[深度学习] 基于切片辅助超推理库SAHI优化小目标识别

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对象检测是迄今为止计算机视觉中最重要的应用领域。然而，小物体的检测和大图像的推理仍然是实际使用中的主要问题，这是因为小目标物体有效特征少，覆盖范围少。小目标物体的定义通常有两种方式。一种是绝对尺度定义，即以物体的像素尺寸来判断是否为小目标，如在COCO数据集中，尺寸小于32×32像素的目标被判定为小目标。另外一种是相对尺度定义，即以物体在图像中的占比面积比例来判断是否为小目标，例如国际光学工程学会SPIE定义，若目标尺寸小于原图的0.12%则可以判定成小目标。
SAHI: Slicing Aided Hyper Inference（切片辅助超推理）通过图像切片的方式来检测小目标。SAHI检测过程可以描述为：通过滑动窗口将图像切分成若干区域，各个区域分别进行预测，同时也对整张图片进行推理。然后将各个区域的预测结果和整张图片的预测结果合并，最后用NMS（非极大值抑制）进行过滤。用动图表示该识别过程如下：

SAHI的官方仓库地址为：sahi。关于SAHI的使用可以阅读官方demo和官方文档：sahi-demo和sahi-docs。如果想进一步了解SAHI具体工作性能和原理，可以阅读官方发表的论文：Slicing Aided Hyper Inference and Fine-Tuning for Small Object Detection。
SAHI安装指令如下：

pip install sahi

本文所有算法展示效果和代码见：

github: Python-Study-Notes

文章目录

1 SAHI使用1.1 图像切片1.1.1 单张图像切片1.1.2 COCO数据集切片 1.2 图像预测1.2.1 接口介绍1.2.2 应用实例 1.3 SAHI工具函数1.3.1 coco数据集制作与精度分析1.3.2 coco数据集处理1.3.3 coco数据集转换 1.4 总结 2 参考

1 SAHI使用

import sahi# 打印sahi版本print(sahi.__version__)

0.11.6

1.1 图像切片

SAHI提供了封装好的函数接口，以切分输入图像和其标注数据。切分后的子图及其标注数据可以用于识别，或者保存为本地数据以供模型训练。

1.1.1 单张图像切片

SAHI提供slice_image函数以切分单张图片及其标注文件（仅支持coco标注文件），slice_image函数接口介绍如下：

# 返回SAHI的图像分片结果类SliceImageResultdef slice_image(    image: Union[str, Image.Image], # 单张图像地址或单个pillow image对象，必填参数    coco_annotation_list: Optional[CocoAnnotation] = None, # coco标注文件    output_file_name: Optional[str] = None, # 输出文件名前缀    output_dir: Optional[str] = None, # 输出文件地址    slice_height: int = None, # 子图切分高度    slice_width: int = None, # 子图切分宽度    overlap_height_ratio: float = None, # 子图高度间的重叠率    overlap_width_ratio: float = None, # 子图宽度间的重叠率    auto_slice_resolution: bool = True, # 如果没有设置slice_height和slice_width，则自动确定slice_height、slice_width、overlap_height_ratio、overlap_width_ratio    min_area_ratio: float = 0.1, # 子图中标注框小于原始标注框占比，则放弃该标注框    out_ext: Optional[str] = None, # 图像后缀格式    verbose: bool = False, # 是否打印详细信息) 

slice_image函数源代码位于sahi/slicing.py中，这段代码可以单步调试看看怎么运行的，主要逻辑如下：

获得pillow image图像对象

调用get_slice_bboxes函数切分图像

获得切分参数

if slice_height and slice_width:    # 计算重叠像素    y_overlap = int(overlap_height_ratio * slice_height)    x_overlap = int(overlap_width_ratio * slice_width)elif auto_slice_resolution:    x_overlap, y_overlap, slice_width, slice_height = get_auto_slice_params(height=image_height, width=image_width)

循环切分图像

# 行循环while y_max < image_height:    # 设置起始切分坐标    x_min = x_max = 0    y_max = y_min + slice_height    # 列循环    while x_max < image_width:        x_max = x_min + slice_width        # 如果图像不够切分，框往左或往上移动        if y_max > image_height or x_max > image_width:            xmax = min(image_width, x_max)            ymax = min(image_height, y_max)            xmin = max(0, xmax - slice_width)            ymin = max(0, ymax - slice_height)            slice_bboxes.append([xmin, ymin, xmax, ymax])        else:            slice_bboxes.append([x_min, y_min, x_max, y_max])        # 下一次切分从本次切分图像x_max-x_overlap开始        x_min = x_max - x_overlap    y_min = y_max - y_overlap

保存图片结果和标注结果，并包装返回SliceImageResult对象

以下代码演示了对单张图片进行切片，并将切分后的子图保存到本地。

展示原图

# 展示输入图片from PIL import Image# 图像地址：https://github.com/obss/sahi/tree/main/demo/demo_dataimage_path = "image/small-vehicles1.jpeg"img = Image.open(image_path).convert('RGB')img

切分图片

from sahi.slicing import slice_image# 输出文件名前缀output_file_name = "slice"# 输出文件夹output_dir = "result"# 切分图像slice_image_result = slice_image(    image=image_path,    output_file_name=output_file_name,    output_dir=output_dir,    slice_height=256,    slice_width=256,    overlap_height_ratio=0.2,    overlap_width_ratio=0.2,    verbose=False,)print("原图宽{}，高{}".format(slice_image_result.original_image_width, slice_image_result.original_image_height))# 切分后的子图以形式：图像前缀_所在原图顶点坐标来保存文件print("切分子图{}张".format(len(slice_image_result.filenames)))

原图宽1068，高580切分子图15张

展示切分后的子图

import matplotlib.pyplot as pltfrom PIL import Imageimport mathimport osaxarr_row = 3axarr_col = math.ceil(len(slice_image_result.filenames)/axarr_row)f, axarr = plt.subplots(axarr_row, axarr_col, figsize=(14,7))for index, file in enumerate(slice_image_result.filenames):    img = Image.open(os.path.join(slice_image_result.image_dir,file))    axarr[int(index/axarr_col), int(index%axarr_col)].imshow(img)

1.1.2 COCO数据集切片

SAHI提供slice_coco函数以切分coco数据集（仅支持coco数据集）。slice_coco函数接口介绍如下：

# 返回切片后的coco标注字典文件，coco文件保存地址def slice_coco(    coco_annotation_file_path: str, # coco标注文件    image_dir: str, # coco图像集地址    output_coco_annotation_file_name: str, # 输出coco标注集文件名，不需要加文件类型后缀    output_dir: Optional[str] = None, # 输出文件地址    ignore_negative_samples: bool = False, # 是否忽略没有标注框的子图    slice_height: int = 512, # 切分子图高度    slice_width: int = 512, # 切分子图宽度    overlap_height_ratio: float = 0.2, # 子图高度之间的重叠率    overlap_width_ratio: float = 0.2, # 子图宽度之间的重叠率    min_area_ratio: float = 0.1, # 如果没有设置slice_height和slice_width，则自动确定slice_height、slice_width、overlap_height_ratio、overlap_width_ratio    out_ext: Optional[str] = None,  # 保存图像的扩展    verbose: bool = False, # 是否打印详细信息)

slice_coco函数源代码位于sahi/slicing.py中，这段代码可以单步调试看看怎么做的，主要逻辑如下：

读取coco文件和图片信息循环读取coco数据集的图片，每张图片调用get_slice_bboxes函数切分图像创建coco dict结果并保存文件

以下代码演示了对coco数据集进行切片，并将切分后的子图和标注文件保存到本地。coco数据集可以包含若干张图片，但是以下代码示例中只包含一张图片，方便演示。

展示数据集

# 展示图像from PIL import Image, ImageDrawfrom sahi.utils.file import load_jsonimport matplotlib.pyplot as pltimport os# coco图像集地址image_path = "image"# coco标注文件coco_annotation_file_path="image/terrain2_coco.json"# 加载数据集coco_dict = load_json(coco_annotation_file_path)f, axarr = plt.subplots(1, 1, figsize=(8, 8))# 读取图像img_ind = 0img = Image.open(os.path.join(image_path,coco_dict["images"][img_ind]["file_name"])).convert('RGBA')# 绘制标注框for ann_ind in range(len(coco_dict["annotations"])):    xywh = coco_dict["annotations"][ann_ind]["bbox"]    xyxy = [xywh[0], xywh[1], xywh[0] + xywh[2], xywh[1] + xywh[3]]    ImageDraw.Draw(img, 'RGBA').rectangle(xyxy, width=5)axarr.imshow(img)

<matplotlib.image.AxesImage at 0x210a7583250>

切分数据集

from sahi.slicing import slice_coco# 保存的coco数据集标注文件名output_coco_annotation_file_name="sliced"# 输出文件夹output_dir = "result"# 切分数据集coco_dict, coco_path = slice_coco(    coco_annotation_file_path=coco_annotation_file_path,    image_dir=image_path,    output_coco_annotation_file_name=output_coco_annotation_file_name,    ignore_negative_samples=False,    output_dir=output_dir,    slice_height=320,    slice_width=320,    overlap_height_ratio=0.2,    overlap_width_ratio=0.2,    min_area_ratio=0.2,    verbose=False)print("切分子图{}张".format(len(coco_dict['images'])))print("获得标注框{}个".format(len(coco_dict['annotations'])))

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|█████████████████████████████████████████████████████████| 1/1 [00:00<00:00, 334.21it/s]100%|████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████████| 1/1 [00:00<00:00, 11.80it/s]切分子图12张获得标注框18个

展示切分后的子图和标注框

axarr_row = 3axarr_col = math.ceil(len(coco_dict['images']) / axarr_row)f, axarr = plt.subplots(axarr_row, axarr_col, figsize=(10, 7))for index, img in enumerate(coco_dict['images']):    img = Image.open(os.path.join(output_dir, img["file_name"]))    for ann_ind in range(len(coco_dict["annotations"])):        # 搜索与当前图像匹配的边界框        if coco_dict["annotations"][ann_ind]["image_id"] == coco_dict["images"][index]["id"]:            xywh = coco_dict["annotations"][ann_ind]["bbox"]            xyxy = [xywh[0], xywh[1], xywh[0] + xywh[2], xywh[1] + xywh[3]]            # 绘图            ImageDraw.Draw(img, 'RGBA').rectangle(xyxy, width=5)    axarr[int(index / axarr_col), int(index % axarr_col)].imshow(img)

1.2 图像预测

1.2.1 接口介绍

SHAI提供了图像切片预测的封装接口，具体的函数接口如下：

AutoDetectionModel类

SAHI基于AutoDetectionModel类的from_pretrained函数加载深度学习模型。目前支持YOLOv5 models, MMDetection models, Detectron2 models和HuggingFace object detection models等深度学习模型库，如果想支持新的模型库,可以参考sahi/models目录下的模型文件，新建模型检测类。

模型预测

基于get_prediction函数调用模型预测单张图片，也就是直接调用AutoDetectionModel类提供的模型，直接推理单张图片。

基于get_sliced_prediction函数以切分图片的方式进行预测。在get_sliced_prediction函数内部会先切分图片，然后对每个子图单独进行模型推理；如果设置了对整张原图进行推理，那么也会整合原图推理的结果以增加模型精度。最后对所有的预测结果进行nms整合，相近的两个预测框也会进行合并。get_sliced_prediction函数接口如下：

def get_sliced_prediction(    image,    detection_model=None,    slice_height: int = None,    slice_width: int = None,    overlap_height_ratio: float = 0.2,    overlap_width_ratio: float = 0.2,    perform_standard_pred: bool = True, # 是否单独对原图进行识别    postprocess_type: str = "GREEDYNMM", # 合并结果的方式，可选'NMM', 'GRREDYNMM'， 'NMS'    postprocess_match_metric: str = "IOS", # NMS匹配方式IOU或者IOS    postprocess_match_threshold: float = 0.5, # 匹配置信度    postprocess_class_agnostic: bool = False, # 在合并结果时，是否将不同类别的检测框放在一起处理    verbose: int = 1,     merge_buffer_length: int = None, # 低配设备使用，以加快处理    auto_slice_resolution: bool = True,)

基于predict函数进行批处理，predict函数进一步封装了识别代码，如果想使用该函数，阅读predict源代码参数接口即可。

1.2.2 应用实例

直接预测图片

from sahi import AutoDetectionModelfrom sahi.predict import get_prediction# 初始化检测模型，缺少yolov5代码，pip install yolov5即可detection_model = AutoDetectionModel.from_pretrained(    model_type='yolov5', # 模型类型    model_path='./yolov5n.pt', # 模型文件路径    confidence_threshold=0.3, # 检测阈值    device="cpu",  # or 'cuda:0');image = 'image/small-vehicles1.jpeg'# 获得模型直接预测结果result = get_prediction(image, detection_model)# result是SAHI的PredictionResult对象，可获得推理时间，检测图像，检测图像尺寸，检测结果# 查看标注框，可以用于保存为其他格式for pred in result.object_prediction_list:    bbox = pred.bbox  # 标注框BoundingBox对象，可以获得边界框的坐标、面积    category = pred.category  # 类别Category对象，可获得类别id和类别名    score = pred.score.value  # 预测置信度# 保存文件结果export_dir = "result"file_name = "res"result.export_visuals(export_dir=export_dir, file_name=file_name)# 展示结果from PIL import Imageimport osimage_path = os.path.join(export_dir,file_name+'.png')img = Image.open(image_path).convert('RGB')img

切片预测图片

from sahi import AutoDetectionModelfrom sahi.predict import get_sliced_prediction# 初始化检测模型detection_model = AutoDetectionModel.from_pretrained(    model_type='yolov5',    model_path='yolov5n.pt',    confidence_threshold=0.3,    device="cpu",  # or 'cuda:0')image = 'image/small-vehicles1.jpeg'result = get_sliced_prediction(    image,    detection_model,    slice_height = 256,    slice_width = 256,    overlap_height_ratio = 0.2,    overlap_width_ratio = 0.2,    perform_standard_pred = True,)# result是SAHI的PredictionResult对象，可获得推理时间，检测图像，检测图像尺寸，检测结果# 查看标注框，可以用于保存为其他格式for pred in result.object_prediction_list:    bbox = pred.bbox  # 标注框BoundingBox对象，可以获得边界框的坐标、面积    category = pred.category  # 类别Category对象，可获得类别id和类别名    score = pred.score.value  # 预测置信度# 保存文件结果export_dir = "result"file_name = "res"result.export_visuals(export_dir=export_dir, file_name=file_name)# 结果导出为coco标注形式coco_anno = result.to_coco_annotations()# 结果导出为coco预测形式coco_pred = result.to_coco_predictions()# 展示结果from PIL import Imageimport osimage_path = os.path.join(export_dir,file_name+'.png')img = Image.open(image_path).convert('RGB')img

Performing prediction on 15 number of slices.

相对单张图片直接识别，通过切片的方式能够识别到更多的小目标。由于使用的模型是yolov5n，可以看到一些识别结果不正确，比如同一辆车在不同子图被分别识别为卡车或汽车，一种好的解决办法是将postprocess_class_agnostic参数设置为True，将不同类别的检测框放在一起进行合并，同时降低 postprocess_match_threshold以滤除结果。

image = 'image/small-vehicles1.jpeg'result = get_sliced_prediction(    image,    detection_model,    slice_height = 256,    slice_width = 256,    overlap_height_ratio = 0.2,    overlap_width_ratio = 0.2,    perform_standard_pred = True,    postprocess_match_threshold = 0.2,    postprocess_class_agnostic = True,)# 保存文件结果export_dir = "result"file_name = "res"result.export_visuals(export_dir=export_dir, file_name=file_name)# 展示结果from PIL import Imageimport osimage_path = os.path.join(export_dir,file_name+'.png')img = Image.open(image_path).convert('RGB')img

Performing prediction on 15 number of slices.

1.3 SAHI工具函数

SAHI提供多个工具函数以处理COCO数据集，具体使用可以阅读sahi-docs-coco。

1.3.1 coco数据集制作与精度分析

以下代码创建了coco标注数据，并保存到本地

from sahi.utils.file import save_jsonfrom sahi.utils.coco import Coco, CocoCategory, CocoImage, CocoAnnotation,CocoPrediction# 创建coco对象coco = Coco()# 添加类coco.add_category(CocoCategory(id=0, name='human'))coco.add_category(CocoCategory(id=1, name='vehicle'))# 循环遍历图像for i in range(3):    # 创建单个图像    coco_image = CocoImage(        file_name="image{}.jpg".format(i), height=1080, width=1920)    # 添加图像对应的标注    coco_image.add_annotation(        CocoAnnotation(            # [x_min, y_min, width, height]            bbox=[0, 0, 200, 200],            category_id=0,            category_name='human'        )    )    coco_image.add_annotation(        CocoAnnotation(            bbox=[200, 100, 300, 300],            category_id=1,            category_name='vehicle'        )    )        # 添加图像预测数据    coco_image.add_prediction(      CocoPrediction(        score=0.864434,        bbox=[0, 0, 150, 150],        category_id=0,        category_name='human'      )    )    coco_image.add_prediction(      CocoPrediction(        score=0.653424,        bbox=[200, 100, 250, 200],        category_id=1,        category_name='vehicle'      ))    # 将图像添加到coco对象    coco.add_image(coco_image)# 提取json标注数据，不会保存图像预测结果coco_json = coco.json# 将json标注数据保存为json本地文件save_json(coco_json, "coco_dataset.json")# 提取预测结果json文件，并保存到本地predictions_array = coco.prediction_arraysave_json(predictions_array, "coco_predictions.json")

当我们获得了预测数据，我们可以基于pycocotools工具分析预测数据的精度，pycocotools是目标检测必备工具，官方仓库地址为cocoapi，结果分析代码如下：

# 需要单独安装pycocotoolsfrom pycocotools.cocoeval import COCOevalfrom pycocotools.coco import COCOcoco_ground_truth = COCO(annotation_file="coco_dataset.json")coco_predictions = coco_ground_truth.loadRes("coco_predictions.json")coco_evaluator = COCOeval(coco_ground_truth, coco_predictions, "bbox")# 进行匹配计算coco_evaluator.evaluate()# 进行结果的累加coco_evaluator.accumulate()# 输出结果coco_evaluator.summarize()

loading annotations into memory...Done (t=0.00s)creating index...index created!Loading and preparing results...DONE (t=0.00s)creating index...index created!Running per image evaluation...Evaluate annotation type *bbox*DONE (t=0.00s).Accumulating evaluation results...DONE (t=0.01s). Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.200 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 1.000 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.000 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = -1.000 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = -1.000 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.200 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.200 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.200 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.200 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = -1.000 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = -1.000 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.200

统计数据集标注信息

from sahi.utils.coco import Cocococo = Coco.from_coco_dict_or_path("coco_dataset.json")# 获得数据集状态，指标说明看字段名就能懂stats = coco.statsstats

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 1504.59it/s]{'num_images': 3, 'num_annotations': 6, 'num_categories': 2, 'num_negative_images': 0, 'num_images_per_category': {'human': 3, 'vehicle': 3}, 'num_annotations_per_category': {'human': 3, 'vehicle': 3}, 'min_num_annotations_in_image': 2, 'max_num_annotations_in_image': 2, 'avg_num_annotations_in_image': 2.0, 'min_annotation_area': 40000, 'max_annotation_area': 90000, 'avg_annotation_area': 65000.0, 'min_annotation_area_per_category': {'human': 40000, 'vehicle': 90000}, 'max_annotation_area_per_category': {'human': 40000, 'vehicle': 90000}}

预测结果过滤

from sahi.utils.file import save_jsonfrom sahi.utils.coco import remove_invalid_coco_results# 去除预测结果中的无效边界框，如边界框坐标为负的结果coco_results = remove_invalid_coco_results("coco_predictions.json")save_json(coco_results, "fixed_coco_result.json")# 根据数据集实际标注信息，进一步去除边界框坐标超过图像长宽的结果coco_results = remove_invalid_coco_results("coco_predictions.json", "coco_dataset.json")

1.3.2 coco数据集处理

切分数据集

from sahi.utils.coco import Coco# 指定coco文件coco_path = "coco_dataset.json"# 初始coco对象coco = Coco.from_coco_dict_or_path(coco_path)# 拆分数据集为训练集和验证集，训练集图像占比0.85result = coco.split_coco_as_train_val(  train_split_rate=0.85)# 保存训练集和验证集save_json(result["train_coco"].json, "train_split.json")save_json(result["val_coco"].json, "val_split.json")

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 3005.95it/s]

修改标注类别

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_jsoncoco = Coco.from_coco_dict_or_path("coco_dataset.json")print("标注类别：{}".format(coco.category_mapping))# 修改数据集类别# 将标注中human类的索引改为3，将原先vehicle类的标注删除# 新加big_vehicle类和car类desired_name2id = {  "big_vehicle": 1,  "car": 2,  "human": 3}# 更新标注类别coco.update_categories(desired_name2id)print("修改后标注类别：{}".format(coco.category_mapping))# 保存结果save_json(coco.json, "updated_coco.json")

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 1002.78it/s]标注类别：{0: 'human', 1: 'vehicle'}修改后标注类别：{1: 'big_vehicle', 2: 'car', 3: 'human'}

按照标注框面积过滤数据集

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_json# 打开标注数据coco = Coco.from_coco_dict_or_path("coco_dataset.json")# 过滤包含标注框面积小于min的图像area_filtered_coco = coco.get_area_filtered_coco(min=50000)# 过滤标注框面积不在[min,max]的图像area_filtered_coco = coco.get_area_filtered_coco(min=50, max=80000)# 筛选同时符合多个类别面积要求的图像intervals_per_category = {  "human": {"min": 20, "max": 30000},  "vehicle": {"min": 50, "max": 90000},}area_filtered_coco = coco.get_area_filtered_coco(intervals_per_category=intervals_per_category)# 导出数据save_json(area_filtered_coco.json, "area_filtered_coco.json")

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 1503.69it/s]

过滤无标注的图片

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_json# 去除无标注框的图片coco = Coco.from_coco_dict_or_path("coco_dataset.json", ignore_negative_samples=True)# 导出数据# save_json(coco.json, "coco_ignore_negative.json")

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 3007.39it/s]

裁剪标注框

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_jsoncoco_path = "coco_dataset.json"# 将溢出边界框剪裁为图像宽度和高度coco = Coco.from_coco_dict_or_path(coco_path, clip_bboxes_to_img_dims=True)# 对已有coco对象，将溢出边界框剪裁为图像宽度和高度coco = coco.get_coco_with_clipped_bboxes()save_json(coco.json, "coco.json")

indexing coco dataset annotations...Loading coco annotations: 100%|████████████████████████████████████████████████████████| 3/3 [00:00<00:00, 1007.04it/s]

合并coco数据集

# from sahi.utils.coco import Coco# from sahi.utils.file import save_json# coco_1 = Coco.from_coco_dict_or_path("coco1.json", image_dir="images_1/")# coco_2 = Coco.from_coco_dict_or_path("coco2.json", image_dir="images_2/")# # 合并数据集# coco_1.merge(coco_2)# # 保存# save_json(coco_1.json, "merged_coco.json")

下采样数据集

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_jsoncoco_path = "coco_dataset.json"coco = Coco.from_coco_dict_or_path(coco_path)# 用1/10的图像创建Coco对象# subsample_ratio表示每10张图像取1张图像subsampled_coco = coco.get_subsampled_coco(subsample_ratio=10)# 仅对包含标注框为category_id的图像进行下采样,category_i=-1时表示负样本subsampled_coco = coco.get_subsampled_coco(subsample_ratio=10, category_id=0)# 保存数据集save_json(subsampled_coco.json, "subsampled_coco.json")

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上采样数据集

from sahi.utils.coco import Cocofrom sahi.utils.file import save_jsoncoco_path = "coco_dataset.json"coco = Coco.from_coco_dict_or_path(coco_path)# 每个样本重复10次upsampled_coco = coco.get_upsampled_coco(upsample_ratio=10)# 仅对包含标注框为category_id的图像进行采样,category_i=-1时表示负样本subsampled_coco = coco.get_upsampled_coco(upsample_ratio=10, category_id=0)# 导出数据集save_json(upsampled_coco.json, "upsampled_coco.json")

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1.3.3 coco数据集转换

导出为yolov5格式并分割数据集

from sahi.utils.coco import Coco# 注意image_dir路径coco = Coco.from_coco_dict_or_path("coco_dataset.json", image_dir="images/")# 导出为yolov5数据集格式，train_split_rate设置训练集数据比例# coco.export_as_yolov5(#   output_dir="output/",#   train_split_rate=0.85# )

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将训练集和验证集导出为yolov5格式

from sahi.utils.coco import Coco, export_coco_as_yolov5# 注意image_dir路径train_coco = Coco.from_coco_dict_or_path("train_split.json", image_dir="images/")val_coco = Coco.from_coco_dict_or_path("val_split.json", image_dir="images/")# 导出数据集# data_yml_path = export_coco_as_yolov5(#   output_dir="output",#   train_coco=train_coco,#   val_coco=val_coco# )

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1.4 总结

目标检测过程中，通过对高分辨率小目标图像进行滑动窗口切片，能够有效提高大分辨率小目标图像的识别精度。但是滑动切片识别有需要注意的地方：

需要图像数据集是否符合通用的高分辨小目标图像标准，如果对普通数据集进行切片识别容易拆分已有目标物体，这样做浪费推理时间也会导致最终检测结果精度不高。滑动切片对识别模型的精度有一定的要求，一般来说模型越大精度越高，但是切片识别所花费的推理时间也越长。所以需要平衡模型精度和模型推理时间，而且也要确定滑动切片的尺度。滑动切片识别在识别目标类别较少的任务中，识别精度更高，因为后处理能过滤很多重复识别检测框。

如果想了解其他的小目标识别方案，可以看看paddle家的paddledetection-smalldet。paddle提供了基于原图和基于切图的小目标识别方案，也提供了统计数据集尺寸分布的代码（该统计代码对某些特定的数据集效果不好，具体原因看看代码）。推荐看看PaddleDetection的小目标识别方案，做的很不错。

2 参考

sahisahi-demosahi-docsSlicing Aided Hyper Inference and Fine-Tuning for Small Object Detectionsahi/slicing.pysahi/modelssahi-docs-cocococoapipaddledetection-smalldet 阅读本书更多章节>>>>

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