EISeg——应用于语义分割的自动标注软件

1、基本介绍

EISeg(Efficient Interactive Segmentation)是以RITM及EdgeFlow算法为基础，基于飞桨开发的一个高效智能的交互式分割标注软件。涵盖了通用、人像、遥感、医疗等不同方向的高质量交互式分割模型，方便开发者快速实现语义及实例标签的标注，降低标注成本。 另外，将EISeg获取到的标注应用到PaddleSeg提供的其他分割模型进行训练，便可得到定制化场景的高精度模型，打通分割任务从数据标注到模型训练及预测的全流程。

1.1 模型准备

在使用EIseg前，请先下载模型参数。EISeg 0.5.0版本开放了在COCO+LVIS、大规模人像数据、mapping_challenge，Chest X-Ray，MRSpineSeg，LiTS及百度自建质检数据集上训练的7个垂类方向模型，满足通用场景、人像场景、建筑物标注，医疗影像肝脏，胸腔，椎骨及铝板质检的标注需求。其中模型结构对应EISeg交互工具中的网络选择模块，用户需要根据自己的场景需求选择不同的网络结构和加载参数。

模型类型	适用场景	模型结构	模型下载地址
高精度模型	通用场景的图像标注	HRNet18_OCR64	static_hrnet18_ocr64_cocolvis
轻量化模型	通用场景的图像标注	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18s_ocr48_cocolvis
高精度模型	通用图像标注场景	EdgeFlow	static_edgeflow_cocolvis
高精度模型	人像标注场景	HRNet18_OCR64	static_hrnet18_ocr64_human
轻量化模型	人像标注场景	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18s_ocr48_human
轻量化模型	遥感建筑物标注场景	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18_ocr48_rsbuilding_instance
高精度模型*	x光胸腔标注场景	Resnet50_Deeplabv3+	static_resnet50_deeplab_chest_xray
轻量化模型	医疗肝脏标注场景	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18s_ocr48_lits
轻量化模型*	MRI椎骨图像标注场景	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18s_ocr48_MRSpineSeg
轻量化模型*	质检铝板瑕疵标注场景	HRNet18s_OCR48	static_hrnet18s_ocr48_aluminium

NOTE： 将下载的模型结构*.pdmodel及相应的模型参数*.pdiparams需要放到同一个目录下，加载模型时只需选择*.pdiparams结尾的模型参数位置即可， *.pdmodel会自动加载。在使用EdgeFlow模型时，请将使用掩膜关闭，其他模型使用时请勾选使用掩膜。其中，高精度模型推荐使用带有显卡的电脑，以便获得更流畅的标注体验。

1.2 安装

EISeg提供多种安装方式，其中使用pip和运行代码方式可兼容Windows，Mac OS和Linux。为了避免环境冲突，推荐在conda创建的虚拟环境中安装。

版本要求:

• PaddlePaddle >= 2.2.0

PaddlePaddle安装请参考官网。

通过git将PaddleSeg克隆到本地：

git clone https://github.com/PaddlePaddle/PaddleSeg.git

安装所需环境（若需要使用到GDAL和SimpleITK请参考垂类分割进行安装）：

pip install -r requirements.txt

安装好所需环境后，进入EISeg，可通过直接运行eiseg打开EISeg：

cd PaddleSeg\EISeg
python -m eiseg

或进入eiseg，运行exe.py打开EISeg：

cd PaddleSeg\EISeg\eiseg
python exe.py

PIP

pip安装方式如下：

pip install eiseg

pip会自动安装依赖。安装完成后命令行输入：

python -m eiseg

即可运行软件。

1.2 使用

打开软件后，在对项目进行标注前，需要进行如下设置：

1. 模型参数加载

   根据标注场景，选择合适的网络模型及参数进行加载。目前在EISeg0.4.0中，已经将动态图预测转为静态图预测，全面提升单次点击的预测速度。选择合适的模型及参数下载解压后，模型结构*.pdmodel及相应的模型参数*.pdiparams需要放到同一个目录下，加载模型时只需选择*.pdiparams结尾的模型参数位置即可。静态图模型初始化时间稍长，请耐心等待模型加载完成后进行下一步操作。正确加载的模型参数会记录在近期模型参数中，可以方便切换，并且下次打开软件时自动加载退出时的模型参数。

2. 图像加载

   打开图像/图像文件夹。当看到主界面图像正确加载，数据列表正确出现图像路径即可。

3. 标签添加/加载

   添加/加载标签。可以通过添加标签新建标签，标签分为4列，分别对应像素值、说明、颜色和删除。新建好的标签可以通过保存标签列表保存为txt文件，其他合作者可以通过加载标签列表将标签导入。通过加载方式导入的标签，重启软件后会自动加载。

4. 自动保存设置

   在使用中可以将自动保存设置上，设定好文件夹即可，这样在使用时切换图像会自动将完成标注的图像进行保存。

当设置完成后即可开始进行标注，默认情况下常用的按键/快捷键如下，如需修改可按E弹出快捷键修改。

部分按键/快捷键	功能
鼠标左键	增加正样本点
鼠标右键	增加负样本点
鼠标中键	平移图像
Ctrl+鼠标中键（滚轮）	缩放图像
S	切换上一张图
F	切换下一张图
Space（空格）	完成标注/切换状态
Ctrl+Z	撤销
Ctrl+Shift+Z	清除
Ctrl+Y	重做
Ctrl+A	打开图像
Shift+A	打开文件夹
E	打开快捷键表
Backspace（退格）	删除多边形
鼠标双击（点）	删除点
鼠标双击（边）	添加点

1.3 特色功能使用说明

• 多边形

  • 交互完成后使用Space（空格）完成交互标注，此时出现多边形边界；
  • 当需要在多边形内部继续进行交互，则使用空格切换为交互模式，此时多边形无法选中和更改。
  • 多边形可以删除，使用鼠标左边可以对锚点进行拖动，鼠标左键双击锚点可以删除锚点，双击两点之间的边则可在此边添加一个锚点。
  • 打开保留最大连通块后，所有的点击只会在图像中保留面积最大的区域，其余小区域将不会显示和保存。

• 保存格式

  • 打开保存JSON保存或COCO保存后，多边形会被记录，加载时会自动加载。
  • 若不设置保存路径，默认保存至当前图像文件夹下的label文件夹中。
  • 如果有图像之间名称相同但后缀名不同，可以打开标签和图像使用相同扩展名。
  • 还可设置灰度保存、伪彩色保存和抠图保存，见工具栏中7-9号工具。

• 生成mask

  • 标签按住第二列可以进行拖动，最后生成mask时会根据标签列表从上往下进行覆盖。

• 界面模块

  • 可在显示中选择需要显示的界面模块，正常退出时将会记录界面模块的状态和位置，下次打开自动加载。

• 垂类分割

  EISeg目前已添加对遥感图像和医学影像分割的支持，使用相关功能需要安装额外依赖。

  • 分割遥感图像请安装GDAL，相关安装及介绍具体详见遥感标注垂类建设。
  • 分割医学影像请安装SimpleITK，相关安装及介绍具体详见医疗标注垂类建设。

• 脚本工具使用

  EISeg目前提供包括标注转PaddleX数据集、划分COCO格式以及语义标签转实例标签等脚本工具，相关使用方式详见脚本工具使用。

2、遥感相关

以下内容为EISeg中遥感垂类相关的文档，主要包括环境配置和功能介绍两大方面。

2.1 环境配置

EISeg中对遥感数据的支持来自GDAL/OGR，GDAL是一个在X/MIT许可协议下的开源栅格空间数据转换库，OGR与其功能类似但主要提供对矢量数据的支持。

2.2 依赖安装

关于GDAL的安装，可参考如下安装方式：

2.2.1 Windows

Windows用户可以通过这里下载对应Python和系统版本的二进制文件（*.whl）到本地，以GDAL‑3.3.3‑cp39‑cp39‑win_amd64.whl为例，进入下载目录：

cd download

安装依赖：

pip install GDAL‑3.3.3‑cp39‑cp39‑win_amd64.whl

2.2.2 Linux/Mac安装

Mac用户建议利用conda安装，如下：

conda install gdal

2.3 功能介绍

目前EISeg中的遥感垂类功能建设还比较简单，基本完成了GTiff类数据加载、大幅遥感影像切片与合并、地理栅格/矢量数据（GTiff/ESRI Shapefile）导出。并基于各类建筑提取数据集40余万张数据训练了一个建筑分割的交互式模型。

2.3.1 数据加载

目前EISeg仅支持了*.tif/tiff图像后缀的的遥感影像读取，由于训练数据都是来自于RGB三通道的遥感图像切片，因此交互分割也仅在RGB三通道上完成，也就表示EISeg支持多波段数据的波段选择。

当使用EISeg打开GTiff图像时，会获取当前波段数，可通过波段设置的下拉列表进行设置。默认为[b1, b1, b1]。下例展示的是天宫一号多光谱数据设置真彩色：

2.3.2 大幅数据切片

目前EISeg对于大幅遥感图像（目前最大尝试为900M，17000*10000大小三通道图像），支持切片预测后合并，其中切片的重叠区域overlap为24。

下面是一副来自谷歌地球的重庆部分地区的切片演示：

2.3.3 地理数据保存

当打开标注的GTiff图像带有地理参考，可设置EISeg保存时保存为带有地理参考的GTiff和ESRI Shapefile。

• GTiff：已成为GIS和卫星遥感应用的行业图像标准文件。
• ESRI Shapefile：是最常见的的矢量数据格式，Shapefile文件是美国环境系统研究所（ESRI）所研制的GIS文件系统格式文件，是工业标准的矢量数据文件。 所有的商业和开源GIS软件都支持。无处不在的它已成为行业标准。

2.4 遥感标注模型选择

建筑物标注建议使用static_hrnet18_ocr48_rsbuilding_instance

3、EISeg打包

打包步骤

1. 克隆当前repo（可有可无的步骤）：

   git clone https://github.com/geoyee/eiseg2exe.git

2. 在当前能够正常使用EISeg的环境中安装QPT：

   python -m pip install qpt -i https://mirrors.bfsu.edu.cn/pypi/web/simple

3. 将EISeg最新的代码（去掉.git文件）替换文件夹下的EISeg文件夹：

   • PaddlePaddle/PaddleSeg（内部的EISeg文件夹）
   • PaddleCV-SIG/EISeg

4. 进入EISeg文件夹，删除.github和.idea文件夹。

5. 再运行qpt_pack.py脚本：

   python qpt_pack.py

6. 进入EISeg/requirements_with_opt.txt，注释掉GDAL，添加QPT，并将paddlepaddle-gpu改为paddlepaddle，回车确认，等待打包完成。

   # -------------Mainly depends on package analysis results--------------
   
   pycocotools==2.0.2
   paddlepaddle==2.2.0  # 替换 paddlepaddle-gpu==2.2.0
   beautifulsoup4==4.9.3
   # gdal==3.2.3  # 注释
   qtpy==1.9.0
   albumentations==0.5.2
   simpleitk==2.0.2
   easydict==1.9
   visualdl==2.2.0
   pyqt5==5.15.4
   paddleseg==2.3.0
   imgaug==0.4.0
   qpt==1.0b1.dev11  # 增加
   

7. 复制目录下的GDAL-3.2.3-cp38-cp38-win_amd64.whl到out/Debug(Release)/opt/packages下，完成GDAL的打包。

使用

1. Debug下的exe用于测试。
2. 发布只需把Release打包为zip即可。