窝牛号

使用Transformer模型进行计算机视觉任务的端对端对象检测

Transformer模型是google团队在2017在论文attention is all you need中提出的一个用于NLP领域的模型,但是随着VIT模型与Swin Transformer模型的发布,把Transformer模型成功应用到计算机视觉任务中。

上期图文,我们使用hugging face的transformers模型进行了VIT模型的对象分类任务。本期我们再次分享一个成功把Transformer模型应用到计算机对象检测任务模型。此模型是Facebook发布的基于Transformer模型的端对端对象检测任务模型-- DETR(detect Transformer模型)。

DETR模型首先使用CNN卷积神经网络搜集图片的核心特征点,然后把这些特征点整合起来,通过embedding方法,把特征图片转换到特征向量空间。然后根据标准Transformer模型的编码器与解码器进行注意力机制的计算,最后把计算后的数据进行图片对象的分类,并根据检测到的位置信息,提供对象box区域,方便我们画图。

传统的对象检测算法,如 Faster R-CNN,通过过滤大量粗略对象区域来预测对象边界框,这些区域通常是 CNN 特征图片区域。每个选定的区域都用于细化操作,包括在区域定义的位置裁剪 CNN 特征,独立对每个区域进行分类,并细化其位置。最后,应用非最大抑制步骤来删除重复框。而DETR 通过利用标准的Transformer架构来执行传统上特定于对象检测的操作,从而简化了检测管道,优化了算法步骤,提高了检测效率。

Transformers 的自注意力机制允许DETR模型对图像以及预测的特定对象执行全局推理。

例如,模型可能会查看图像的其他区域,以帮助对边界框中的对象做出检测。它还可以根据图像中对象之间的关系或相关性进行预测。例如,如果DETR预测图像中有一个人站在沙滩上,它就会知道部分被遮挡的物体更有可能是冲浪板。相比之下,其他检测模型只能独立的预测每个对象,每个对象之间并没有相关性。

代码实战DETR模型

既然是Facebook发布的模型,那么其首当其冲的便是使用pytorch框架来实现,且pytorch模型的TorchHub已经集成了此模型,我们可以直接使用TorchHub模型来实现本期代码,当然若想了解DETR模型的框架,当然最好是源代码来实现,这个我们后期进行分享。

import math from PIL import Image import requests import matplotlib.pyplot as plt %config InlineBackend.figure_format = &39; import ipywidgets as widgets from IPython.display import display, clear_output import torch from torch import nn from torchvision.models import resnet50 import torchvision.transforms as T torch.set_grad_enabled(False);

首先我们需要导入需要的第三方库,这里主要是torch框架以及其他库。

CLASSES = [ &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39;, &39; ] COLORS = [[0.000, 0.447, 0.741], [0.850, 0.325, 0.098], [0.929, 0.694, 0.125], [0.494, 0.184, 0.556], [0.466, 0.674, 0.188], [0.301, 0.745, 0.933]]

DETR模型训练在COCO数据集上,这里我们列举一下COCO数据集的对象分类,并定义一个colors颜色列表,方便我们进行不同颜色的备注。

transform = T.Compose([ T.Resize(800), T.ToTensor(), T.Normalize([0.485, 0.456, 0.406], [0.229, 0.224, 0.225]) ]) def box_cxcywh_to_xyxy(x): x_c, y_c, w, h = x.unbind(1) b = [(x_c - 0.5 * w), (y_c - 0.5 * h), (x_c + 0.5 * w), (y_c + 0.5 * h)] return torch.stack(b, dim=1) def rescale_bboxes(out_bbox, size): img_w, img_h = size b = box_cxcywh_to_xyxy(out_bbox) b = b * torch.tensor([img_w, img_h, img_w, img_h], dtype=torch.float32) return b def plot_results(pil_img, prob, boxes): plt.figure(figsize=(16,10)) plt.imshow(pil_img) ax = plt.gca() colors = COLORS * 100 for p, (xmin, ymin, xmax, ymax), c in zip(prob, boxes.tolist(), colors): ax.add_patch(plt.Rectangle((xmin, ymin), xmax - xmin, ymax - ymin, fill=False, color=c, linewidth=3)) cl = p.argmax() text = f&39; ax.text(xmin, ymin, text, fontsize=15, bbox=dict(facecolor=&39;, alpha=0.5)) plt.axis(&39;) plt.show()

然后我们定义几个函数,方便显示我们经过模型检测后的box,主要是为了我们后期进行box的画图,模型对象检测后的标签与模型检测置信度。

有了以上的函数,我们就可以把图片放入我们的DETR模型进行对象检测了。

model = torch.hub.load(&39;, &39;, pretrained=True) model.eval(); 39;http://images.cocodataset.org/val2017/00000003769.jpg&im = Image.open(requests.get(url, stream=True).raw) im = Image.open(&39;).convert(&39;) img = transform(im).unsqueeze(0) outputs = model(img) probas = outputs[&39;].softmax(-1)[0, :, :-1] keep = probas.max(-1).values > 0.8 bboxes_scaled = rescale_bboxes(outputs[&39;][0, keep], im.size) plot_results(im, probas[keep], bboxes_scaled)

首先我们使用torch.hub.load函数来加载DETR模型的预训练模型,并传递一张图片。当然这里可以直接传递图片的URL地址,也可以直接从本地打开一张需要检测的模型。

加载图片后,我们需要把图片转换到torch变量,然后把图片数据传递到model模型来进行对象检测的预测,结果保持在output中,然后我们使用soft Max函数来挑选概率最大的对象检测数据,并挑选出置信度大于0.8(预设值)的对象标签与置信度。

得到检测结果后,最后我们使用plot_results函数来可视化检测到的对象。

DETR模型对象检测

上期图文教程,YOLO-NAS对象检测算法再一次颠覆YOLO系列算法——已超越YOLOv8,我们使用YOLO的最新模型进行了同一张图片的对象检测,我们可以使用以上代码与YOLO- NAS模型来进行对象检测的对比。

YOLO_NAS模型对象检测

从对象检测的速度与精度来讲,基于transformer注意力机制算法的DETR模型同样可以使用在对象检测任务中,让transformer模型进行模型大一统更近了一步。

本站所发布的文字与图片素材为非商业目的改编或整理,版权归原作者所有,如侵权或涉及违法,请联系我们删除

窝牛号 wwww.93ysy.com   沪ICP备2021036305号-1