๊ฐ์ฒด ํ์ง [[object-detection]]
[[open-in-colab]]
๊ฐ์ฒด ํ์ง๋ ์ด๋ฏธ์ง์์ ์ธ์คํด์ค(์: ์ฌ๋, ๊ฑด๋ฌผ ๋๋ ์๋์ฐจ)๋ฅผ ๊ฐ์งํ๋ ์ปดํจํฐ ๋น์ ์์ ์ ๋๋ค. ๊ฐ์ฒด ํ์ง ๋ชจ๋ธ์ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๋ ฅ์ผ๋ก ๋ฐ๊ณ ํ์ง๋ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค์ ์ขํ์ ๊ด๋ จ๋ ๋ ์ด๋ธ์ ์ถ๋ ฅํฉ๋๋ค. ํ๋์ ์ด๋ฏธ์ง์๋ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ฒด๊ฐ ์์ ์ ์์ผ๋ฉฐ ๊ฐ๊ฐ์ ์์ฒด์ ์ธ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค์ ๋ ์ด๋ธ์ ๊ฐ์ง ์ ์์ต๋๋ค(์: ์ฐจ์ ๊ฑด๋ฌผ์ด ์๋ ์ด๋ฏธ์ง). ๋ํ ๊ฐ ๊ฐ์ฒด๋ ์ด๋ฏธ์ง์ ๋ค๋ฅธ ๋ถ๋ถ์ ์กด์ฌํ ์ ์์ต๋๋ค(์: ์ด๋ฏธ์ง์ ์ฌ๋ฌ ๋์ ์ฐจ๊ฐ ์์ ์ ์์). ์ด ์์ ์ ๋ณดํ์, ๋๋ก ํ์งํ, ์ ํธ๋ฑ๊ณผ ๊ฐ์ ๊ฒ๋ค์ ๊ฐ์งํ๋ ์์จ ์ฃผํ์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ๋ค๋ฅธ ์์ฉ ๋ถ์ผ๋ก๋ ์ด๋ฏธ์ง ๋ด ๊ฐ์ฒด ์ ๊ณ์ฐ ๋ฐ ์ด๋ฏธ์ง ๊ฒ์ ๋ฑ์ด ์์ต๋๋ค.
์ด ๊ฐ์ด๋์์ ๋ค์์ ๋ฐฐ์ธ ๊ฒ์ ๋๋ค:
- ํฉ์ฑ๊ณฑ ๋ฐฑ๋ณธ(์ธํ ๋ฐ์ดํฐ์ ํน์ฑ์ ์ถ์ถํ๋ ํฉ์ฑ๊ณฑ ๋คํธ์ํฌ)๊ณผ ์ธ์ฝ๋-๋์ฝ๋ ํธ๋์คํฌ๋จธ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฒฐํฉํ DETR ๋ชจ๋ธ์ CPPE-5 ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ๋ํด ๋ฏธ์ธ์กฐ์ ํ๊ธฐ
- ๋ฏธ์ธ์กฐ์ ํ ๋ชจ๋ธ์ ์ถ๋ก ์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ.
์ด ์์ ๊ณผ ํธํ๋๋ ๋ชจ๋ ์ํคํ ์ฒ์ ์ฒดํฌํฌ์ธํธ๋ฅผ ๋ณด๋ ค๋ฉด ์์ ํ์ด์ง๋ฅผ ํ์ธํ๋ ๊ฒ์ด ์ข์ต๋๋ค.
์์ํ๊ธฐ ์ ์ ํ์ํ ๋ชจ๋ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๊ฐ ์ค์น๋์ด ์๋์ง ํ์ธํ์ธ์:
pip install -q datasets transformers evaluate timm albumentations
ํ๊น
ํ์ด์ค ํ๋ธ์์ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ค๊ธฐ ์ํ ๐ค Datasets๊ณผ ๋ชจ๋ธ์ ํ์ตํ๊ธฐ ์ํ ๐ค Transformers, ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ์ํ albumentations๋ฅผ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค.
DETR ๋ชจ๋ธ์ ํฉ์ฑ๊ณฑ ๋ฐฑ๋ณธ์ ๊ฐ์ ธ์ค๊ธฐ ์ํด์๋ ํ์ฌ timm์ด ํ์ํฉ๋๋ค.
์ปค๋ฎค๋ํฐ์ ๋ชจ๋ธ์ ์ ๋ก๋ํ๊ณ ๊ณต์ ํ ์ ์๋๋ก Hugging Face ๊ณ์ ์ ๋ก๊ทธ์ธํ๋ ๊ฒ์ ๊ถ์ฅํฉ๋๋ค. ํ๋กฌํํธ๊ฐ ๋ํ๋๋ฉด ํ ํฐ์ ์ ๋ ฅํ์ฌ ๋ก๊ทธ์ธํ์ธ์:
>>> from huggingface_hub import notebook_login
>>> notebook_login()
CPPE-5 ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ ๊ฐ์ ธ์ค๊ธฐ [[load-the-CPPE-5-dataset]]
CPPE-5 ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ COVID-19 ๋์ ํ ์ํฉ์์ ์๋ฃ ์ ๋ฌธ์ธ๋ ฅ ๋ณดํธ ์ฅ๋น(PPE)๋ฅผ ์๋ณํ๋ ์ด๋ ธํ ์ด์ ์ด ํฌํจ๋ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ๋ด๊ณ ์์ต๋๋ค.
๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ค์ธ์:
>>> from datasets import load_dataset
>>> cppe5 = load_dataset("cppe-5")
>>> cppe5
DatasetDict({
train: Dataset({
features: ['image_id', 'image', 'width', 'height', 'objects'],
num_rows: 1000
})
test: Dataset({
features: ['image_id', 'image', 'width', 'height', 'objects'],
num_rows: 29
})
})
์ด ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ ํ์ต ์ธํธ ์ด๋ฏธ์ง 1,000๊ฐ์ ํ ์คํธ ์ธํธ ์ด๋ฏธ์ง 29๊ฐ๋ฅผ ๊ฐ๊ณ ์์ต๋๋ค.
๋ฐ์ดํฐ์ ์ต์ํด์ง๊ธฐ ์ํด, ์์๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋์ง ์ดํด๋ณด์ธ์.
>>> cppe5["train"][0]
{'image_id': 15,
'image': <PIL.JpegImagePlugin.JpegImageFile image mode=RGB size=943x663 at 0x7F9EC9E77C10>,
'width': 943,
'height': 663,
'objects': {'id': [114, 115, 116, 117],
'area': [3796, 1596, 152768, 81002],
'bbox': [[302.0, 109.0, 73.0, 52.0],
[810.0, 100.0, 57.0, 28.0],
[160.0, 31.0, 248.0, 616.0],
[741.0, 68.0, 202.0, 401.0]],
'category': [4, 4, 0, 0]}}
๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ์๋ ์์๋ ๋ค์์ ์์ญ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ต๋๋ค:
image_id: ์์ ์ด๋ฏธ์ง idimage: ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ํฌํจํ๋PIL.Image.Image๊ฐ์ฒดwidth: ์ด๋ฏธ์ง์ ๋๋นheight: ์ด๋ฏธ์ง์ ๋์ดobjects: ์ด๋ฏธ์ง ์์ ๊ฐ์ฒด๋ค์ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค ๋ฉํ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํฌํจํ๋ ๋์ ๋๋ฆฌ:id: ์ด๋ ธํ ์ด์ idarea: ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค์ ๋ฉด์ bbox: ๊ฐ์ฒด์ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค (COCO ํฌ๋งท์ผ๋ก)category: ๊ฐ์ฒด์ ์นดํ ๊ณ ๋ฆฌ, ๊ฐ๋ฅํ ๊ฐ์ผ๋ก๋Coverall (0),Face_Shield (1),Gloves (2),Goggles (3)๋ฐMask (4)๊ฐ ํฌํจ๋ฉ๋๋ค.
bbox ํ๋๊ฐ DETR ๋ชจ๋ธ์ด ์๊ตฌํ๋ COCO ํ์์ ๋ฐ๋ฅธ๋ค๋ ๊ฒ์ ์ ์ ์์ต๋๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ objects ๋ด๋ถ์ ํ๋ ๊ทธ๋ฃน์ DETR์ด ์๊ตฌํ๋ ์ด๋
ธํ
์ด์
ํ์๊ณผ ๋ค๋ฆ
๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํ์ต์ ์ฌ์ฉํ๊ธฐ ์ ์ ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ ์ฉํด์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ ์ ์ดํดํ๊ธฐ ์ํด์ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์์ ํ ๊ฐ์ง ์์๋ฅผ ์๊ฐํํ์ธ์.
>>> import numpy as np
>>> import os
>>> from PIL import Image, ImageDraw
>>> image = cppe5["train"][0]["image"]
>>> annotations = cppe5["train"][0]["objects"]
>>> draw = ImageDraw.Draw(image)
>>> categories = cppe5["train"].features["objects"].feature["category"].names
>>> id2label = {index: x for index, x in enumerate(categories, start=0)}
>>> label2id = {v: k for k, v in id2label.items()}
>>> for i in range(len(annotations["id"])):
... box = annotations["bbox"][i - 1]
... class_idx = annotations["category"][i - 1]
... x, y, w, h = tuple(box)
... draw.rectangle((x, y, x + w, y + h), outline="red", width=1)
... draw.text((x, y), id2label[class_idx], fill="white")
>>> image
๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค์ ์ฐ๊ฒฐ๋ ๋ ์ด๋ธ์ ์๊ฐํํ๋ ค๋ฉด ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ๋ฉํ ๋ฐ์ดํฐ, ํนํ category ํ๋์์ ๋ ์ด๋ธ์ ๊ฐ์ ธ์์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ํ ๋ ์ด๋ธ ID๋ฅผ ๋ ์ด๋ธ ํด๋์ค์ ๋งคํํ๋ id2label๊ณผ ๋ฐ๋๋ก ๋งคํํ๋ label2id ๋์
๋๋ฆฌ๋ฅผ ๋ง๋ค์ด์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ชจ๋ธ์ ์ค์ ํ ๋ ์ด๋ฌํ ๋งคํ์ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๋งคํ์ ํ๊น
ํ์ด์ค ํ๋ธ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ณต์ ํ์ ๋ ๋ค๋ฅธ ์ฌ๋๋ค์ด ์ฌ์ฌ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค.
๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋ ์ ์ดํดํ๊ธฐ ์ํ ์ต์ข ๋จ๊ณ๋ก, ์ ์ฌ์ ์ธ ๋ฌธ์ ๋ฅผ ์ฐพ์๋ณด์ธ์. ๊ฐ์ฒด ๊ฐ์ง๋ฅผ ์ํ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์์ ์์ฃผ ๋ฐ์ํ๋ ๋ฌธ์ ์ค ํ๋๋ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค๊ฐ ์ด๋ฏธ์ง์ ๊ฐ์ฅ์๋ฆฌ๋ฅผ ๋์ด๊ฐ๋ ๊ฒ์ ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค๋ฅผ "๋์ด๊ฐ๋ ๊ฒ(run away)"์ ํ๋ จ ์ค์ ์ค๋ฅ๋ฅผ ๋ฐ์์ํฌ ์ ์๊ธฐ์ ์ด ๋จ๊ณ์์ ์ฒ๋ฆฌํด์ผ ํฉ๋๋ค. ์ด ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์๋ ๊ฐ์ ๋ฌธ์ ๊ฐ ์๋ ๋ช ๊ฐ์ง ์๊ฐ ์์ต๋๋ค. ์ด ๊ฐ์ด๋์์๋ ๊ฐ๋จํ๊ฒํ๊ธฐ ์ํด ๋ฐ์ดํฐ์์ ์ด๋ฌํ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๊ฑฐํฉ๋๋ค.
>>> remove_idx = [590, 821, 822, 875, 876, 878, 879]
>>> keep = [i for i in range(len(cppe5["train"])) if i not in remove_idx]
>>> cppe5["train"] = cppe5["train"].select(keep)
๋ฐ์ดํฐ ์ ์ฒ๋ฆฌํ๊ธฐ [[preprocess-the-data]]
๋ชจ๋ธ์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ์ ํ๋ ค๋ฉด, ๋ฏธ๋ฆฌ ํ์ต๋ ๋ชจ๋ธ์์ ์ฌ์ฉํ ์ ์ฒ๋ฆฌ ๋ฐฉ์๊ณผ ์ ํํ๊ฒ ์ผ์นํ๋๋ก ์ฌ์ฉํ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ ์ฒ๋ฆฌํด์ผ ํฉ๋๋ค.
[AutoImageProcessor]๋ ์ด๋ฏธ์ง ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ฒ๋ฆฌํ์ฌ DETR ๋ชจ๋ธ์ด ํ์ต์ ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ pixel_values, pixel_mask, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ labels๋ฅผ ์์ฑํ๋ ์์
์ ๋ด๋นํฉ๋๋ค.
์ด ์ด๋ฏธ์ง ํ๋ก์ธ์์๋ ๊ฑฑ์ ํ์ง ์์๋ ๋๋ ๋ช ๊ฐ์ง ์์ฑ์ด ์์ต๋๋ค:
image_mean = [0.485, 0.456, 0.406 ]image_std = [0.229, 0.224, 0.225]
์ด ๊ฐ๋ค์ ๋ชจ๋ธ ์ฌ์ ํ๋ จ ์ค ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๊ทํํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋๋ ํ๊ท ๊ณผ ํ์ค ํธ์ฐจ์ ๋๋ค. ์ด ๊ฐ๋ค์ ์ถ๋ก ๋๋ ์ฌ์ ํ๋ จ๋ ์ด๋ฏธ์ง ๋ชจ๋ธ์ ์ธ๋ฐํ๊ฒ ์กฐ์ ํ ๋ ๋ณต์ ํด์ผ ํ๋ ์ค์ํ ๊ฐ์ ๋๋ค.
์ฌ์ ํ๋ จ๋ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ๋์ผํ ์ฒดํฌํฌ์ธํธ์์ ์ด๋ฏธ์ง ํ๋ก์ธ์๋ฅผ ์ธ์คํด์คํํฉ๋๋ค.
>>> from transformers import AutoImageProcessor
>>> checkpoint = "facebook/detr-resnet-50"
>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained(checkpoint)
image_processor์ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๋ฌํ๊ธฐ ์ ์, ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ๋ ๊ฐ์ง ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์ ์ฉํด์ผ ํฉ๋๋ค:
- ์ด๋ฏธ์ง ์ฆ๊ฐ
- DETR ๋ชจ๋ธ์ ์๊ตฌ์ ๋ง๊ฒ ์ด๋ ธํ ์ด์ ์ ๋ค์ ํฌ๋งทํ
์ฒซ์งธ๋ก, ๋ชจ๋ธ์ด ํ์ต ๋ฐ์ดํฐ์ ๊ณผ์ ํฉ ๋์ง ์๋๋ก ๋ฐ์ดํฐ ์ฆ๊ฐ ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ ์ค ์๋ฌด๊ฑฐ๋ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ณํ์ ์ ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์์๋ Albumentations ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ฅผ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค... ์ด ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ๋ ๋ณํ์ ์ด๋ฏธ์ง์ ์ ์ฉํ๊ณ ๋ฐ์ด๋ฉ ๋ฐ์ค๋ฅผ ์ ์ ํ๊ฒ ์ ๋ฐ์ดํธํ๋๋ก ๋ณด์ฅํฉ๋๋ค. ๐ค Datasets ๋ผ์ด๋ธ๋ฌ๋ฆฌ ๋ฌธ์์๋ ๊ฐ์ฒด ํ์ง๋ฅผ ์ํด ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ๋ณด๊ฐํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํ ์์ธํ ๊ฐ์ด๋๊ฐ ์์ผ๋ฉฐ, ์ด ์์ ์ ์ ํํ ๋์ผํ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ฅผ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์๋ ๊ฐ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ (480, 480) ํฌ๊ธฐ๋ก ์กฐ์ ํ๊ณ , ์ข์ฐ๋ก ๋ค์ง๊ณ , ๋ฐ๊ธฐ๋ฅผ ๋์ด๋ ๋์ผํ ์ ๊ทผ๋ฒ์ ์ ์ฉํฉ๋๋ค:
>>> import albumentations
>>> import numpy as np
>>> import torch
>>> transform = albumentations.Compose(
... [
... albumentations.Resize(480, 480),
... albumentations.HorizontalFlip(p=1.0),
... albumentations.RandomBrightnessContrast(p=1.0),
... ],
... bbox_params=albumentations.BboxParams(format="coco", label_fields=["category"]),
... )
์ด๋ฏธ์ง ํ๋ก์ธ์๋ ์ด๋
ธํ
์ด์
์ด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ํ์์ผ ๊ฒ์ผ๋ก ์์ํฉ๋๋ค: {'image_id': int, 'annotations': List[Dict]}, ์ฌ๊ธฐ์ ๊ฐ ๋์
๋๋ฆฌ๋ COCO ๊ฐ์ฒด ์ด๋
ธํ
์ด์
์
๋๋ค. ๋จ์ผ ์์ ์ ๋ํด ์ด๋
ธํ
์ด์
์ ํ์์ ๋ค์ ์ง์ ํ๋ ํจ์๋ฅผ ์ถ๊ฐํด ๋ณด๊ฒ ์ต๋๋ค:
>>> def formatted_anns(image_id, category, area, bbox):
... annotations = []
... for i in range(0, len(category)):
... new_ann = {
... "image_id": image_id,
... "category_id": category[i],
... "isCrowd": 0,
... "area": area[i],
... "bbox": list(bbox[i]),
... }
... annotations.append(new_ann)
... return annotations
์ด์ ์ด๋ฏธ์ง์ ์ด๋ ธํ ์ด์ ์ ์ฒ๋ฆฌ ๋ณํ์ ๊ฒฐํฉํ์ฌ ์์ ๋ฐฐ์น์ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค:
>>> # transforming a batch
>>> def transform_aug_ann(examples):
... image_ids = examples["image_id"]
... images, bboxes, area, categories = [], [], [], []
... for image, objects in zip(examples["image"], examples["objects"]):
... image = np.array(image.convert("RGB"))[:, :, ::-1]
... out = transform(image=image, bboxes=objects["bbox"], category=objects["category"])
... area.append(objects["area"])
... images.append(out["image"])
... bboxes.append(out["bboxes"])
... categories.append(out["category"])
... targets = [
... {"image_id": id_, "annotations": formatted_anns(id_, cat_, ar_, box_)}
... for id_, cat_, ar_, box_ in zip(image_ids, categories, area, bboxes)
... ]
... return image_processor(images=images, annotations=targets, return_tensors="pt")
์ด์ ๋จ๊ณ์์ ๋ง๋ ์ ์ฒ๋ฆฌ ํจ์๋ฅผ ๐ค Datasets์ [~datasets.Dataset.with_transform] ๋ฉ์๋๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ ์ ์ฒด์ ์ ์ฉํฉ๋๋ค.
์ด ๋ฉ์๋๋ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ์์๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ฌ ๋๋ง๋ค ์ ์ฒ๋ฆฌ ํจ์๋ฅผ ์ ์ฉํฉ๋๋ค.
์ด ์์ ์์๋ ์ ์ฒ๋ฆฌ ํ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์์ ์์ ํ๋๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์์ ๋ณํ ํ ๋ชจ์์ด ์ด๋ป๊ฒ ๋๋์ง ํ์ธํด ๋ณผ ์ ์์ต๋๋ค.
์ด๋, pixel_values ํ
์, pixel_mask ํ
์, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ labels๋ก ๊ตฌ์ฑ๋ ํ
์๊ฐ ์์ด์ผ ํฉ๋๋ค.
>>> cppe5["train"] = cppe5["train"].with_transform(transform_aug_ann)
>>> cppe5["train"][15]
{'pixel_values': tensor([[[ 0.9132, 0.9132, 0.9132, ..., -1.9809, -1.9809, -1.9809],
[ 0.9132, 0.9132, 0.9132, ..., -1.9809, -1.9809, -1.9809],
[ 0.9132, 0.9132, 0.9132, ..., -1.9638, -1.9638, -1.9638],
...,
[-1.5699, -1.5699, -1.5699, ..., -1.9980, -1.9980, -1.9980],
[-1.5528, -1.5528, -1.5528, ..., -1.9980, -1.9809, -1.9809],
[-1.5528, -1.5528, -1.5528, ..., -1.9980, -1.9809, -1.9809]],
[[ 1.3081, 1.3081, 1.3081, ..., -1.8431, -1.8431, -1.8431],
[ 1.3081, 1.3081, 1.3081, ..., -1.8431, -1.8431, -1.8431],
[ 1.3081, 1.3081, 1.3081, ..., -1.8256, -1.8256, -1.8256],
...,
[-1.3179, -1.3179, -1.3179, ..., -1.8606, -1.8606, -1.8606],
[-1.3004, -1.3004, -1.3004, ..., -1.8606, -1.8431, -1.8431],
[-1.3004, -1.3004, -1.3004, ..., -1.8606, -1.8431, -1.8431]],
[[ 1.4200, 1.4200, 1.4200, ..., -1.6476, -1.6476, -1.6476],
[ 1.4200, 1.4200, 1.4200, ..., -1.6476, -1.6476, -1.6476],
[ 1.4200, 1.4200, 1.4200, ..., -1.6302, -1.6302, -1.6302],
...,
[-1.0201, -1.0201, -1.0201, ..., -1.5604, -1.5604, -1.5604],
[-1.0027, -1.0027, -1.0027, ..., -1.5604, -1.5430, -1.5430],
[-1.0027, -1.0027, -1.0027, ..., -1.5604, -1.5430, -1.5430]]]),
'pixel_mask': tensor([[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
...,
[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1],
[1, 1, 1, ..., 1, 1, 1]]),
'labels': {'size': tensor([800, 800]), 'image_id': tensor([756]), 'class_labels': tensor([4]), 'boxes': tensor([[0.7340, 0.6986, 0.3414, 0.5944]]), 'area': tensor([519544.4375]), 'iscrowd': tensor([0]), 'orig_size': tensor([480, 480])}}
๊ฐ๊ฐ์ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ฑ๊ณต์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํ๊ณ ์ด๋ฏธ์ง์ ์ด๋
ธํ
์ด์
์ ์ค๋นํ์ต๋๋ค.
๊ทธ๋ฌ๋ ์ ์ฒ๋ฆฌ๋ ์์ง ๋๋์ง ์์์ต๋๋ค. ๋ง์ง๋ง ๋จ๊ณ๋ก, ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ๋ฐฐ์น๋ก ๋ง๋ค ์ฌ์ฉ์ ์ ์ collate_fn์ ์์ฑํฉ๋๋ค.
ํด๋น ๋ฐฐ์น์์ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ด๋ฏธ์ง์ ์ด๋ฏธ์ง(ํ์ฌ pixel_values ์ธ)๋ฅผ ํจ๋ํ๊ณ , ์ค์ ํฝ์
(1)๊ณผ ํจ๋ฉ(0)์ ๋ํ๋ด๊ธฐ ์ํด ๊ทธ์ ํด๋นํ๋ ์๋ก์ด pixel_mask๋ฅผ ์์ฑํด์ผ ํฉ๋๋ค.
>>> def collate_fn(batch):
... pixel_values = [item["pixel_values"] for item in batch]
... encoding = image_processor.pad(pixel_values, return_tensors="pt")
... labels = [item["labels"] for item in batch]
... batch = {}
... batch["pixel_values"] = encoding["pixel_values"]
... batch["pixel_mask"] = encoding["pixel_mask"]
... batch["labels"] = labels
... return batch
DETR ๋ชจ๋ธ ํ์ต์ํค๊ธฐ [[training-the-DETR-model]]
์ด์ ์น์ ์์ ๋๋ถ๋ถ์ ์์ ์ ์ํํ์ฌ ์ด์ ๋ชจ๋ธ์ ํ์ตํ ์ค๋น๊ฐ ๋์์ต๋๋ค! ์ด ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ์ด๋ฏธ์ง๋ ๋ฆฌ์ฌ์ด์ฆ ํ์๋ ์ฌ์ ํ ์ฉ๋์ด ํฌ๊ธฐ ๋๋ฌธ์, ์ด ๋ชจ๋ธ์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ์ ํ๋ ค๋ฉด ์ ์ด๋ ํ๋์ GPU๊ฐ ํ์ํฉ๋๋ค.
ํ์ต์ ๋ค์์ ๋จ๊ณ๋ฅผ ์ํํฉ๋๋ค:
- [
AutoModelForObjectDetection]์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ์ ์ฒ๋ฆฌ์ ๋์ผํ ์ฒดํฌํฌ์ธํธ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ์ ธ์ต๋๋ค. - [
TrainingArguments]์์ ํ์ต ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ฅผ ์ ์ํฉ๋๋ค. - ๋ชจ๋ธ, ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ, ์ด๋ฏธ์ง ํ๋ก์ธ์ ๋ฐ ๋ฐ์ดํฐ ์ฝ๋ ์ดํฐ์ ํจ๊ป [
Trainer]์ ํ๋ จ ์ธ์๋ฅผ ์ ๋ฌํฉ๋๋ค. - [
~Trainer.train]๋ฅผ ํธ์ถํ์ฌ ๋ชจ๋ธ์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ์ ํฉ๋๋ค.
์ ์ฒ๋ฆฌ์ ์ฌ์ฉํ ์ฒดํฌํฌ์ธํธ์ ๋์ผํ ์ฒดํฌํฌ์ธํธ์์ ๋ชจ๋ธ์ ๊ฐ์ ธ์ฌ ๋, ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ์ ๋ฉํ๋ฐ์ดํฐ์์ ๋ง๋ label2id์ id2label ๋งคํ์ ์ ๋ฌํด์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ํ, ignore_mismatched_sizes=True๋ฅผ ์ง์ ํ์ฌ ๊ธฐ์กด ๋ถ๋ฅ ํค๋(๋ชจ๋ธ์์ ๋ถ๋ฅ์ ์ฌ์ฉ๋๋ ๋ง์ง๋ง ๋ ์ด์ด)๋ฅผ ์ ๋ถ๋ฅ ํค๋๋ก ๋์ฒดํฉ๋๋ค.
>>> from transformers import AutoModelForObjectDetection
>>> model = AutoModelForObjectDetection.from_pretrained(
... checkpoint,
... id2label=id2label,
... label2id=label2id,
... ignore_mismatched_sizes=True,
... )
[TrainingArguments]์์ output_dir์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ชจ๋ธ์ ์ ์ฅํ ์์น๋ฅผ ์ง์ ํ ๋ค์, ํ์์ ๋ฐ๋ผ ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ฅผ ๊ตฌ์ฑํ์ธ์.
์ฌ์ฉํ์ง ์๋ ์ด์ ์ ๊ฑฐํ์ง ์๋๋ก ์ฃผ์ํด์ผ ํฉ๋๋ค. ๋ง์ฝ remove_unused_columns๊ฐ True์ผ ๊ฒฝ์ฐ ์ด๋ฏธ์ง ์ด์ด ์ญ์ ๋ฉ๋๋ค.
์ด๋ฏธ์ง ์ด์ด ์๋ ๊ฒฝ์ฐ pixel_values๋ฅผ ์์ฑํ ์ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ remove_unused_columns๋ฅผ False๋ก ์ค์ ํด์ผ ํฉ๋๋ค.
๋ชจ๋ธ์ Hub์ ์
๋ก๋ํ์ฌ ๊ณต์ ํ๋ ค๋ฉด push_to_hub๋ฅผ True๋ก ์ค์ ํ์ญ์์ค(ํ๊น
ํ์ด์ค์ ๋ก๊ทธ์ธํ์ฌ ๋ชจ๋ธ์ ์
๋ก๋ํด์ผ ํฉ๋๋ค).
>>> from transformers import TrainingArguments
>>> training_args = TrainingArguments(
... output_dir="detr-resnet-50_finetuned_cppe5",
... per_device_train_batch_size=8,
... num_train_epochs=10,
... fp16=True,
... save_steps=200,
... logging_steps=50,
... learning_rate=1e-5,
... weight_decay=1e-4,
... save_total_limit=2,
... remove_unused_columns=False,
... push_to_hub=True,
... )
๋ง์ง๋ง์ผ๋ก model, training_args, collate_fn, image_processor์ ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ(cppe5)๋ฅผ ๋ชจ๋ ๊ฐ์ ธ์จ ํ, [~transformers.Trainer.train]๋ฅผ ํธ์ถํฉ๋๋ค.
>>> from transformers import Trainer
>>> trainer = Trainer(
... model=model,
... args=training_args,
... data_collator=collate_fn,
... train_dataset=cppe5["train"],
... processing_class=image_processor,
... )
>>> trainer.train()
training_args์์ push_to_hub๋ฅผ True๋ก ์ค์ ํ ๊ฒฝ์ฐ, ํ์ต ์ฒดํฌํฌ์ธํธ๋ ํ๊น
ํ์ด์ค ํ๋ธ์ ์
๋ก๋๋ฉ๋๋ค.
ํ์ต ์๋ฃ ํ, [~transformers.Trainer.push_to_hub] ๋ฉ์๋๋ฅผ ํธ์ถํ์ฌ ์ต์ข
๋ชจ๋ธ์ ํ๊น
ํ์ด์ค ํ๋ธ์ ์
๋ก๋ํฉ๋๋ค.
>>> trainer.push_to_hub()
ํ๊ฐํ๊ธฐ [[evaluate]]
๊ฐ์ฒด ํ์ง ๋ชจ๋ธ์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์ผ๋ จ์ COCO-์คํ์ผ ์งํ๋ก ํ๊ฐ๋ฉ๋๋ค.
๊ธฐ์กด์ ๊ตฌํ๋ ํ๊ฐ ์งํ ์ค ํ๋๋ฅผ ์ฌ์ฉํ ์๋ ์์ง๋ง, ์ฌ๊ธฐ์์๋ ํ๊น
ํ์ด์ค ํ๋ธ์ ํธ์ํ ์ต์ข
๋ชจ๋ธ์ ํ๊ฐํ๋ ๋ฐ torchvision์์ ์ ๊ณตํ๋ ํ๊ฐ ์งํ๋ฅผ ์ฌ์ฉํฉ๋๋ค.
torchvision ํ๊ฐ์(evaluator)๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ค๋ฉด ์ค์ธก๊ฐ์ธ COCO ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ฅผ ์ค๋นํด์ผ ํฉ๋๋ค.
COCO ๋ฐ์ดํฐ ์ธํธ๋ฅผ ๋น๋ํ๋ API๋ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ํน์ ํ์์ผ๋ก ์ ์ฅํด์ผ ํ๋ฏ๋ก, ๋จผ์ ์ด๋ฏธ์ง์ ์ด๋
ธํ
์ด์
์ ๋์คํฌ์ ์ ์ฅํด์ผ ํฉ๋๋ค.
ํ์ต์ ์ํด ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ์ค๋นํ ๋์ ๋ง์ฐฌ๊ฐ์ง๋ก, cppe5["test"]์์์ ์ด๋
ธํ
์ด์
์ ํฌ๋งท์ ๋ง์ถฐ์ผ ํฉ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ด๋ฏธ์ง๋ ๊ทธ๋๋ก ์ ์งํด์ผ ํฉ๋๋ค.
ํ๊ฐ ๋จ๊ณ๋ ์ฝ๊ฐ์ ์์
์ด ํ์ํ์ง๋ง, ํฌ๊ฒ ์ธ ๊ฐ์ง ์ฃผ์ ๋จ๊ณ๋ก ๋๋ ์ ์์ต๋๋ค.
๋จผ์ , cppe5["test"] ์ธํธ๋ฅผ ์ค๋นํฉ๋๋ค: ์ด๋
ธํ
์ด์
์ ํฌ๋งท์ ๋ง๊ฒ ๋ง๋ค๊ณ ๋ฐ์ดํฐ๋ฅผ ๋์คํฌ์ ์ ์ฅํฉ๋๋ค.
>>> import json
>>> # format annotations the same as for training, no need for data augmentation
>>> def val_formatted_anns(image_id, objects):
... annotations = []
... for i in range(0, len(objects["id"])):
... new_ann = {
... "id": objects["id"][i],
... "category_id": objects["category"][i],
... "iscrowd": 0,
... "image_id": image_id,
... "area": objects["area"][i],
... "bbox": objects["bbox"][i],
... }
... annotations.append(new_ann)
... return annotations
>>> # Save images and annotations into the files torchvision.datasets.CocoDetection expects
>>> def save_cppe5_annotation_file_images(cppe5):
... output_json = {}
... path_output_cppe5 = f"{os.getcwd()}/cppe5/"
... if not os.path.exists(path_output_cppe5):
... os.makedirs(path_output_cppe5)
... path_anno = os.path.join(path_output_cppe5, "cppe5_ann.json")
... categories_json = [{"supercategory": "none", "id": id, "name": id2label[id]} for id in id2label]
... output_json["images"] = []
... output_json["annotations"] = []
... for example in cppe5:
... ann = val_formatted_anns(example["image_id"], example["objects"])
... output_json["images"].append(
... {
... "id": example["image_id"],
... "width": example["image"].width,
... "height": example["image"].height,
... "file_name": f"{example['image_id']}.png",
... }
... )
... output_json["annotations"].extend(ann)
... output_json["categories"] = categories_json
... with open(path_anno, "w") as file:
... json.dump(output_json, file, ensure_ascii=False, indent=4)
... for im, img_id in zip(cppe5["image"], cppe5["image_id"]):
... path_img = os.path.join(path_output_cppe5, f"{img_id}.png")
... im.save(path_img)
... return path_output_cppe5, path_anno
๋ค์์ผ๋ก, cocoevaluator์ ํจ๊ป ์ฌ์ฉํ ์ ์๋ CocoDetection ํด๋์ค์ ์ธ์คํด์ค๋ฅผ ์ค๋นํฉ๋๋ค.
>>> import torchvision
>>> class CocoDetection(torchvision.datasets.CocoDetection):
... def __init__(self, img_folder, image_processor, ann_file):
... super().__init__(img_folder, ann_file)
... self.image_processor = image_processor
... def __getitem__(self, idx):
... # read in PIL image and target in COCO format
... img, target = super(CocoDetection, self).__getitem__(idx)
... # preprocess image and target: converting target to DETR format,
... # resizing + normalization of both image and target)
... image_id = self.ids[idx]
... target = {"image_id": image_id, "annotations": target}
... encoding = self.image_processor(images=img, annotations=target, return_tensors="pt")
... pixel_values = encoding["pixel_values"].squeeze() # remove batch dimension
... target = encoding["labels"][0] # remove batch dimension
... return {"pixel_values": pixel_values, "labels": target}
>>> im_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("devonho/detr-resnet-50_finetuned_cppe5")
>>> path_output_cppe5, path_anno = save_cppe5_annotation_file_images(cppe5["test"])
>>> test_ds_coco_format = CocoDetection(path_output_cppe5, im_processor, path_anno)
๋ง์ง๋ง์ผ๋ก, ํ๊ฐ ์งํ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์์ ํ๊ฐ๋ฅผ ์คํํฉ๋๋ค.
>>> import evaluate
>>> from tqdm import tqdm
>>> model = AutoModelForObjectDetection.from_pretrained("devonho/detr-resnet-50_finetuned_cppe5")
>>> module = evaluate.load("ybelkada/cocoevaluate", coco=test_ds_coco_format.coco)
>>> val_dataloader = torch.utils.data.DataLoader(
... test_ds_coco_format, batch_size=8, shuffle=False, num_workers=4, collate_fn=collate_fn
... )
>>> with torch.no_grad():
... for idx, batch in enumerate(tqdm(val_dataloader)):
... pixel_values = batch["pixel_values"]
... pixel_mask = batch["pixel_mask"]
... labels = [
... {k: v for k, v in t.items()} for t in batch["labels"]
... ] # these are in DETR format, resized + normalized
... # forward pass
... outputs = model(pixel_values=pixel_values, pixel_mask=pixel_mask)
... orig_target_sizes = torch.stack([target["orig_size"] for target in labels], dim=0)
... results = im_processor.post_process(outputs, orig_target_sizes) # convert outputs of model to Pascal VOC format (xmin, ymin, xmax, ymax)
... module.add(prediction=results, reference=labels)
... del batch
>>> results = module.compute()
>>> print(results)
Accumulating evaluation results...
DONE (t=0.08s).
IoU metric: bbox
Average Precision (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= all | maxDets=100 ] = 0.352
Average Precision (AP) @[ IoU=0.50 | area= all | maxDets=100 ] = 0.681
Average Precision (AP) @[ IoU=0.75 | area= all | maxDets=100 ] = 0.292
Average Precision (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.168
Average Precision (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.208
Average Precision (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.429
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= all | maxDets= 1 ] = 0.274
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= all | maxDets= 10 ] = 0.484
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= all | maxDets=100 ] = 0.501
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.191
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.323
Average Recall (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.590
์ด๋ฌํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ [~transformers.TrainingArguments]์ ํ์ดํผํ๋ผ๋ฏธํฐ๋ฅผ ์กฐ์ ํ์ฌ ๋์ฑ ๊ฐ์ ๋ ์ ์์ต๋๋ค. ํ๋ฒ ์๋ํด ๋ณด์ธ์!
์ถ๋ก ํ๊ธฐ [[inference]]
DETR ๋ชจ๋ธ์ ๋ฏธ์ธ ์กฐ์ ๋ฐ ํ๊ฐํ๊ณ , ํ๊น ํ์ด์ค ํ๋ธ์ ์ ๋ก๋ ํ์ผ๋ฏ๋ก ์ถ๋ก ์ ์ฌ์ฉํ ์ ์์ต๋๋ค.
๋ฏธ์ธ ์กฐ์ ๋ ๋ชจ๋ธ์ ์ถ๋ก ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฐ์ฅ ๊ฐ๋จํ ๋ฐฉ๋ฒ์ [pipeline]์์ ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์
๋๋ค.
๋ชจ๋ธ๊ณผ ํจ๊ป ๊ฐ์ฒด ํ์ง๋ฅผ ์ํ ํ์ดํ๋ผ์ธ์ ์ธ์คํด์คํํ๊ณ , ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๋ฌํ์ธ์:
>>> from transformers import pipeline
>>> import requests
>>> url = "https://i.imgur.com/2lnWoly.jpg"
>>> image = Image.open(requests.get(url, stream=True).raw)
>>> obj_detector = pipeline("object-detection", model="devonho/detr-resnet-50_finetuned_cppe5")
>>> obj_detector(image)
๋ง์ฝ ์ํ๋ค๋ฉด ์๋์ผ๋ก pipeline์ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์ฌํํ ์ ์์ต๋๋ค:
>>> image_processor = AutoImageProcessor.from_pretrained("devonho/detr-resnet-50_finetuned_cppe5")
>>> model = AutoModelForObjectDetection.from_pretrained("devonho/detr-resnet-50_finetuned_cppe5")
>>> with torch.no_grad():
... inputs = image_processor(images=image, return_tensors="pt")
... outputs = model(**inputs)
... target_sizes = torch.tensor([image.size[::-1]])
... results = image_processor.post_process_object_detection(outputs, threshold=0.5, target_sizes=target_sizes)[0]
>>> for score, label, box in zip(results["scores"], results["labels"], results["boxes"]):
... box = [round(i, 2) for i in box.tolist()]
... print(
... f"Detected {model.config.id2label[label.item()]} with confidence "
... f"{round(score.item(), 3)} at location {box}"
... )
Detected Coverall with confidence 0.566 at location [1215.32, 147.38, 4401.81, 3227.08]
Detected Mask with confidence 0.584 at location [2449.06, 823.19, 3256.43, 1413.9]
๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ์๊ฐํํ๊ฒ ์ต๋๋ค:
>>> draw = ImageDraw.Draw(image)
>>> for score, label, box in zip(results["scores"], results["labels"], results["boxes"]):
... box = [round(i, 2) for i in box.tolist()]
... x, y, x2, y2 = tuple(box)
... draw.rectangle((x, y, x2, y2), outline="red", width=1)
... draw.text((x, y), model.config.id2label[label.item()], fill="white")
>>> image