，分割图像安装每个类别每个对象不同标注的数据
1.4 提交格式
1.4.1 Classification Task
每一类都有一个 txt 文件，里面每一行都是测试集中的一张图片，前面一列是图片名称，后面一列是预测的分数。
# comp1_cls_test_car.txt, 内容如下
000004 0.702732
000006 0.870849
000008 0.532489
000018 0.477167
000019 0.1124261.4.2 Detection Task
每一类都有一个 txt 文件，里面每一行都是测试集中的一张图片，每行的格式为： ，confidence 用来计算 mAP
# comp3_det_test_car.txt，内容如下
# comp3：只允许用所给训练数据，comp4：允许使用外部数据
000004 0.702732 89 112 516 466
000006 0.870849 373 168 488 229
000006 0.852346 407 157 500 213
000006 0.914587 2 161 55 221
000008 0.532489 175 184 232 2011.5 评估标准
PASCAL的评估标准是 mAP(mean average precision)。下面是一个二分类的 P-R 曲线（precision-recall curve），对于 PASCAL 来说，每一类都有一个这样的 P-R曲线，P-R 曲线下面与 x 轴围成的面积称为 average precision，每个类别都有一个 AP，20个类别的 AP 取平均值 就是 mAP。
2 VOC数据集的制作
在我们训练Faster-RCNN/SSD模型时，有些数据集需要我们自己制作的，接下来我就说一说如何自己制作一个VOC数据集。
2.1 创建数据集文件夹
handvoc是你自己数据集的名字，在该目录下有第三个文件夹如下所示。
其中ImgeSets下还有一个Main文件夹
文件夹说明：
- JPEGImages中存放要训练的图片。
- Annotations中这XML信息，XML文件名与训练图片的文件名一一对应。
- ImageSets中存放文件夹Main，Main中存放四个txt文件，train存放着用于训练图片名字集合，test存放着用于测试的名字集合。
2.2 将训练图片放到JPEGImages
将选取的图片放置于放于目录：JPEGImages下，然后将图片重命名为VOC2007的“000005.jpg”形式。重命名的python代码为：
import os
path = "D:\\handvoc\\JPEGImages"
filelist = os.listdir(path) #该文件夹下所有的文件（包括文件夹）
count=0
for file in filelist:
print(file)
for file in filelist: #遍历所有文件
Olddir=os.path.join(path,file) #原来的文件路径
if os.path.isdir(Olddir): #如果是文件夹则跳过
continue
filename=os.path.splitext(file)[0] #文件名
filetype=os.path.splitext(file)[1] #文件扩展名
Newdir=os.path.join(path,str(count).zfill(6)+filetype) #用字符串函数zfill 以0补全所需位数
os.rename(Olddir,Newdir)#重命名
count+=1更改名字之后的图片：
2.3 标注图片，标注文件保存到Annotations
使用labelImg进行标注，使用方法如下：https://editor.csdn.net/md/?articleId=107818472
链接: labelImg使用方法.
注意：标注自己的图片的时候，类别名称请用小写字母，比如汽车使用car，不要用Car 。若出现无法找到resources的错误，此时只需将resources.py复制到libs文件夹中即可。
2.4 生成ImageSets\Main里的四个txt文件
在ImageSets里再新建文件夹，命名为Main，在Main文件夹中生成四个txt文件，即：
- test.txt是测试集
- train.txt是训练集
- val.txt是验证集
- trainval.txt是训练和验证集
VOC2007中，trainval大概是整个数据集的50%，test也大概是整个数据集的50%；train大概是trainval的50%，val大概是trainval的50%。
txt文件中的内容为样本图片的名字（不带后缀），格式如下：
上面所占百分比可根据自己的数据集修改，如果数据集比较少，test和val可少一些。在自己的文件夹下生成自己数据集的代码如下：
import os
import random
trainval_percent = 0.8
train_percent = 0.6
xmlfilepath = 'D:\handvoc\Annatations'
txtsavepath = 'D:\handvoc\ImageSets\Main'
total_xml = os.listdir(xmlfilepath)
num = len(total_xml)
list = range(num)
tv = int(num * trainval_percent)
tr = int(tv * train_percent)
trainval = random.sample(list, tv)
train = random.sample(trainval, tr)
ftrainval = open('D:\\handvoc\\ImageSets\\Main\\trainval.txt', 'w')
ftest = open('D:\\handvoc\\ImageSets\\Main\\test.txt', 'w')
ftrain = open('D:\\handvoc\\ImageSets\\Main\\train.txt', 'w')
fval = open('D:\\handvoc\\ImageSets\\Main\\val.txt', 'w')
for i in list:
name = total_xml[i][:-4] + '\n'
if i in trainval:
ftrainval.write(name)
if i in train:
ftrain.write(name)
else:
fval.write(name)
else:
ftest.write(name)
ftrainval.close()
ftrain.close()
fval.close()
ftest.close()你要根据你的情况修改生成比例以及文件夹的位置。