【数据相关】目标检测中的数据标注及格式转换代码

在目标检测中有很多常用的数据标注工具，如LabelImg、Labelme等等，经过标注生成的格式各不相同，但基本符合几大数据集的标注格式。

本文用来介绍目标检测中常见的几种数据格式，以及格式之间的相互转换代码。

1、数据格式

我之前整理了图像分类和目标检测领域常用的数据集，链接如下：

下图也给出了常用的数据集，本文主要关注PASCAL VOC、ImageNet和COCO的标注形式，其中PASCAL VOC和ImageNet使用同样的xml标注格式，COCO为json标注格式。

1.1 PASCAL VOC（xml，csv）

PASCAL VOC挑战赛（The PASCAL Visual Object Classes ）是计算机视觉领域最著名的竞赛之一，该竞赛始于2005年，于2012年举办了最后一届。

PASCAL VOC目标检测任务中所使用的的数据集和标注格式为xml，每张图片对应一个xml格式的标注文件。以一个xml文件为例：

xml文件中给出了：图片名称、图像尺寸、标注矩形框坐标、目标物类别、遮挡程度和辨别难度等信息。

<annotation>
    <folder>VOC2007</folder>
    <filename>test100.mp4_3380.jpeg</filename>
    <size>
        <width>1280</width>    <!--图像尺寸-->
        <height>720</height>
        <depth>3</depth>
    </size>
    <object>
        <name>banana</name>   <!--目标类别-->
        <bndbox>                <!--GT矩形框坐标-->
            <xmin>549</xmin>
            <xmax>715</xmax>
            <ymin>257</ymin>
            <ymax>289</ymax>
        </bndbox>
        <truncated>0</truncated>  <!--物体是否被遮挡（>15%）-->
        <difficult>0</difficult>  <！--物体是否难以辨别，主要指需结合背景才能判断出类别的物体-->
    </object>
    <segmented>0</segmented>   <!--是否有分割label-->
</annotation>

由于标注文件是每个图像对应一个xml文件，在训练时首先需要将xml文件转为一个统一的csv文件，格式转换代码最后给出。

转换后的数据集为以下格式：

csv/
- annotation.csv
- images/
  - image_1.jpg
  - image_2.jpg
  - ...

annotation.csv的形式为：

/path/to/image,xmin,ymin,xmax,ymax,class

1.2 COCO（json）

COCO数据集是微软构建的一个数据集，其中包括detection, segmentation, keypoints等任务。从前面的图片也可以看出，COCO数据集的类别总数虽然没有 ImageNet 中用于detection的类别总数多，但是每个类别的实例目标总数要比PASCAL和ImageNet都要多。

使用labelme等标注工具进行标注，同样是一张图片对应一个json文件json格式如下：

{
  "version": "3.16.7",
  "flags": {},
  "shapes": [
    {
      "label": "scratches",
      "line_color": null,
      "fill_color": null,
      "points": [
        [
          0.6363636363636402,
          96.2809917355372
        ],
        [
          199,
          123
        ]
      ],
      "shape_type": "rectangle",
      "flags": {}
    }
  ],
  "lineColor": [
    0,
    255,
    0,
    128
  ],
  "fillColor": [
    255,
    0,
    0,
    128
  ],
  "imagePath": "JPEGImages\scratches_100.jpg",
  "imageData": "<----太长省略了---->",
  "imageHeight": 200,
  "imageWidth": 200
}

在训练时，需要将labelme标注的json文件转换成统一的COCOjson文件，注意这两种json格式是有很大差异的。COCO的json文件由以下五个字段组成：

{
    "info": info,
    "licenses": [license],
    "images": [image],
    "annotations": [annotation],
    "categories": [category]
}

info和licenses字段的内容一般不太关注

images字段是包含了多个image信息的序列，例如下面的这个images包含了4个images的信息，每个图片唯一对应一个id

"images": [
    {
      "height": 200,
      "width": 200,
      "id": 0,
      "file_name": "scratches_30.jpg"
    },
    {
      "height": 200,
      "width": 200,
      "id": 1,
      "file_name": "scratches_229.jpg"
    },
    {
      "height": 200,
      "width": 200,
      "id": 2,
      "file_name": "scratches_109.jpg"
    },
    {
      "height": 200,
      "width": 200,
      "id": 3,
      "file_name": "scratches_232.jpg"
    }

annotations字段是包含多个annotation实例的一个列表，以一个annotation实例为例，内容包括图像id，目标物类别category_id，标注框的坐标信息

"annotations": [
    {
      "id": 0,
      "image_id": 0,
      "category_id": 1,
      "segmentation": [
        [
          14,
          1,
          14,
          37.0,
          14,
          73,
          24.0,
          73,
          34,
          73,
          34,
          37.0,
          34,
          1,
          24.0,
          1
]
      ]}

转换COCO格式的数据集为以下形式：

csv/
- annotation.csv
  - instances_train.json
  - instances_val.json
- images/
  - image_1.jpg
  - image_2.jpg
  - ...

1.3 YOLO（txt）

labelImg等标注工具，既可以标注生成VOC的xml格式，也可以生成YOLO的txt格式。

YOLO的txt标注文件有两部分组成：类别编号和矩形框坐标。

类别编号：如果都是实现目标检测功能的话，那么所有的类别编号均为0。

矩形框坐标：矩形框坐标为归一化之后的信息，从左到右分别为：中心点x坐标、中心点y坐标，矩形框宽度和矩形框高度

0 0.467785 0.486111 0.054398 0.241770
0 0.311728 0.090021 0.030093 0.179012
0 0.077932 0.201132 0.155093 0.308642
0 0.795139 0.281636 0.233796 0.204218

2、格式转换

篇幅有限，格式转换需要的代码和使用指南我整理汇总到了一起。如果有需要，关注我的公众号一刻AI，回复：数据转换 即可获取