(一)ADE20K数据集

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1.背景简介

ADE20K数据集是2016年MIT开放的场景理解的数据集，可用于实例分割，语义分割和零部件分割。利用图像信息进行场景理解 scene understanding和 scene parsing。

语义分割 Semantic Segmentation即最常见的任务，将图像的不同像素按对象类别 object category进行分类，实例分割Instance Segmentation不仅要识别不同物体所属的类别，还需识别出同类的不同物体。零部件分割 Part Segmentation是在识别出的物体上分割出不同部分所属的零部件类别，这对于理解场景帮助机器人与环境交互十分重要，如在某个 scene中分割出来 chair或者 cup,为了坐下或者拿起杯⼦需要找到 objects中对应的 parts,如 chair可以坐的部分， cup的杯柄， 以实现机器⼈与知行特定的任务。

已有分割公开数据集的现状:

• 类别有限， 且有些数据类别在实际⽣活中并不常⻅如 COCO和 PASCAL数据集；
• 包含的场景过少，如 Cityscapes仅包含城市街区的场景数据；
• Pascal-Context和 SUN还不错， 但 Pascal-Context主要包含其20个对象类的场景， ⽽SUN在对象级别的标注是不准确的。

2.ADE20K

1>ADE20K的官网：https://groups.csail.mit.edu/vision/datasets/ADE20K/index.html

2>ECCV 2016举办的Scene Parsing Challenge 2016http://sceneparsing.csail.mit.edu/index_challenge.html

3>tool kit github repositoryhttps://github.com/CSAILVision/ADE20K

ADE20K由 27000张图像组成，这些图像来自于SUN(2010年普林斯顿大学公开的数据集)和Places(2014年MIT公开的数据集)数据集，ADE20K中由超过3000个物体类别 category，其中很多图像组成物体的零部件的类别，以及组成零部件的零部件的类别，如 汽车的零部件 门，门上面的零部件 窗户。ADE20K中还标注了实例的 id,可用于实例分割。数据中的图像都进行了匿名化处理，做了人脸和车牌号的模糊，去除了隐私信息。

ADE20K的数据分布

• 训练集 Training set包含 25574张完整标注图像
• 验证集 Validation set包含 2000张完整标注图像
• 测试集 Test set还没有发布

ADE20K的数据组成

• 共包含 27574张图像
• 3688个类，类名取自WordNet(WordNet是由普林斯顿大学认识科学实验室在心理学教授乔治·A·米勒的指导下建立和维护一个词与词之间存在各种关系的英语字典)
• 707868个对象
• 193238个零部件

数据文件目录结构

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└── ADE20K_2021_17_01
    └── images
        └── ADE
            └── training
                └── urban
                    └── street
                        ├── ADE_train_00016869
                        │   ├── instance_000_ADE_train_00016869.png
                        │   ├── instance_001_ADE_train_00016869.png
                        │   ├── instance_..._ADE_train_00016869.png
                        ├── ADE_train_00016869.jpg
                        ├── ADE_train_00016869.json
                        ├── ADE_train_00016869_parts_1.png
                        ├── ADE_train_00016869_parts_2.png
                        ├── ADE_train_00016869_seg.png
                        ├── ADE_train_00016964
                        │   ├── instance_000_ADE_train_00016964.png
                        │   ├── instance_001_ADE_train_00016964.png
                        │   ├── instance_..._ADE_train_00016964.png
                        ├── ADE_train_00016964.jpg
                        ├── ADE_train_00016964.json
                        ├── ADE_train_00016964_parts_1.png
                        └── ADE_train_00016964_seg.png

• image_name.jpg原始图像，如ADE_train_00016869.jpg
• {image_name}_seg.png图像 image_name.jpg对应的类别和实例的标注信息，存储在其每个像素的 RGB通道中，借助 toolkit中的代码utils_ade20k.py可以实现标注信息的解析
• {image_name}_parts_{i}.png图层 i中包含的零部件，如ADE_train_00016869_parts_1.png
• {image_name}，以文件名命名的文件夹，其中的每个图像分别是一个实例标注信息对应原图的掩码，由 0,1组成。如ADE_train_00016869
• {image_name}.json包含了图像对应的标注信息，如实例和类别标注信息的多边形，标注的时间，标注实例或对象的属性，如ADE_train_00016869.json

数据集相关的统计信息，譬如包括多少个类别，有多少个对象等，保存在一个序列化文件index_ade20k.pkl中，可以参考ade20k_starter.ipynb读取其中的信息。

print("File loaded, description of the attributes:")
print('--------------------------------------------')
for attribute_name, desc in index_ade20k['description'].items():
    print('* {}: {}'.format(attribute_name, desc))
print('--------------------------------------------\n')

i = 16868 # 16899, 16964
nfiles = len(index_ade20k['filename'])
file_name = index_ade20k['filename'][i]
num_obj = index_ade20k['objectPresence'][:, i].sum()
num_parts = index_ade20k['objectIsPart'][:, i].sum()
count_obj = index_ade20k['objectPresence'][:, i].max()
obj_id = np.where(index_ade20k['objectPresence'][:, i] == count_obj)[0][0]
obj_name = index_ade20k['objectnames'][obj_id]
full_file_name = '{}/{}'.format(index_ade20k['folder'][i], index_ade20k['filename'][i])
print("The dataset has {} images".format(nfiles))
print("The image at index {} is {}".format(i, file_name))
print("It is located at {}".format(full_file_name))
print("It happens in a {}".format(index_ade20k['scene'][i]))
print("It has {} objects, of which {} are parts".format(num_obj, num_parts))
print("The most common object is object {} ({}), which appears {} times".format(obj_name, obj_id, count_obj))

3.使用ADE20K

• 语义分割

语义分割中使用的训练和验证数据集多是ADEchallenge 2016提供的处理好的数据集，包括150个类，不含背景0,在训练时需将background 0 设置成ignore_index。ADEChallengeData2016.zip的下载地址为

http://data.csail.mit.edu/places/ADEchallenge/ADEChallengeData2016.zip

最近的一些工作，如swin transformer和segfomer都在ADEChallengeData2016.zip数据集上进行了验证，这两个算法在商汤的框架mmsegmentation中都有实现,感兴趣的同学可以动手验证一下，需要注意的是使用ade20k数据集时，train_pipeline中的参数需要设置，如下

train_pipeline = [
    dict(type='LoadImageFromFile'),
    dict(type='LoadAnnotations', reduce_zero_label=True)]

挖个坑：在实例分割和零部件分割的应用待补充

参考资料

• 1.https://groups.csail.mit.edu/vision/datasets/ADE20K/
• 2.https://github.com/open-mmlab/mmsegmentation

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