零基础入门语义分割-地表建筑物识别 Task1 赛题理解 -学习笔记

比赛地址：零基础入门语义分割比赛-地表建筑物识别，该比赛是由天池和Datawhale联合举办的学习赛，进入比赛页面可以下载相关的数据集。

学习任务：学习任务，查看学习任务，有层次递进的进行学习。

源码地址：源码baseline，源码在Datawhale的github上面，里面可以找到这次比赛的源码。

赛题理解：

赛题名称：零基础入门语义分割 - 地表建筑物识别

赛题目标：通过本次赛题可以引导大家熟练掌握语义分割任务的定义，具体的解题流程和相应的模型，并掌握语义分割任务的发展。

赛题任务：赛题以计算机视觉为背景，要求选手使用给定的航拍图像训练模型并完成地表建筑物识 别任务。

 

学习目标：

理解赛题背景和赛题数据

完成赛题报名和数据下载，理解赛题的解题思路

 

赛题数据：

遥感技术已成为获取地表覆盖信息最为行之有效的手段，遥感技术已经成功应用于地表覆盖检测、植 被面积检测和建筑物检测任务。本赛题使用航拍数据，需要参赛选手完成地表建筑物识别，将地表航拍图

像素划分为有建筑物和无建筑物两类。 如下图，左边为原始航拍图，右边为对应的建筑物标注。

赛题数据来源（ Inria Aerial Image Labeling ），并进行拆分处理。数据集报名后可见并可下载。赛题 数据为航拍图，需要参赛选手识别图片中的地表建筑具体像素位置。

 

数据标签

 

赛题为语义分割任务，因此具体的标签为图像像素类别。在赛题数据中像素属于 2 类（无建筑物和有 建筑物），因此标签为有建筑物的像素。赛题原始图片为 jpg 格式，标签为 RLE 编码的字符串。

RLE 全称（ run-length encoding ），翻译为游程编码或行程长度编码，对连续的黑、白像素数以不同 的码字进行编码。RLE 是一种简单的非破坏性资料压缩法，经常用在在语义分割比赛中对标签进行编码。

RLE 与图片之间的转换如下：

 

评价指标：

赛题使用 Dice coeffiffifficient 来衡量选手结果与真实标签的差异性， Dice coeffiffifficient 可以按像素差异性来 比较结果的差异性。Dice coeffiffifficient 的具体计算方式如下：

其中 X 是预测结果， Y 为真实标签的结果。当 X 与 Y 完全相同时 Dice coeffiffifficient 为 1 ，排行榜使 用所有测试集图片的平均 Dice coeffiffifficient 来衡量，分数值越大越好。

 

 

读取数据:

 

配置环境：

此次环境是在本地anaconda中配置的，过程中需要安装一些列python库，和bebug一系列的问题。这里简述一些配置环境过程中的问题。

添加conda下载源：

跟pip一样，conda也可以添加一些国内的下载源，这样在下载的时候就非常快，可以参考我的博客添加conda下载源

anaconda创建虚拟环境：

在进行一个新的任务时候，最好新建一个虚拟环境，在新建的虚拟环境进行试验，以免环境太乱，当任务结束的时候虚拟环境还可以进行删除。

创建虚拟环境：可能需要几分钟，这里的python版本可以进行指定

conda create --name Seg python=3.8(在base环境中直接创建即可)

验证是否生成：

打开anaconda prompt输入conda env list

环境创建完成后会在anaconda文件夹中多一个envs文件夹，里面就是添加的环境变量。

激活虚拟环境：

Linux:  source activate your_env_name(虚拟环境名称)

Windows: activate your_env_name(虚拟环境名称)

jupyter notebook打开D盘中的文件：

由于我将文件夹放在了D盘中，而jupyter notebook在打开的时候默认显示C盘中的文件，这时候我们就看不到D盘中的文件，解决方法也很简单，jupyter notebook打开D盘中的文件

这样我们就成功安装了虚拟环境，并用jupyter notebook打开了D盘中的文件。

在jupyter notebook中切换虚拟环境：

进入jupyter notebook发现kernel仍然是原来的虚拟环境，找不到新建的虚拟环境，解决方法如下在jupyter notebook中切换不同的虚拟环境

安装cv2:

conda install --channel https://conda.anaconda.org/menpo opencv

或者pip install opencv-python -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

或者pip install opencv-contrib-python -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

安装albumentations：

ModuleNotFoundError: No module named 'albumentations'

解决方案：

pip install albumentations -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

报错：

ERROR: Could not install packages due to an EnvironmentError: [WinError 5] 拒绝访问。: 'D:\\anaconda\\Lib\\site-packages\\cv2\\cv2.cp38-win_amd64.pyd'

Consider using the `--user` option or check the permissions.

解决方案：

pip install --user albumentations -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

安装numpy:

ModuleNotFoundError: No module named 'numpy'

解决办法：conda install numpy

安装pandas：

ModuleNotFoundError: No module named 'pandas'

解决办法：conda install pandas

安装tqdm：

ModuleNotFoundError: No module named 'tqdm'

解决办法：conda install tqdm

安装matplotlib：

ModuleNotFoundError: No module named 'matplotlib'

conda install matplotlib

安装scipy：

ModuleNotFoundError: No module named 'scipy'

解决办法：conda install scipy

安装skimage：

ModuleNotFoundError: No module named 'skimage'

解决办法：conda install scikit-image

安装imgaug：

ModuleNotFoundError: No module named 'imgaug'

解决办法：conda install imgaug

安装torch：

ModuleNotFoundError: No module named 'torch'

解决办法：conda install pytorch

在jupyter中安装python库：

pip3 install torch -i http://pypi.douban.com/simple/ --trusted-host pypi.douban.com

pip3 install torch -i http://pypi.douban.com/simple/ --trusted-host pypi.douban.com

安装torchvision：

ModuleNotFoundError: No module named 'torchvision'

解决办法：conda install torchvision

安装python包的时候文件夹权限报错：

在安装Python包的时候可能会出现文件夹权限的错误，解决办法：安装python包的时候文件夹权限报错

报错1：

TypeError: image must be numpy array type

原因：没有读取到图片

这个报错解决了好久，原因是因为路径中出现了中文，没有识别出来，指向了空文件。

train_mask = pd.read_csv('./数据/train_mask.csv', sep='\t', names=['name', 'mask'])

改成英文即可。

报错2：

AttributeError: module 'torchvision.models' has no attribute 'segmentation'

解决办法：

先看一下torchvision的版本是多少，print(torchvision.__version__)，输出版本是0.2.2。所以猜测可能原因是版本太低，尝试升级版本。

输入：

pip install --upgrade torchvision==0.5 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

或者

conda update torchvision

但是报错：

于是尝试手动安装torch，和torchvision库。

参考链接：anaconda手动安装torch1.7.1和torchvision0.8.1

问题即可解决。

报错3：

在代码中，import albumentations as A的时候，出现错误：anaconda服务似乎挂掉了,但是会立刻重启的。解决办法：Jupyter notebook报错：anaconda服务似乎挂掉了,但是会立刻重启的.

报错4：

在开始运行模型的时候报错：RuntimeError: CUDA out of memory. Tried to allocate 64.00 MiB (GPU 0; 4.00 GiB total capacity; 2.41 GiB already allocated; 49.14 MiB free; 2.51 GiB reserved in total by PyTorch)。原因：显存不够。解决办法：改小batch-size

训练结果：

我们发现训练成功，且保存了最佳模型。进行测试后得到tmp文件。上传至天池得分数0.7254。

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