图像分割¶
1 简介¶
图像分割(Semantic Segmentation)是指将图像分成若干具有相似性质的区域的过程。这里提供了deeplab v3+的实现。图像分割的评价标准是mIOU。
2 使用示例¶
下面我们以使用VOC数据集，训练deeplab v3+模型为例，介绍如何训练一个图像分割模型
2.1 数据准备¶
VOC我们已经提供了转换好的tfrecord， 下载VOC到 data 文件夹下
# 下载文件到pascal_voc_seg
ossutil cp -r oss://pai-vision-data-hz/data/pascal_voc_seg/ data/pascal_voc_seg
# 下载文件到pascal_voc_seg_aug
ossutil cp -r oss://pai-vision-data-hz/data/pascal_voc_seg_aug/ data/pascal_voc_seg_aug
下载resnet101预训练模型到pretrained_models文件夹下
ossutil cp -r oss://pai-vision-data-hz/pretrained_models/resnet_v1d_101/ pretrained_models/resnet_v1d_101
2.2 模型训练¶
2.2.1 文件配置形式¶
运行如下python代码即可启动文件配置形式的训练评估流程，样例配置文件参见sample_config，配置文件参数说明参见proto文档。如果你使用了自定义的配置文件，把easy_vision.DEEPLAB_SAMPLE_CONFIG_STEP1 或easy_vision.DEEPLAB_SAMPLE_CONFIG_STEP2替换为你的配置文件路径即可。
import easy_vision
# 训练第一个步骤
easy_vision.train_and_evaluate(easy_vision.DEEPLAB_SAMPLE_CONFIG_STEP1)
# 完成之后，调用第二个步骤
easy_vision.train_and_evaluate(easy_vision.DEEPLAB_SAMPLE_CONFIG_STEP2)
2.2.2 参数配置训练¶
运行如下python代码即可启动参数配置形式的训练评估流程
import easy_vision
param_config = """
--model_type DeeplabV3
--backbone resnet_v1d_101
--backbone_feature_stride 16
--bn_trainable true
--num_classes 21
--num_epochs 1
--model_dir experiments/pascal_voc/deeplab_stage1
--train_data data/pascal_voc_seg_aug/voc_ev_train.tfrecord
--test_data data/pascal_voc_seg_aug/voc_ev_val.tfrecord
--num_test_example 2
--train_batch_size 6
--test_batch_size 1
--image_crop_size 513
--lr_type polynomial_decay
--initial_learning_rate 0.007
--power 0.9"""
easy_vision.train_and_evaluate_with_param_config(param_config)
param_config 包含若干模型配置参数，格式遵循python argparser格式，各参数具体说明如下，所有字符串均不需要加引号
| 参数名称 | 参数描述 | 参数值格式 | 默认值 |
|---|---|---|---|
| model_type | 训练模型类型 | 字符串， 可选范围 DeeplabV3 |
无，必选参数 |
| backbone | 分割模型使用的backbone | 字符串格式，可取值范围： resnet_v1_50 resnet_v1_101 resnet_v1a_18 resnet_v1a_34 resnet_v1d_50 resnet_v1d_101 xception_41 xception_65 xception_71 |
无，必选参数 |
| weight_decay | l2 regularization的大小 | 浮点 | 1e-4 |
| num_classes | 分割类别数目(包括背景类) | 21 | 无，必选参数 |
| backbone_feature_stride | 主干网络的特征分辨率(下采样步长) | 整型，8或16 | 默认为16 |
| bn_trainable | BN是否可训练， 一般当train_batch_size大于8时，设置为true | 布尔型 | 默认为true |
| image_crop_size | 图片裁剪后大小 | 整型 | 可选参数，默认为513 |
| optimizer | 优化方法，其中momentum就是sgd | 字符串，可选方法如下： momentum adam |
momentum |
| lr_type | 学习率调整策略 exponential_decay, 指数衰减，详细参考tf.train.exponential_decay polynomial_decay, 多项式衰减，详细参考tf.train.polynomial_decay， 其中num_steps自动设置为总的训练迭代次数，end_learning_rate为initial_learning_rate的千分之一 manual_step， 人工指定各阶段的学习率， 通过decay_epochs 指定需要调整学习率的迭代轮数， 通过learning_rates指定对应迭代轮数使用的学习率 cosine_decay，通过余弦曲线调制学习率变化，最终会降到0。详细参考论文， 通过decay_epochs 指定需要调整学习率的迭代轮数 |
字符串，可选方法如下： exponential_decay polynomial_decay manual_step cosine_decay |
exponential_decay |
| initial_learning_rate | 初始学习率 | 浮点数 | 0.01 |
| decay_epochs |
如果使用exponential_decay, 参数对应 tf.train.exponential_decay中的decay_steps，后端会自动根据训练数据总数把decay_epochs转换为decay_steps。例如数值可填：10，一般是总epoch数的1/2。 如果使用manual_step， 参数表示需要调整学习率的迭代轮数， "16 18"表示在16epoch 18 epoch对学习率进行调整。一般这两个值取总设置的总epoch的8/10、9/10 |
整数列表 20 20 40 60 |
20 |
| decay_factor | tf.train.exponential_decay 中的decay_factor | 浮点数 | 0.95 |
| staircase | tf.train.exponential_decay 中的staircase | 布尔 | true |
| power | tf.train.polynomial_decay 中的power | float | 0.9 |
| learning_rates | manual_step学习率调整策略中使用的参数，表示在指定epoch 学习率调整为多少. 如果您指定的调整epoch有两个，则需要在此也填写两个对应的学习率。例：decay_epoches为20 40，此处填写0.001 0.0001，则代表在20epoch学习率调整为0.001，40epoch学习率调整为0.0001。建议这几次调整的学习率是初始学习率的1/10、1/100、1/1000...... | manual_step学习率调整策略中使用的参数，表示在指定epoch 学习率调整为多少 | 浮点列表 |
| lr_warmup | 是否对学习率做warmup | 布尔 | false |
| lr_warm_up_epochs | 学习率warmup的轮数 | 浮点型 | 1 |
| train_data | 训练数据文件oss路径 | oss://path/to/train_*.tfrecord | 无，必选参数 |
| test_data | 训练过程中评估数据oss路径 | oss://path/to/test_*.tfrecord | 无，必选参数 |
| train_batch_size | 训练batch_size | 整型， 例如32 | 无，必选参数 |
| test_batch_size | 评估batch_size | 整型， 例如32 | 无，必选参数 |
| train_num_readers | 训练数据并发读取线程数 | 整型 | 4 |
| model_dir | 训练所用oss目录 | oss://path/to/model | 无，必选参数 |
| pretrained_model | 预训练模型oss路径，如果提供，会在此模型基础上finetune | oss://pai-vision-data-hz/pretrained_models/inception_v4.ckpt | "" |
| use_pretrained_model | 是否使用预训练模型 | 布尔型 | true |
| num_epochs | 训练迭代轮数，1表示所有训练数据过了一遍 | 整型 40 | 无，必选参数 |
| num_test_example | 训练过程中评估数据条目数， -1表示使用所有测试数据集数据 | 整型，例如2000 | 可选，默认-1 |
| num_visualizations | 评估过程可视化显示的样本数目 | 整型 | 10 |
| save_checkpoint_epochs | 保存checkpoint的频率，以epoch为单位， 1表示每过一遍训练数据保存一次checkpoint | 整型 | 1 |
| save_summary_epochs | 保存summary的频率，以epoch为单位， 0.01 表示每过1%训练数据保存一次summary | 浮点 | 0.01 |
| num_train_images | 总的训练样本数，如果使用自己生成的tfrecord需要提供该信息 | 整型 | 可选，默认0 |
| label_map_path | 类别映射文件，如果使用自己生成的tfrecord需要提供该信息 | 字符串 | 可选，默认"" |