Facebook開源Mask R-CNN的PyTorch 1.0基準，比mmdetection更快、更省記憶體

專案地址：https://github.com/facebookresearch/maskrcnn-benchmark

MaskRCNN-Benchmark 目標檢測示例。

Detectron 和 mmdetection

ofollow,noindex">Detectron 是 Facebook AI Research 實現頂尖目標檢測演算法（包括Mask R-CNN）的軟體系統。該系統是基於 Python 和深度學習框架 Caffe 2 而構建的。Detectron 目前包含以下目標檢測演算法的實現：Mask R-CNN、RetinaNet、Faster R-CNN、RPN、Fast R-CNN、R-FCN。

mmdetection 是商湯和港中文近日聯合開源的基於 PyTorch 的開源目標檢測工具包。該工具包支援Mask R-CNN等多種流行的檢測框架，讀者可在 PyTorch 環境下測試不同的預訓練模型及訓練新的檢測分割模型。和 Detectron 對比，mmdetection 的效能稍高、訓練速度稍快、所需視訊記憶體稍小。

mmdetection 第一個版本中實現了 RPN、Fast R-CNN、Faster R-CNN、Mask R-CNN，近期還計劃放出 RetinaNet 和 Cascade R-CNN。但更重要的是，基於 PyTorch 和基於 Caffe2 的 code 相比，易用性是有代差的。成功安裝 Detectron 的時間，大概可以裝好一打的 mmdetection。

MaskRCNN-Benchmark 專案亮點：

• PyTorch 1.0：相當或者超越 Detectron準確率的 RPN、Faster R-CNN、Mask R-CNN實現；

• 非常快：訓練速度是 Detectron 的兩倍，是 mmdection 的 1.3 倍。

• 節省記憶體：在訓練過程中使用的 GPU 記憶體比 mmdetection 少大約 500MB；

• 使用多 GPU 訓練和推理；

• 批量化推理：可以在每 GPU 每批量上使用多張影象進行推理；

• 支援 CPU 推理：可以在推理時間內於 CPU 上執行。

• 提供幾乎所有參考Mask R-CNN和 Faster R-CNN 配置的預訓練模型，具有 1x 的 schedule。

MaskRCNN-Benchmark Model Zoo 基線模型效能資料

地址：https://github.com/facebookresearch/maskrcnn-benchmark/blob/master/MODEL_ZOO.md

硬體

8 NVIDIA V100 GPUs

軟體：

• PyTorch version: 1.0.0a0+dd2c487

• CUDA 9.2

• CUDNN 7.1

• NCCL 2.2.13-1

端到端Mask R-CNN和 Faster R-CNN 基線模型

所有的基線模型都使用了和 Detectron 相同的實驗設定，檢測模型權重使用 Caffe2 中的ImageNet權重初始化，這和 Detectron 是一樣的。預訓練模型通過下表中的 model id 連結獲取。

和 Detectron、mmdetection 的效能對比

訓練速度

下表中的資料單位是秒/迭代，越低越好。（mmdetection 中備註的硬體和 maskrcnn_benchmark 是不同的）

訓練記憶體（越低越好）

推理準確率（越高越好）

Webcam 和 Jupyter notebook demo

該專案提供了一個簡單的 webcam demo，展示如何使用 maskrcnn_benchmark 進行推理：

cd demo# by default, it runs on the GPU# for best results, use min-image-size 800
python webcam.py --min-image-size 800# can also run it on the CPU
python webcam.py --min-image-size 300 MODEL.DEVICE cpu# or change the model that you want to use
python webcam.py --config-file ../configs/caffe2/e2e_mask_rcnn_R_101_FPN_1x_caffe2.py --min-image-size 300 MODEL.DEVICE cpu# in order to see the probability heatmaps, pass --show-mask-heatmaps
python webcam.py --min-image-size 300 --show-mask-heatmaps MODEL.DEVICE cpu

安裝

教程地址：https://github.com/facebookresearch/maskrcnn-benchmark/blob/master/INSTALL.md

安裝要求：

• PyTorch 1.0 的每日測試版本，安裝說明：https://pytorch.org/get-started/locally/

• torchvision

• cocoapi

• yacs

• （可選）OpenCV（用於 webcam demo）

# maskrnn_benchmark and coco api dependencies
pip install ninja yacs cython
# follow PyTorch installation in https://pytorch.org/get-started/locally/# we give the instructions for CUDA 9.0
conda install pytorch-nightly -c pytorch
# install torchvisioncd ~/github
git clone [email protected]:pytorch/vision.gitcd vision
python setup.py install
# install pycocotoolscd ~/github
git clone [email protected]:cocodataset/cocoapi.gitcd cocoapi/PythonAPI
python setup.py build_ext install
# install PyTorch Detectioncd ~/github
git clone [email protected]:facebookresearch/maskrcnn-benchmark.gitcd maskrcnn-benchmark# the following will install the lib with# symbolic links, so that you can modify# the files if you want and won't need to# re-build it
python setup.py build develop

通過幾行程式碼進行推理

該專案提供了一個 helper 類來簡化編寫使用預訓練模型進行推理的流程，只要在 demo 資料夾下執行以下程式碼：

from maskrcnn_benchmark.config import cfgfrom predictor import COCODemo

config_file = "../configs/caffe2/e2e_mask_rcnn_R_50_FPN_1x_caffe2.yaml"# update the config options with the config file
cfg.merge_from_file(config_file)# manual override some options
cfg.merge_from_list(["MODEL.DEVICE", "cpu"])

coco_demo = COCODemo(
cfg,
min_image_size=800,
confidence_threshold=0.7,
)# load image and then run prediction
image = ...
predictions = coco_demo.run_on_opencv_image(image)

在 COCO 資料集上執行訓練

為了執行以下示例，你首先需要安裝 maskrcnn_benchmark。你還需要下載 COCO 資料集，推薦按以下方式符號連結 COCO 資料集的路徑到 datasets/。我們使用來自 Detectron 的 GitHub 的 minival 和 valminusminival 集合。

# symlink the coco datasetcd ~/github/maskrcnn-benchmark
mkdir -p datasets/coco
ln -s /path_to_coco_dataset/annotations datasets/coco/annotations
ln -s /path_to_coco_dataset/train2014 datasets/coco/train2014
ln -s /path_to_coco_dataset/test2014 datasets/coco/test2014
ln -s /path_to_coco_dataset/val2014 datasets/coco/val2014

你也可以配置你自己的到資料集的路徑。為此，你需要讓 maskrcnn_benchmark/config/paths_catalog.py 指向你的資料集儲存的位置。你也可以建立一個新的 paths_catalog.py 檔案，其實現了相同的兩個類，並在訓練過程中將它作為一個配置引數PATHS_CATALOG 傳遞。

單 GPU 訓練

python /path_to_maskrnn_benchmark/tools/train_net.py --config-file "/path/to/config/file.yaml"

多 GPU 訓練

該專案使用內部的 torch.distributed.launch 以啟動多 GPU 訓練。這個來自 PyTorch 的效用函式可以產生我們想要使用 GPU 數目的 Python 程序，並且每個 Python 程序只需要使用一個 GPU。

export NGPUS=8
python -m torch.distributed.launch --nproc_per_node=$NGPUS /path_to_maskrcnn_benchmark/tools/train_net.py --

新增你自己的資料集

該專案添加了對 COCO 型別資料集的支援，為在新資料集上訓練新增支援可以通過以下方法實現：

from maskrcnn_benchmark.structures.bounding_box import BoxList
class MyDataset(object):
def __init__(self, ...):
# as you would do normallydef __getitem__(self, idx):
# load the image as a PIL Image
image = ...# load the bounding boxes as a list of list of boxes# in this case, for illustrative purposes, we use# x1, y1, x2, y2 order.
boxes = [[0, 0, 10, 10], [10, 20, 50, 50]]
# and labels
labels = torch.tensor([10, 20])

# create a BoxList from the boxes
boxlist = Boxlist(boxes, size=image.size, mode="xyxy")
# add the labels to the boxlist
boxlist.add_field("labels", labels)

if self.transforms:
image, boxlist = self.transforms(image, boxlist)

# return the image, the boxlist and the idx in your datasetreturn image, boxlist, idx

def get_img_info(self, idx):
# get img_height and img_width. This is used if# we want to split the batches according to the asp

就這樣。你可以新增額外的欄位到 boxlist，例如 segmentation masks（使用 structures.segmentation_mask.SegmentationMask），或甚至是你自己的例項型別。如果想了解 COCO 資料集實現的完整過程，可以檢視：https://github.com/facebookresearch/maskrcnn-benchmark/blob/master/maskrcnn_benchmark/data/datasets/coco.py