利用YOLOV3训练自己的数据

写在前面：YOLOV3只有修改了源码才需要重新make，而且make之前要先make clean。

一.准备数据

在/darknet/VOCdevkit1下建立文件夹VOC2007.

voc2007文件夹下建立三个文件夹，分别为Annotations,ImageSets和JPEGImages，其中JPEGImages存放所有.jpg格式的训练图片，Annotations存放所有图片的xml文件

图片最好按数字顺序排列，如00001.jpg,00002.jpg等，可以用脚本生成。

ImageSets文件夹下存放三个子文件夹，Main中存放train.txt，即用于训练的图片名字

二.生成xml文件

xml文件采用labelimg标注

cd labelImg
python labelImg.py

先进入labelImg所在路径，然后用python打开.py文件，即可打开标注工具。

三、生成txt文件

因为YOLOV3训练时需要用的是txt文件，因此需要将xml生成对应的txt，可采用voc_label.py脚本。

在利用voc_label.py脚本生成txt文件之前，还需要先生成一个train.txt文件，该文件位于ImageSets文件夹下的Main文件夹中，主要存图片名称（不包含后缀）

可采用以下脚本生成

# -*- coding:utf-8 -*-
import sys
import os
import random
data_dir='/home/wmy/darknet/VOCdevkit1/VOC2007/JPEGImages'
file_list=[]
write_file_name='/home/wmy/darknet/VOCdevkit1/VOC2007/ImageSets/Main/train.txt'
write_file=open(write_file_name,'w')
for file in os.listdir(data_dir):
    if file.endswith(".jpg"):
        write_name=file.split('.')[0]
        file_list.append(write_name)
        sorted(file_list)
        number_of_lines=len(file_list)
for current_line in range(number_of_lines):
    write_file.write(file_list[current_line]+'\n')
write_file.close()

运行该脚本将生成存放图片名称的txt文件。

将该脚本放在与VOCdevkit1同等目录下，稍作修改。

import xml.etree.ElementTree as ET
import pickle
import os
from os import listdir, getcwd
from os.path import join

sets=[(', 'train')]        #根据数据修改

classes = ["person"]      #修改

def convert(size, box):
    dw = 1./(size[0])
    dh = 1./(size[1])
    x = (box[0] + box[1])/2.0 - 1
    y = (box[2] + box[3])/2.0 - 1
    w = box[1] - box[0]
    h = box[3] - box[2]
    x = x*dw
    w = w*dw
    y = y*dh
    h = h*dh
    return (x,y,w,h)

def convert_annotation(year, image_id):
    in_file = open('VOCdevkit1/VOC%s/Annotations/%s.xml'%(year, image_id))    #修改为数据路径
    out_file = open('VOCdevkit1/VOC%s/labels/%s.txt'%(year, image_id), 'w')   #修改
    tree=ET.parse(in_file)
    root = tree.getroot()
    size = root.find('size')
    w = int(size.find('width').text)
    h = int(size.find('height').text)

    for obj in root.iter('object'):
        difficult = obj.find('difficult').text
        cls = obj.find('name').text
        if cls not in classes or int(difficult)==1:
            continue
        cls_id = classes.index(cls)
        xmlbox = obj.find('bndbox')
        b = (float(xmlbox.find('xmin').text), float(xmlbox.find('xmax').text), float(xmlbox.find('ymin').text), float(xmlbox.find('ymax').text))
        bb = convert((w,h), b)
        out_file.write(str(cls_id) + " " + " ".join([str(a) for a in bb]) + '\n')

wd = getcwd()

for year, image_set in sets:
    if not os.path.exists('VOCdevkit1/VOC%s/labels/'%(year)):    #修改
        os.makedirs('VOCdevkit1/VOC%s/labels/'%(year))    #修改
    image_ids = open('VOCdevkit1/VOC%s/ImageSets/Main/%s.txt'%(year, image_set)).read().strip().split()    #修改
    list_file = open('%s_%s.txt'%(year, image_set), 'w')
    for image_id in image_ids:
        list_file.write('%s/VOCdevkit1/VOC%s/JPEGImages/%s.jpg\n'%(wd, year, image_id))
        #修改
        convert_annotation(year, image_id)
    list_file.close()

脚本中标注部分需修改，主要修改数据标签、路径。

运行改程序，将在VOCdevkit1同等路径下生成2007_train.txt文件。

四、修改配置文件

1.修改data/voc.names ，我的数据为1类，‘person'

2.修改cfg/voc.data   ,主要修改类别，训练数据路径

3.修改yolov3-voc.cfg，修改class=1，将最后一个卷积层中的filter修改为18（计算公式为filter=(class+5)*3,yolov2中的计算公式为5*（5+classes)）

五、训练

./darknet detector train cfg/voc.data cfg/yolov3-voc.cfg darknet53.conv.74

在终端输入该命令即可开始训练，训练模型每迭代1000保存一次，保存于backup文件夹内。

训练完成后的模型讲保存在backup文件夹。

每1000次迭代保存一次模型，最后模型为yolov3-voc_final.weights。

测试模型：

./darknet detector test cfg/voc.data cfg/yolov3-voc.cfg backup/yolov3-voc_final.weights data/4.jpg

终端输入上述命令，运行模型，得出单张检测结果。

./darknet detector test cfg/voc.data cfg/yolov3-voc.cfg backup/yolov3-voc_final.weights

输入上述命令，可得多张检测结果。

参数解释：

1.batch

每一次迭代送到网络中的图片数量。增大该值可以使网络在较少的迭代次数内完成一个epoch。增大该值会延长训练时间，但会的更好的寻找梯度下降方向；减小该值可能会导致训练陷入局部最优，或不收敛。

2.subdivision

让每一个batch分为subdivision份丢入网络。降低对显存的占有情况。

3.angle

图片旋转角度，可通过旋转增大数据集

4.saturation exposure hue

分别是饱和度，曝光度和色调，都是增大数据集的

5.max_batches

最大迭代次数

6.policy

学习策略

7.random

设置为1时，在训练时每一batch图片会随机的改成320-640的倍数。目的也是增大数据集

8.Region Avg IOU

预测的bbx与实际bbx的交集，越接近1越好

训练时各参数意义：

region 82 avg IOU:当前尺度当前图片的平均IOU，预测矩形框与真实矩形框之比，越接近1越好。82表示最大尺度，yolov3在三个尺度和那个检测目标，分别是82，94和106，分别表示最大预测尺度/中间预测尺度和最小预测尺度，不同预测尺度分别使用不同的mask。

class：标注物体分类的正确率，越接近1越好。

obj：越接近1越好。

no obj：越小越好，但不能为0。

.5R:以0.5为阈值时的recall,指当前模型在所有subvision图片中检测出的正样本与实际的正样本的比值，全部被正确检测则值为1，因此越接近1越好。

.7R：以0.7为阈值时的recall,recall指的是检测出的正样本/实际正样本。

count：所有当前subvision图片中包含正样本的图片数量。

voc数据集在差不多迭代5w次才能达到初步效果。

因为VOC数据集和coco数据集复杂，种类繁多，因此配置不高的时候，尽量采用小数据集，或者手动标注一个数据集。

YOLOV3中mask的作用：每一层都必须知道所有的锚箱（先验框），但是只预测其中的一个子集，第一个yolo层预测6，7，8，因为这是最大的箱子，最粗糙，第二个yolo层预测4，5，6，稍微小一些，第三个yoo层预测1，2，3，最精细。  这样做的目的是为了更好的检测目标，也提升了小目标的检测率，提升了检测速度。

训练中出现nan，是因为没有检测到目标，不是错误，但是还是要尽可能的减少nan的出现次数，据说适当增大batch大小，可以减少nan的出现，等gpu到了以后可以尝试一下。

锚的作用：在对真实标签进行聚类以后，发现大多数的边界框（bbx）具有一定的高宽比，因此yolo在预测边界框的时候，不是盲目的，而是选用特定的高宽比的预测框，这些预测框被称作锚

网络在预测的时候，不是在预测对象的最终大小，而是调整最近锚点的大小以适应对象。

锚的大小取决于网络输入的大小，而不是输出。在yolov2中，锚的大小不是实际像素值，yolov3的锚点大小就是实际像素大小。