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1. 数据增强
数据增强是增加深度模型鲁棒性和泛化性能的常用手段，随机翻转、随机裁剪、添加噪声等也被引入到检测任务的训练中来，个人认为数据（监督信息）的适时传入可能是更有潜力的方向。
.1. 图像增强
- 源码在mmdet/datasets/extra_aug.py里面，包括RandomCrop、brightness、contrast、saturation、ExtraAugmentation等等图像增强方法。
- 添加位置是train_pipeline或test_pipeline这个地方（一般train进行增强而test不需要），例如数据增强RandomFlip，flip_ratio代表随机翻转的概率：
train_pipeline = [
dict(type='LoadImageFromFile'),
dict(type='LoadAnnotations', with_bbox=True),
dict(type='Resize', img_scale=(1333, 800), keep_ratio=True),
dict(type='RandomFlip', flip_ratio=0.5),
dict(type='Normalize', **img_norm_cfg),
dict(type='Pad', size_divisor=32),
dict(type='DefaultFormatBundle'),
dict(type='Collect', keys=['img', 'gt_bboxes', 'gt_labels']),
]
test_pipeline = [
dict(type='LoadImageFromFile'),
dict(
type='MultiScaleFlipAug',
img_scale=(1333, 800),
flip=False,
transforms=[
dict(type='Resize', keep_ratio=True),
dict(type='RandomFlip'),
dict(type='Normalize', **img_norm_cfg),
dict(type='Pad', size_divisor=32),
dict(type='ImageToTensor', keys=['img']),
dict(type='Collect', keys=['img']),
])
]
.2. Bbox 增强
- 源码在mmdet/datasets/custom.py里面，增强源码为：
def pre_pipeline(self, results):
results['img_prefix'] = self.img_prefix
results['seg_prefix'] = self.seg_prefix
results['proposal_file'] = self.proposal_file
results['bbox_fields'] = []
results['mask_fields'] = []
2. Multi-scale Training/Testing 多尺度训练/测试
通过输入更大、更多尺寸的图片进行训练，能够在一定程度上提高检测模型对物体大小的鲁棒性，仅在测试阶段引入多尺度，也可享受大尺寸和多尺寸带来的增益。
训练时，预先定义几个固定的尺度，每个epoch随机选择一个尺度进行训练。测试时，生成几个不同尺度的feature map，对每个Region Proposal，在不同的feature map上也有不同的尺度，我们选择最接近某一固定尺寸（即检测头部的输入尺寸）的Region Proposal作为后续的输入。
在[2]中，选择单一尺度的方式被Maxout（element-wise max，逐元素取最大）取代：随机选两个相邻尺度，经过Pooling后使用Maxout进行合并，如下图所示。
train_pipeline = [
dict(type='LoadImageFromFile'),
dict(type='LoadAnnotations', with_bbox=True),
dict(type='Resize', img_scale=(1333, 800), keep_ratio=True), #这里可以更换多尺度[(),()]
dict(type='RandomFlip', flip_ratio=0.5),
dict(type='Normalize', **img_norm_cfg),
dict(type='Pad', size_divisor=32),
dict(type='DefaultFormatBundle'),
dict(type='Collect', keys=['img', 'gt_bboxes', 'gt_labels']),
]
test_pipeline = [
dict(type='LoadImageFromFile'),
dict(
type='MultiScaleFlipAug',
img_scale=(1333, 800),
flip=False,
transforms=[
dict(type='Resize', keep_ratio=True),
dict(type='RandomFlip'),
dict(type='Normalize', **img_norm_cfg),
dict(type='Pad', size_divisor=32),
dict(type='ImageToTensor', keys=['img']),
dict(type='Collect', keys=['img']),
])
]
3.Box Refinement/Voting 预测框微调/投票法
- box voting 的阈值，
- 不同的输入中这个框至少出现了几次来允许它输出，
- 得分的阈值，一个目标框的得分低于这个阈值的时候，就删掉这个目标框。
4.随机权值平均（SWA）
SWA 的工作原理。它只保存两个模型，而不是许多模型的集成：
- 第一个模型保存模型权值的平均值（WSWA）。在训练结束后，它将是用于预测的最终模型。
- 第二个模型（W）将穿过权值空间，基于周期性学习率规划探索权重空间。
5. 其他
- 更好的先验（YOLOv2）：使用聚类方法统计数据中box标注的大小和长宽比，以更好的设置anchor box的生成配置
- 更好的pre-train模型：检测模型的基础网络通常使用ImageNet（通常是ImageNet-1k）上训练好的模型进行初始化，使用更大的数据集（ImageNet-5k）预训练基础网络对精度的提升亦有帮助
- 超参数的调整：部分工作也发现如NMS中IoU阈值的调整（从0.3到0.5）也有利于精度的提升，但这一方面尚无最佳配置参照
# model settings
model = dict(
type='FasterRCNN', # model类型
pretrained='modelzoo://resnet50', # 预训练模型：imagenet-resnet50
backbone=dict(
type='ResNet', # backbone类型
depth=50, # 网络层数
num_stages=4, # resnet的stage数量
out_indices=(0, 1, 2, 3), # 输出的stage的序号
frozen_stages=1, # 冻结的stage数量，即该stage不更新参数，-1表示所有的stage都更新参数
style='pytorch'), # 网络风格：如果设置pytorch，则stride为2的层是conv3x3的卷积层；如果设置caffe，则stride为2的层是第一个conv1x1的卷积层
neck=dict(
type='FPN', # neck类型
in_channels=[256, 512, 1024, 2048], # 输入的各个stage的通道数
out_channels=256, # 输出的特征层的通道数
num_outs=5), # 输出的特征层的数量
rpn_head=dict(
type='RPNHead', # RPN网络类型
in_channels=256, # RPN网络的输入通道数
feat_channels=256, # 特征层的通道数
anchor_scales=[8], # 生成的anchor的baselen，baselen = sqrt(w*h)，w和h为anchor的宽和高
anchor_ratios=[0.5, 1.0, 2.0], # anchor的宽高比
anchor_strides=[4, 8, 16, 32, 64], # 在每个特征层上的anchor的步长（对应于原图）
target_means=[.0, .0, .0, .0], # 均值
target_stds=[1.0, 1.0, 1.0, 1.0], # 方差
use_sigmoid_cls=True), # 是否使用sigmoid来进行分类，如果False则使用softmax来分类
bbox_roi_extractor=dict(
type='SingleRoIExtractor', # RoIExtractor类型
roi_layer=dict(type='RoIAlign', out_size=7, sample_num=2), # ROI具体参数：ROI类型为ROIalign，输出尺寸为7，sample数为2
out_channels=256, # 输出通道数
featmap_strides=[4, 8, 16, 32]), # 特征图的步长
bbox_head=dict(
type='SharedFCBBoxHead', # 全连接层类型
num_fcs=2, # 全连接层数量
in_channels=256, # 输入通道数
fc_out_channels=1024, # 输出通道数
roi_feat_size=7, # ROI特征层尺寸
num_classes=81, # 分类器的类别数量+1，+1是因为多了一个背景的类别
target_means=[0., 0., 0., 0.], # 均值
target_stds=[0.1, 0.1, 0.2, 0.2], # 方差
reg_class_agnostic=False)) # 是否采用class_agnostic的方式来预测，class_agnostic表示输出bbox时只考虑其是否为前景，后续分类的时候再根据该bbox在网络中的类别得分来分类，也就是说一个框可以对应多个类别
# model training and testing settings
train_cfg = dict(
rpn=dict(
assigner=dict(
type='MaxIoUAssigner', # RPN网络的正负样本划分
pos_iou_thr=0.7, # 正样本的iou阈值
neg_iou_thr=0.3, # 负样本的iou阈值
min_pos_iou=0.3, # 正样本的iou最小值。如果assign给ground truth的anchors中最大的IOU低于0.3，则忽略所有的anchors，否则保留最大IOU的anchor
ignore_iof_thr=-1), # 忽略bbox的阈值，当ground truth中包含需要忽略的bbox时使用，-1表示不忽略
sampler=dict(
type='RandomSampler', # 正负样本提取器类型
num=256, # 需提取的正负样本数量
pos_fraction=0.5, # 正样本比例
neg_pos_ub=-1, # 最大负样本比例，大于该比例的负样本忽略，-1表示不忽略
add_gt_as_proposals=False), # 把ground truth加入proposal作为正样本
allowed_border=0, # 允许在bbox周围外扩一定的像素
pos_weight=-1, # 正样本权重，-1表示不改变原始的权重
smoothl1_beta=1 / 9.0, # 平滑L1系数
debug=False), # debug模式
rcnn=dict(
assigner=dict(
type='MaxIoUAssigner', # RCNN网络正负样本划分
pos_iou_thr=0.5, # 正样本的iou阈值
neg_iou_thr=0.5, # 负样本的iou阈值
min_pos_iou=0.5, # 正样本的iou最小值。如果assign给ground truth的anchors中最大的IOU低于0.3，则忽略所有的anchors，否则保留最大IOU的anchor
ignore_iof_thr=-1), # 忽略bbox的阈值，当ground truth中包含需要忽略的bbox时使用，-1表示不忽略
sampler=dict(
type='RandomSampler', # 正负样本提取器类型
num=512, # 需提取的正负样本数量
pos_fraction=0.25, # 正样本比例
neg_pos_ub=-1, # 最大负样本比例，大于该比例的负样本忽略，-1表示不忽略
add_gt_as_proposals=True), # 把ground truth加入proposal作为正样本
pos_weight=-1, # 正样本权重，-1表示不改变原始的权重
debug=False)) # debug模式
test_cfg = dict(
rpn=dict( # 推断时的RPN参数
nms_across_levels=False, # 在所有的fpn层内做nms
nms_pre=2000, # 在nms之前保留的的得分最高的proposal数量
nms_post=2000, # 在nms之后保留的的得分最高的proposal数量
max_num=2000, # 在后处理完成之后保留的proposal数量
nms_thr=0.7, # nms阈值
min_bbox_size=0), # 最小bbox尺寸
rcnn=dict(
score_thr=0.05, nms=dict(type='nms', iou_thr=0.5), max_per_img=100) # max_per_img表示最终输出的det bbox数量
# soft-nms is also supported for rcnn testing
# e.g., nms=dict(type='soft_nms', iou_thr=0.5, min_score=0.05) # soft_nms参数
)
# dataset settings
dataset_type = 'CocoDataset' # 数据集类型
data_root = 'data/coco/' # 数据集根目录
img_norm_cfg = dict(
mean=[123.675, 116.28, 103.53], std=[58.395, 57.12, 57.375], to_rgb=True) # 输入图像初始化，减去均值mean并处以方差std，to_rgb表示将bgr转为rgb
data = dict(
imgs_per_gpu=2, # 每个gpu计算的图像数量
workers_per_gpu=2, # 每个gpu分配的线程数
train=dict(
type=dataset_type, # 数据集类型
ann_file=data_root + 'annotations/instances_train2017.json', # 数据集annotation路径
img_prefix=data_root + 'train2017/', # 数据集的图片路径
img_scale=(1333, 800), # 输入图像尺寸，最大边1333，最小边800
img_norm_cfg=img_norm_cfg, # 图像初始化参数
size_divisor=32, # 对图像进行resize时的最小单位，32表示所有的图像都会被resize成32的倍数
flip_ratio=0.5, # 图像的随机左右翻转的概率
with_mask=False, # 训练时附带mask
with_crowd=True, # 训练时附带difficult的样本
with_label=True), # 训练时附带label
val=dict(
type=dataset_type, # 同上
ann_file=data_root + 'annotations/instances_val2017.json', # 同上
img_prefix=data_root + 'val2017/', # 同上
img_scale=(1333, 800), # 同上
img_norm_cfg=img_norm_cfg, # 同上
size_divisor=32, # 同上
flip_ratio=0, # 同上
with_mask=False, # 同上
with_crowd=True, # 同上
with_label=True), # 同上
test=dict(
type=dataset_type, # 同上
ann_file=data_root + 'annotations/instances_val2017.json', # 同上
img_prefix=data_root + 'val2017/', # 同上
img_scale=(1333, 800), # 同上
img_norm_cfg=img_norm_cfg, # 同上
size_divisor=32, # 同上
flip_ratio=0, # 同上
with_mask=False, # 同上
with_label=False, # 同上
test_mode=True)) # 同上
# optimizer
optimizer = dict(type='SGD', lr=0.02, momentum=0.9, weight_decay=0.0001) # 优化参数，lr为学习率，momentum为动量因子，weight_decay为权重衰减因子
optimizer_config = dict(grad_clip=dict(max_norm=35, norm_type=2)) # 梯度均衡参数
# learning policy
lr_config = dict(
policy='step', # 优化策略
warmup='linear', # 初始的学习率增加的策略，linear为线性增加
warmup_iters=500, # 在初始的500次迭代中学习率逐渐增加
warmup_ratio=1.0 / 3, # 起始的学习率
step=[8, 11]) # 在第8和11个epoch时降低学习率
checkpoint_config = dict(interval=1) # 每1个epoch存储一次模型
# yapf:disable
log_config = dict(
interval=50, # 每50个batch输出一次信息
hooks=[
dict(type='TextLoggerHook'), # 控制台输出信息的风格
# dict(type='TensorboardLoggerHook')
])
# yapf:enable
# runtime settings
total_epochs = 12 # 最大epoch数
dist_params = dict(backend='nccl') # 分布式参数
log_level = 'INFO' # 输出信息的完整度级别
work_dir = './work_dirs/faster_rcnn_r50_fpn_1x' # log文件和模型文件存储路径
load_from = None # 加载模型的路径，None表示从预训练模型加载
resume_from = None # 恢复训练模型的路径
workflow = [('train', 1)] # 当前工作区名称
- 学习链接：https://mp.weixin.qq.com/s/W2_AK8p-CX2yNHxbJo77Kg