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影象語義分割:從頭開始訓練deeplab v2系列之一【原始碼解析】

好記性不如爛筆頭, 最近用Deeplab v2跑的影象分割,現記錄如下。
官方原始碼地址如下:https://bitbucket.org/aquariusjay/deeplab-public-ver2/overview
但是此原始碼只是為deeplab網路做相應變形的caffe,如果需要fine tuning微調網路,還需要準備以下檔案:

1.建立deeplab資料夾, 並下載deeplab原始碼

cd ~
mkdir deeplab
cd deeplab
git clone https://bitbucket.org/aquariusjay/deeplab-public-ver2.git

2.依次建立存放設定資料夾,預測結果資料夾,資料集txt資料夾,log資料夾,model資料夾,evaluation資料夾

mkdir  -p ~/deeplab/exper/voc12/config/deeplab_largeFOV
mkdir  -p
~/deeplab/exper/voc12/features/labels mkdir -p ~/deeplab/exper/voc12/features2/labels mkdir -p ~/deeplab/exper/voc12/list mkdir -p ~/deeplab/exper/voc12/log mkdir -p ~/deeplab/exper/voc12/model/deeplab_largeFOV mkdir -p ~/deeplab/exper/voc12/res

3.下載官方給的txt資料夾,以及預訓練的model和網路結構檔案,如上所示。

有時候可能會打不開網頁,無法訪問,也可以在我的資源中下載,我已經原資料打包上傳,

無法在官網下載就點這裡
如下:
這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

4. 把下載解壓後的相應檔案移動到相應資料夾

以prototxt為字尾的網路結構檔案train.prototxt 、test.prototxt 以及solver.prototxt檔案移動到~/deeplab/exper/voc12/config/deeplab_largeFOV
資料夾下.

unzip prototxt_and_model.zip
mv *.prototxt ~/deeplab/exper/voc12/config/deeplab_largeFOV
mv *.caffemodel ~/deeplab/exper/voc12/model/deeplab_largeFOV
unzip link.zip
cd link
mv * ~/deeplab/exper/voc12
unzip list.zip
cd list
mv * ~/deeplab/exper/voc12/list

5.資料集處理

對於其他影象分割的資料集,我們也可以處理成類似voc2012資料集的格式,進行fine tuning, 這裡分別有對
pascal context資料集nyu v2資料集的資料處理說明。

6.指令碼檔案解析與修改方法

deeplab v2原始碼直接第一次使用的話確實有很多坑,其中除了資料集要注意的地方,大部分的坑在指令碼檔案。不過執行成功之後再換其他資料集,真的很方便,不需要改網路檔案和文字檔案,只需要修改指令碼檔案script,就會自動生成相應的網路結構檔案和txt檔案,所以學會修改指令碼檔案至關重要
訓練速度相對於某些影象分割的網路超快,而且即使你的分類數超過255類,也沒關係。
上圖我選的459類的資料集訓練結果
這裡寫圖片描述

deeplab2的script檔案run_pascal.sh 解析

#!/bin/sh 

## MODIFY PATH for YOUR SETTING
ROOT_DIR= 

CAFFE_DIR=../code #你的caffe路徑,clone作者的deeplab v2得到deeplab-public-ver2資料夾,即為此處caffe路徑, 注意:此處caffe要編譯
CAFFE_BIN=${CAFFE_DIR}/.build_release/tools/caffe.bin 

EXP=voc12 #此目錄路徑~/deeplab/exper/voc12

if [ "${EXP}" = "voc12" ]; then
    NUM_LABELS=21
    DATA_ROOT=${ROOT_DIR}/rmt/data/pascal/VOCdevkit/VOC2012 #VOC資料目錄,修改為你的資料目錄 
else
    NUM_LABELS=0
    echo "Wrong exp name"
fi


## Specify which model to train
########### voc12 ################
NET_ID=deelab_largeFOV  ##此處檔名有問題應該改為deeplab_largeFOV


## Variables used for weakly or semi-supervisedly training
#TRAIN_SET_SUFFIX=
#TRAIN_SET_SUFFIX=_aug   #此處應該取消註釋,當你run training 1時

#TRAIN_SET_STRONG=train  
#TRAIN_SET_STRONG=train200
#TRAIN_SET_STRONG=train500
#TRAIN_SET_STRONG=train1000
#TRAIN_SET_STRONG=train750

#TRAIN_SET_WEAK_LEN=5000

DEV_ID=0

#####

## Create dirs

CONFIG_DIR=${EXP}/config/${NET_ID} #此處目錄為/voc12/config/deeplab_largeFOV
MODEL_DIR=${EXP}/model/${NET_ID} 
mkdir -p ${MODEL_DIR} #建立MODEL_DIR目錄為/voc12/model/deeplab_largeFOV
LOG_DIR=${EXP}/log/${NET_ID}
mkdir -p ${LOG_DIR}
export GLOG_log_dir=${LOG_DIR}

## Run

RUN_TRAIN=1 #為1說明執行train
RUN_TEST=1  #為1說明執行test
RUN_TRAIN2=0
RUN_TEST2=0

## Training #1 (on train_aug)

if [ ${RUN_TRAIN} -eq 1 ]; then  #r如果RUN_TRAIN為1
    #
    LIST_DIR=${EXP}/list
    TRAIN_SET=train${TRAIN_SET_SUFFIX}
    if [ -z ${TRAIN_SET_WEAK_LEN} ]; then #如果TRAIN_SET_WEAK_LEN長度為零則為真
                TRAIN_SET_WEAK=${TRAIN_SET}_diff_${TRAIN_SET_STRONG}
                comm -3 ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET}.txt ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_STRONG}.txt > ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_WEAK}.txt #comm -3 指令為不輸出兩個檔案共有的行,此處即為除去train.txt檔案中train_aug.txt的資料,其他都輸出到train_aud_diff_train.txt
    else
                TRAIN_SET_WEAK=${TRAIN_SET}_diff_${TRAIN_SET_STRONG}_head${TRAIN_SET_WEAK_LEN}
                comm -3 ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET}.txt ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_STRONG}.txt | head -n ${TRAIN_SET_WEAK_LEN} > ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_WEAK}.txt
    fi
    #
    MODEL=${EXP}/model/${NET_ID}/init.caffemodel #下載的vgg16或者ResNet101中的 model
    #
    echo Training net ${EXP}/${NET_ID}
    for pname in train solver; do
                sed "$(eval echo $(cat sub.sed))" \
                        ${CONFIG_DIR}/${pname}.prototxt > ${CONFIG_DIR}/${pname}_${TRAIN_SET}.prototxt #複製檔案train.prototxt到train_train_train_aug.prototxt,slove同理
    done #此部分執行時如以下命令
        CMD="${CAFFE_BIN} train \
         --solver=${CONFIG_DIR}/solver_${TRAIN_SET}.prototxt \
         --gpu=${DEV_ID}"
        if [ -f ${MODEL} ]; then
                CMD="${CMD} --weights=${MODEL}"
        fi
        echo Running ${CMD} && ${CMD}  
fi
#train部分執行時,即以下執行命令 ../deeplab-public-ver2/.build_release/tools/caffe.bin train --solver=volab_largeFOV/solver_train_aug.prototxt --gpu=0 --weights=voc12/model/deeplab_largeFOV/init.caf   femodel
#上述命令中,solver_train_aug.prototxt由solve.prototxt檔案複製而來,init.caffemodel為原始下載了的VGG16的model
## Test #1 specification (on val or test)

if [ ${RUN_TEST} -eq 1 ]; then
    #
    for TEST_SET in val; do
                TEST_ITER=`cat ${EXP}/list/${TEST_SET}.txt | wc -l` #此處計算val.txt檔案中測試圖片個數,共1449個
                MODEL=${EXP}/model/${NET_ID}/test.caffemodel
                if [ ! -f ${MODEL} ]; then
                        MODEL=`ls -t ${EXP}/model/${NET_ID}/train_iter_*.caffemodel | head -n 1`
                fi
                #
                echo Testing net ${EXP}/${NET_ID}
                FEATURE_DIR=${EXP}/features/${NET_ID}
                mkdir -p ${FEATURE_DIR}/${TEST_SET}/fc8
        mkdir -p ${FEATURE_DIR}/${TEST_SET}/fc9
                mkdir -p ${FEATURE_DIR}/${TEST_SET}/seg_score
                sed "$(eval echo $(cat sub.sed))" \
                        ${CONFIG_DIR}/test.prototxt > ${CONFIG_DIR}/test_${TEST_SET}.prototxt
                CMD="${CAFFE_BIN} test \
             --model=${CONFIG_DIR}/test_${TEST_SET}.prototxt \
             --weights=${MODEL} \
             --gpu=${DEV_ID} \
             --iterations=${TEST_ITER}"
                echo Running ${CMD} && ${CMD}
    done
fi
#test部分執行時,即以下執行命令../deeplab-public-ver2/.build_release/tools/caffe.bin test --model=voc12/config/deeplab_largeFOV/test_val.prototxt --weights=voc12/model/deeplab_largeFOV/train_iter_20000.caffemodel --gpu=0 --iterations=1449
#上述命令中,test_val.prototxt由test.prototxt檔案複製而來,train_iter_20000.caffemode由第一部分train得到的model
## Training #2 (finetune on trainval_aug)

if [ ${RUN_TRAIN2} -eq 1 ]; then
    #
    LIST_DIR=${EXP}/list
    TRAIN_SET=trainval${TRAIN_SET_SUFFIX}
    if [ -z ${TRAIN_SET_WEAK_LEN} ]; then
                TRAIN_SET_WEAK=${TRAIN_SET}_diff_${TRAIN_SET_STRONG}
                comm -3 ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET}.txt ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_STRONG}.txt > ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_WEAK}.txt
    else
                TRAIN_SET_WEAK=${TRAIN_SET}_diff_${TRAIN_SET_STRONG}_head${TRAIN_SET_WEAK_LEN}
                comm -3 ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET}.txt ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_STRONG}.txt | head -n ${TRAIN_SET_WEAK_LEN} > ${LIST_DIR}/${TRAIN_SET_WEAK}.txt
    fi
    #
    MODEL=${EXP}/model/${NET_ID}/init2.caffemodel
    if [ ! -f ${MODEL} ]; then
                MODEL=`ls -t ${EXP}/model/${NET_ID}/train_iter_*.caffemodel | head -n 1`
    fi
    #
    echo Training2 net ${EXP}/${NET_ID}
    for pname in train solver2; do
                sed "$(eval echo $(cat sub.sed))" \
                        ${CONFIG_DIR}/${pname}.prototxt > ${CONFIG_DIR}/${pname}_${TRAIN_SET}.prototxt
    done
    CMD="${CAFFE_BIN} train \
         --solver=${CONFIG_DIR}/solver2_${TRAIN_SET}.prototxt \
         --weights=${MODEL} \
         --gpu=${DEV_ID}"
        echo Running ${CMD} && ${CMD}
fi

## Test #2 on official test set

if [ ${RUN_TEST2} -eq 1 ]; then
    #
    for TEST_SET in val test; do
                TEST_ITER=`cat ${EXP}/list/${TEST_SET}.txt | wc -l`
                MODEL=${EXP}/model/${NET_ID}/test2.caffemodel
                if [ ! -f ${MODEL} ]; then
                        MODEL=`ls -t ${EXP}/model/${NET_ID}/train2_iter_*.caffemodel | head -n 1`
                fi
                #
                echo Testing2 net ${EXP}/${NET_ID}
                FEATURE_DIR=${EXP}/features2/${NET_ID}
                mkdir -p ${FEATURE_DIR}/${TEST_SET}/fc8
                mkdir -p ${FEATURE_DIR}/${TEST_SET}/crf
                sed "$(eval echo $(cat sub.sed))" \
                        ${CONFIG_DIR}/test.prototxt > ${CONFIG_DIR}/test_${TEST_SET}.prototxt
                CMD="${CAFFE_BIN} test \
             --model=${CONFIG_DIR}/test_${TEST_SET}.prototxt \
             --weights=${MODEL} \
             --gpu=${DEV_ID} \
             --iterations=${TEST_ITER}"
                echo Running ${CMD} && ${CMD}
    done
fi