semantic-segmentation

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941 163 简单 1 次阅读 1周前MIT图像语言模型数据工具开发框架
AI 解读 由 AI 自动生成,仅供参考

semantic-segmentation 是一个基于 PyTorch 构建的开源项目,旨在提供易于使用且可高度定制的先进语义分割模型。它主要解决了开发者在复现前沿算法、适配自定义数据集以及部署多格式模型时面临的复杂流程问题,让高精度的图像像素级分类任务变得更加简单高效。

该项目非常适合计算机视觉领域的研究人员、算法工程师及深度学习开发者使用。无论是进行场景解析、人体与面部分析,还是未来拓展至医疗影像处理,用户都能在此找到合适的解决方案。其核心技术亮点在于集成了 20 多种主流数据集和 15 余种先进的骨干网络(如 ConvNeXt、PVTv2、VAN 等),并支持 FPN、SegFormer 等 10 多种顶尖分割架构。此外,semantic-segmentation 不仅提供丰富的预训练模型参考,还具备强大的工程化能力,支持将模型一键导出为 ONNX、TFLite 及 OpenVINO 格式,便于在不同硬件平台上进行推理部署。项目计划于 2024 年 5 月迎来重大更新,将进一步优化训练管线并简化自定义数据的接入流程,是探索传统高精度分割任务的理想工具库。

使用场景

某自动驾驶初创公司的算法团队正致力于提升车辆对复杂城市道路环境的感知能力,需要快速验证多种前沿分割模型以识别车道线、行人及障碍物。

没有 semantic-segmentation 时

  • 模型复现成本高昂:团队成员需手动从不同论文仓库拼凑代码,花费数周时间调试 ResNet、MobileNet 等骨干网络与 FPN、UPerNet 等分割头的兼容性,极易出错。
  • 数据适配困难:面对自采的私有路测数据,缺乏统一的预处理和增强流程,每次更换数据集都要重写大量数据加载代码,难以利用官方提供的 20+ 数据集经验。
  • 部署验证周期长:训练好的 PyTorch 模型无法直接导出为 ONNX 或 TFLite 格式,需额外开发转换脚本才能在嵌入式车机上进行推理测试,严重拖慢迭代节奏。
  • 性能基线缺失:缺乏预训练的 SOTA 模型作为基准,难以量化新改进策略的实际增益,导致研发方向盲目。

使用 semantic-segmentation 后

  • 即插即用架构:直接调用库中集成的 15+ 种 SOTA 骨干网络和 10+ 种分割头,通过简单配置即可组合出 SegFormer 或 BiSeNetv2 等先进模型,将实验搭建时间从数周缩短至数小时。
  • 自定义数据无缝接入:利用其提供的自定义数据集教程和标准化 torchvisionv2 增强接口,快速完成私有路测数据的清洗与加载,显著降低数据工程门槛。
  • 多端一键导出:借助内置的导出功能,将训练好的模型一键转换为 ONNX、TFLite 或 OpenVINO 格式,直接在边缘设备上完成推理验证,实现端到端高效闭环。
  • 权威基线参考:直接使用库中提供的高质量预训练模型作为起点,快速建立性能基准,让团队能专注于针对特定场景的微调与优化。

semantic-segmentation 通过提供模块化、标准化的全链路解决方案,让研发团队从繁琐的代码工程中解放出来,专注于核心算法的创新与落地。

运行环境要求

操作系统
  • 未说明
GPU
  • 训练多 GPU 支持 (DDP),具体型号和显存未说明
  • 推理支持 CPU 或 GPU
内存

未说明

依赖
notes该项目支持分布式训练 (DDP);提供将模型导出为 ONNX、CoreML、OpenVINO 和 TFLite 的功能(其中 OpenVINO 和 TFLite 需借助外部库 torch_optimize);README 提到项目正在进行重大重构,预计 2024 年 5 月发布新版本,当前部分功能(如部分数据集和模型)可能会被精简或替换为 torchvision v2 的变换。
python>=3.6
torch>=1.8.1
torchvision>=0.9.1
semantic-segmentation hero image

快速开始

语义分割

易于使用且可定制的 SOTA 语义分割模型,配备丰富的数据集,基于 PyTorch 实现。

在 Colab 中打开

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重大重构!敬请期待...

自 2022 年以来,许多内容都发生了变化,如今甚至出现了开放世界分割模型(Segment Anything)。然而,传统分割模型在高精度和定制化应用场景中仍然需求旺盛。本仓库将根据新的 PyTorch 版本、更新的模型以及如何使用自定义数据集等文档进行持续更新。

预计发布时间 -> 2024 年 5 月

计划新增功能:

  • 重新设计整个训练流程
  • 基线预训练模型
  • 新的更新思路
  • 易于与 SOTA 主干网络集成(附教程)
  • 自定义数据集教程
  • 分布式训练

当前将被移除的功能:

  • 提供的数据集数量将减少。取而代之的是保留具有代表性的数据集,并提供自定义数据集的使用教程。
  • 提供的模型数量也将减少。取而代之的是保留有价值的技巧和模块,这些技巧和模块可以轻松地集成到任何模型中。
  • 数据增强将替换为官方的 torchvisionv2 转换工具。
  • 其他框架之间的转换与推理。

功能特性

  • 适用于以下任务:
    • 场景解析
    • 人体解析
    • 人脸解析
    • 医学图像分割(即将推出)
  • 20+ 数据集
  • 15+ SOTA 主干网络
  • 10+ SOTA 语义分割模型
  • 支持 PyTorch、ONNX、TFLite、OpenVINO 导出与推理

模型库

支持的主干网络:

支持的头部/方法:

支持的独立模型:

支持的模块:

  • PPM (CVPR 2017)
  • PSA (ArXiv 2021)

有关基准测试和可用的预训练模型,请参阅 MODELS

有关支持的主干网络,请查看 BACKBONES

注意:大多数方法都没有预训练模型。在一个资源有限的仓库中,将不同模型与预训练权重结合在一起并自行重新训练是非常困难的。

支持的数据集

场景解析:

人体解析:

人脸解析:

其他:

有关更多详细信息和数据集准备,请参阅 DATASETS

可用的数据增强(点击展开)

请在此处查看笔记本 aug_test.ipynb,以测试数据增强的效果。

像素级变换:

  • ColorJitter(亮度、对比度、饱和度、色相)
  • Gamma、Sharpness、AutoContrast、Equalize、Posterize
  • GaussianBlur、Grayscale

空间级变换:

  • Affine、RandomRotation
  • HorizontalFlip、VerticalFlip
  • CenterCrop、RandomCrop
  • Pad、ResizePad、Resize
  • RandomResizedCrop

使用方法

安装
  • python >= 3.6
  • torch >= 1.8.1
  • torchvision >= 0.9.1

然后,克隆仓库并安装项目:

$ git clone https://github.com/sithu31296/semantic-segmentation
$ cd semantic-segmentation
$ pip install -e .

配置(点击展开)

configs 目录下创建配置文件。ADE20K 数据集的示例配置文件可在 这里 找到。然后根据需要编辑相关字段。该配置文件适用于所有训练、评估和预测脚本。


训练(点击展开)

使用单个 GPU 训练:

$ python tools/train.py --cfg configs/CONFIG_FILE.yaml

使用多个 GPU 训练时,将配置文件中的 DDP 字段设置为 true,然后运行以下命令:

$ python -m torch.distributed.launch --nproc_per_node=2 --use_env tools/train.py --cfg configs/<CONFIG_FILE_NAME>.yaml

评估(点击展开)

请确保将配置文件中的 MODEL_PATH 设置为你训练好的模型目录。

$ python tools/val.py --cfg configs/<CONFIG_FILE_NAME>.yaml

若需进行多尺度和翻转变换评估,将 MSF 中的 ENABLE 字段设置为 true,然后执行上述相同命令。


推理

进行推理时,请修改配置文件中的以下参数:

  • MODEL >> NAMEBACKBONE 修改为你所需的预训练模型。
  • DATASET >> NAME 修改为与预训练模型对应的数据集名称。
  • TEST >> MODEL_PATH 设置为测试模型的预训练权重路径。
  • TEST >> FILE 修改为你想要测试的文件或图像文件夹路径。
  • 测试结果将保存在 SAVE_DIR 目录中。
## 使用 ADE20K 预训练模型的示例
$ python tools/infer.py --cfg configs/ade20k.yaml

测试结果示例(SegFormer-B2):

test_result


转换为其他框架(ONNX、CoreML、OpenVINO、TFLite)

要转换为 ONNX 和 CoreML,运行以下命令:

$ python tools/export.py --cfg configs/<CONFIG_FILE_NAME>.yaml

要转换为 OpenVINO 和 TFLite,请参阅 torch_optimize


推理(ONNX、OpenVINO、TFLite)
## ONNX 推理
$ python scripts/onnx_infer.py --model <ONNX_MODEL_PATH> --img-path <TEST_IMAGE_PATH>

## OpenVINO 推理
$ python scripts/openvino_infer.py --model <OpenVINO_MODEL_PATH> --img-path <TEST_IMAGE_PATH>

## TFLite 推理
$ python scripts/tflite_infer.py --model <TFLite_MODEL_PATH> --img-path <TEST_IMAGE_PATH>

参考文献(点击展开)

引用(点击展开)
@article{xie2021segformer,
  title={SegFormer: 基于 Transformer 的语义分割的简单高效设计},
  author={Xie, Enze 和 Wang, Wenhai 和 Yu, Zhiding 和 Anandkumar, Anima 和 Alvarez, Jose M 和 Luo, Ping},
  journal={arXiv 预印本 arXiv:2105.15203},
  year={2021}
}

@misc{xiao2018unified,
  title={面向场景理解的统一感知解析}, 
  author={Tete Xiao 和 Yingcheng Liu 和 Bolei Zhou 和 Yuning Jiang 和 Jian Sun},
  year={2018},
  eprint={1807.10221},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@article{hong2021deep,
  title={用于实时且精确的道路场景语义分割的深度双分辨率网络},
  author={Hong, Yuanduo 和 Pan, Huihui 和 Sun, Weichao 和 Jia, Yisong},
  journal={arXiv 预印本 arXiv:2101.06085},
  year={2021}
}

@misc{zhang2021rest,
  title={ResT:一种高效的视觉识别 Transformer}, 
  author={Qinglong Zhang 和 Yubin Yang},
  year={2021},
  eprint={2105.13677},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{huang2021fapn,
  title={FaPN:用于密集图像预测的特征对齐金字塔网络}, 
  author={Shihua Huang 和 Zhichao Lu 和 Ran Cheng 和 Cheng He},
  year={2021},
  eprint={2108.07058},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{wang2021pvtv2,
  title={PVTv2:基于金字塔视觉 Transformer 的改进基线}, 
  author={Wenhai Wang 和 Enze Xie 和 Xiang Li 和 Deng-Ping Fan 和 Kaitao Song 和 Ding Liang 和 Tong Lu 和 Ping Luo 和 Ling Shao},
  year={2021},
  eprint={2106.13797},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@article{Liu2021PSA,
  title={偏振自注意力:迈向高质量的逐像素回归},
  author={Huajun Liu 和 Fuqiang Liu 和 Xinyi Fan 和 Dong Huang},
  journal={Arxiv 预印本 arXiv:2107.00782 },
  year={2021}
}

@misc{chao2019hardnet,
  title={HarDNet:一种低内存占用的轻量级网络}, 
  author={Ping Chao 和 Chao-Yang Kao 和 Yu-Shan Ruan 和 Chien-Hsiang Huang 和 Youn-Long Lin},
  year={2019},
  eprint={1909.00948},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@inproceedings{sfnet,
  title={用于快速准确场景解析的语义流},
  author={Li, Xiangtai 和 You, Ansheng 和 Zhu, Zhen 和 Zhao, Houlong 和 Yang, Maoke 和 Yang, Kuiyuan 和 Tong, Yunhai},
  booktitle={ECCV},
  year={2020}
}

@article{Li2020SRNet,
  title={通过挤压推理实现高效场景理解},
  author={Xiangtai Li 和 Xia Li 和 Ansheng You 和 Li Zhang 和 Guang-Liang Cheng 和 Kuiyuan Yang 和 Y. Tong 和 Zhouchen Lin},
  journal={ArXiv},
  year={2020},
  volume={abs/2011.03308}
}

@ARTICLE{Yucondnet21,
  author={Yu, Changqian 和 Shao, Yuanjie 和 Gao, Changxin 和 Sang, Nong},
  journal={IEEE 信号处理快报}, 
  title={CondNet:用于场景分割的条件分类器}, 
  year={2021},
  volume={28},
  number={},
  pages={758-762},
  doi={10.1109/LSP.2021.3070472}
}

@misc{yan2022lawin,
  title={Lawin Transformer:通过大窗口注意力机制结合多尺度表征提升语义分割 Transformer 性能}, 
  author={Haotian Yan 和 Chuang Zhang 和 Ming Wu},
  year={2022},
  eprint={2201.01615},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{yu2021metaformer,
  title={MetaFormer 才是你真正需要的视觉模型}, 
  author={Weihao Yu 和 Mi Luo 和 Pan Zhou 和 Chenyang Si 和 Yichen Zhou 和 Xinchao Wang 和 Jiashi Feng 和 Shuicheng Yan},
  year={2021},
  eprint={2111.11418},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{wightman2021resnet,
  title={ResNet 卷土重来:timm 中改进的训练方法}, 
  author={Ross Wightman 和 Hugo Touvron 和 Hervé Jégou},
  year={2021},
  eprint={2110.00476},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{liu2022convnet,
  title={面向 2020 年代的卷积神经网络}, 
  author={Zhuang Liu 和 Hanzi Mao 和 Chao-Yuan Wu 和 Christoph Feichtenhofer 和 Trevor Darrell 和 Saining Xie},
  year={2022},
  eprint={2201.03545},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

@misc{li2022uniformer,
  title={UniFormer:统一卷积与自注意力的视觉识别模型}, 
  author={Kunchang Li 和 Yali Wang 和 Junhao Zhang 和 Peng Gao 和 Guanglu Song 和 Yu Liu 和 Hongsheng Li 和 Yu Qiao},
  year={2022},
  eprint={2201.09450},
  archivePrefix={arXiv},
  primaryClass={cs.CV}
}

版本历史

v0.2.62021/09/24
v0.2.52021/09/12
v0.2.02021/08/25
v0.1.02021/08/06

常见问题

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