使用腾讯云 GPU 学习深度学习系列之六：物体的识别与定位

集智 • 2023-01-03 • 云技术社区 • 457 阅读

这是《使用腾讯云GPU学习深度学习》系列文章的第六篇，本文以如何识别马路上的行人、车辆为主题，介绍了基于 Tensorflow 的 SSD 模型如何应用在物体识别定位项目中。本系列文章主要介绍如何使用腾讯云GPU服务器进行深度学习运算，前面主要介绍原理部分，后期则以实践为主。

往期内容：

我们在第三讲中，提到过如何搭建一个简单的深度神经网络，识别一张图片中的单一物体。进而在上一节中，以车牌为例，谈到如何识别多个物体。

但是实际上，上一讲提到的技术，在实际应用过程中，会遇到问题，就是我们需要识别的物体，未必会给我们机会去“摆拍”。比如对于车牌识别，我们想要的数据是这样的：

但是我们从摄像头拿到的车牌数据，可能是这样的：

这下我们上一讲提到的 “93% 识别准确率”，可能就一点用都没有了，因为我们 不仅要识别目标，更需要对目标进行定位——没有人会帮我们用截图工具从第二张图中“抠图”，得到第一张图中的样式，再给我们去训练深度学习模型。而我们接下来要讲的，就是如何同时实现物体的识别与定位。这里我们以 SSD 模型为例，谈一谈如何在上图中，识别车辆和行人。

1. 物体识别与定位原理

1.1. 思路1——基于网格搜索

首先是物体 识别问题，这里回顾下第三讲最后的 CIFAR-10 分类。

CIFAR-10 给出了物体的截图信息：

下一步可以根据这些截图，训练一个分类器：

model.fit_generator(datagen.flow(X_train, Y_train, batch_size=batch_size),
                    nb_epoch=nb_epoch,
                    validation_data=(X_test, Y_test),
                    callbacks=[tb])

我们训练好分类器 model 之后，可以载入新的图片，用训练好的模型预测分类结果：

# 使用训练好的模型，预测输入图片属于 CIFAR-10 哪个类
import cv2
NEW_IMG_MATRIX = cv2.imread("test.png")
NEW_IMG_MATRIX = cv2.resize(NEW_IMG_MATRIX, (32, 32))
predictions = model.predict(NEW_IMG_MATRIX)

有了分类器，接下来要做的，就是 用分类器扫描整张图像，定位特征位置。这里关键的方法，就是用什么算法扫描，比如可以将图片分成若干网格，用分类器一个格子、一个格子扫描，这种方法有几个问题：

问题1： 目标正好处在两个网格交界处，就会造成分类器的结果在两边都不足够显著，造成漏报（True Negative）。
问题2： 目标过大或过小，导致网格中结果不足够显著，造成漏报。

针对第一点，可以采用相互重叠的网格。比如一个网格大小是 32x32 像素，那么就网格向下移动时，只动 8 个像素，走四步才完全移出以前的网格。针对第二点，可以采用大小网格相互结合的策略，32x32 网格扫完，64x64 网格再扫描一次，16x16 网格也再扫一次。

但是这样会带来其他问题——我们为了保证准确率，对同一张图片扫描次数过多，严重影响了计算速度，造成这种策略 无法做到实时标注。也就是说，如果应用在无人驾驶汽车时，如果前面突然出现一个行人，此时模型一遍一遍扫描整个图片、终于完成标注之后，可能已经是三四秒以后了，此时汽车已经开出去几十米，会造成很大的危险。

1.2. 深度学习框架对网格搜索的改进

于是，为了快速、实时标注图像特征，对于整个识别定位算法，就有了诸多改进方法。

一个最基本的思路是，合理使用卷积神经网络的内部结构，避免重复计算。如前几篇文章所述，用卷积神经网络扫描某一图片时，实际上卷积得到的结果已经存储了不同大小的网格信息，这一过程实际上已经完成了我们上一部分提出的改进措施，如下图所示，我们发现前几层卷积核的结果更关注细节，后面的卷积层结果更加关注整体：

png

对于问题1，如果一个物体位于两个格子的中间，虽然两边都不一定足够显著，但是两边的基本特征如果可以合理组合的话，我们就不需要再扫描一次。而后几层则越来越关注整体，对问题2，目标可能会过大过小，但是特征同样也会留下。也就是说，用卷积神经网络扫描图像过程中，由于深度神经网络本身就有好几层卷积、实际上已经反复多次扫描图像，以上两个问题可以通过合理使用卷积神经网络的中间结果得到解决。

我们先回顾下 SSD 之前的算法，在 SSD 算法之前，MultiBox，FastR-CNN 法都采用了两步的策略，即第一步通过深度神经网络，对潜在的目标物体进行定位，即先产生Box；至于Box 里面的物体如何分类，这里再进行第二步计算。此外第一代的 YOLO 算法可以做到一步完成计算加定位，但是结构中采用了全连接层，而我们在第三讲的 1.3.3. 部分提到过全连接层有很多问题，并且正在逐步被深度神经网络架构“抛弃”。

图片来源山人七深度学习知乎专栏

SSD 就是一种一步完成计算、不采用全连接层的计算架构。一步到位的计算框架可以使计算速度更快，并且由于完全抛弃全连接层，第三讲的 1.3.3. 部分提到全连接层带来的过拟合问题也会得到改善。：

图片来源山人七深度学习知乎专栏

2.SSD 算法原理

构建SSD 的深度神经网络框架

图片来源山人七深度学习知乎专栏

大体思路就是，用VGG 深度神经网络的前五层，在额外多加六层结构。然后提取其中几层进过卷积后的结果，进行网格搜索，找目标特征。

代码：

default_params = SSDParams(
        img_shape=(300, 300),
        num_classes=21,
        no_annotation_label=21,
        feat_layers=['block4', 'block7', 'block8', 'block9', 'block10', 'block11'],
        feat_shapes=[(38, 38), (19, 19), (10, 10), (5, 5), (3, 3), (1, 1)],
        anchor_size_bounds=[0.15, 0.90],
        anchor_sizes=[(21., 45.),
                      (45., 99.),
                      (99., 153.),
                      (153., 207.),
                      (207., 261.),
                      (261., 315.)],
        anchor_ratios=[[2, .5],
                       [2, .5, 3, 1./3],
                       [2, .5, 3, 1./3],
                       [2, .5, 3, 1./3],
                       [2, .5],
                       [2, .5]],
        anchor_steps=[8, 16, 32, 64, 100, 300],
        anchor_offset=0.5,
        normalizations=[20, -1, -1, -1, -1, -1],
        prior_scaling=[0.1, 0.1, 0.2, 0.2]
)

def ssd_net(inputs,
            num_classes=default_params.num_classes,
            feat_layers=default_params.feat_layers,
            anchor_sizes=default_params.anchor_sizes,
            anchor_ratios=default_params.anchor_ratios,
            normalizations=default_params.normalizations,
            is_training=True,
            dropout_keep_prob=0.5,
            prediction_fn=slim.softmax,
            reuse=None,
            scope='ssd_300_vgg'):
    """SSD net definition.
    """
    end_points = {}
    with tf.variable_scope(scope, 'ssd_300_vgg', [inputs], reuse=reuse):
        ######################################
        # 前五个 Blocks，首先照搬 VGG16 架构   #
        # 注意这里使用 end_points 标注中间结果 #
        ######################################
        # Block 1.
        net = slim.repeat(inputs, 2, slim.conv2d, 64, [3, 3], scope='conv1')
        end_points['block1'] = net
        net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool1')
        # Block 2.
        net = slim.repeat(net, 2, slim.conv2d, 128, [3, 3], scope='conv2')
        end_points['block2'] = net
        net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool2')
        # Block 3.
        net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 256, [3, 3], scope='conv3')
        end_points['block3'] = net
        net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool3')
        # Block 4.
        net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 512, [3, 3], scope='conv4')
        end_points['block4'] = net
        net = slim.max_pool2d(net, [2, 2], scope='pool4')
        # Block 5.
        net = slim.repeat(net, 3, slim.conv2d, 512, [3, 3], scope='conv5')
        end_points['block5'] = net
        net = slim.max_pool2d(net, [3, 3], stride=1, scope='pool5')

        ####################################
        # 后六个 Blocks，使用额外卷积层      #
        ####################################
        # Block 6: let's dilate the hell out of it!
        net = slim.conv2d(net, 1024, [3, 3], rate=6, scope='conv6')
        end_points['block6'] = net
        net = tf.layers.dropout(net, rate=dropout_keep_prob, training=is_training)
        # Block 7: 1x1 conv. Because the fuck.
        net = slim.conv2d(net, 1024, [1, 1], scope='conv7')
        end_points['block7'] = net
        net = tf.layers.dropout(net, rate=dropout_keep_prob, training=is_training)

        # Block 8/9/10/11: 1x1 and 3x3 convolutions stride 2 (except lasts).
        end_point = 'block8'
        with tf.variable_scope(end_point):
            net = slim.conv2d(net, 256, [1, 1], scope='conv1x1')
            net = custom_layers.pad2d(net, pad=(1, 1))
            net = slim.conv2d(net, 512, [3, 3], stride=2, scope='conv3x3', padding='VALID')
        end_points[end_point] = net
        end_point = 'block9'
        with tf.variable_scope(end_point):
            net = slim.conv2d(net, 128, [1, 1], scope='conv1x1')
            net = custom_layers.pad2d(net, pad=(1, 1))
            net = slim.conv2d(net, 256, [3, 3], stride=2, scope='conv3x3', padding='VALID')
        end_points[end_point] = net
        end_point = 'block10'
        with tf.variable_scope(end_point):
            net = slim.conv2d(net, 128, [1, 1], scope='conv1x1')
            net = slim.conv2d(net, 256, [3, 3], scope='conv3x3', padding='VALID')
        end_points[end_point] = net
        end_point = 'block11'
        with tf.variable_scope(end_point):
            net = slim.conv2d(net, 128, [1, 1], scope='conv1x1')
            net = slim.conv2d(net, 256, [3, 3], scope='conv3x3', padding='VALID')
        end_points[end_point] = net

        # Prediction and localisations layers.
        ######################################
        # 每个中间层 end_points 返回中间结果   #
        # 将各层预测结果存入列表，返回给优化函数 #
        ######################################
        predictions = []
        logits = []
        localisations = []
        for i, layer in enumerate(feat_layers):
            with tf.variable_scope(layer + '_box'):
                p, l = ssd_multibox_layer(end_points[layer],
                                          num_classes,
                                          anchor_sizes[i],
                                          anchor_ratios[i],
                                          normalizations[i])
            predictions.append(prediction_fn(p))
            logits.append(p)
            localisations.append(l)

        return predictions, localisations, logits, end_points

在卷积的结果中搜索网格的位置：

这里的关键是生成网格。首先，由于 3x3 大小的卷积核，在卷积神经网络部分已经扫描了整个输入图像，并且还反复扫了很多层，所以这里不再需要考虑手动分网格是否会遗漏信息，因为各种卷积核已经将整张图像完全扫描一遍了。同时，我们注意到 VGG16 卷基层的像素大小在逐步降低，而各层表示的都是同样的输入图像，也就是说，单个像素所能表征的物体大小，是在逐步增加的，所以也不需要考虑物体大小的影响。

根据刚才的网络定义，SSD 会在 4、7、8、9、10、11 这六层生成搜索网格(Anchor Boxes)，并且其位置也是固定的。这几层搜索网格特征如下：

层数	卷积操作后特征大小	网格增强比例	单个网格增强得到网格数目	总网格数目
4	38, 38	2, 0.5	4	4 x 38 x 38
7	19, 19	2, 0.5, 3, 1/3	6	6 x 19 x 19
8	10, 10	2, 0.5, 3, 1/3	6	6 x 10 x 10
9	5, 5	2, 0.5, 3, 1/3	6	6 x 5 x 5
10	3, 3	2, 0.5	4	4 x 3 x 3
11	1, 1	2, 0.5	4	4 x 1 x 1

注意：

单个网格增强得到网格数目 = 1(原有) + 1(同时缩小) + 网格增强数目/2（长缩小宽放大、长扩大宽缩小）

网格增强比例，指的是在同一位置，原有宽度乘以一个系数、长度除以一个系数，得到新的长宽。当这个系数是 2 时，增强结果如下图：

整个过程如图所示：

图片来源晓雷机器学习笔记知乎专栏。最早应该是在 deepsystems.io 网站上，但是ppt 版本过早，晓雷对部分图片有修改。

这一步代码如下：

# 对所有层生成网格                                  
def ssd_anchors_all_layers(img_shape,
                           layers_shape,anchor_sizes,anchor_ratios,
                           anchor_steps,offset=0.5,dtype=np.float32):
    layers_anchors = []
    for i, s in enumerate(layers_shape):
        anchor_bboxes = ssd_anchor_one_layer(img_shape, s, 
        						anchor_sizes[i], anchor_ratios[i], 
        						anchor_steps[i], offset=offset, dtype=dtype)
        layers_anchors.append(anchor_bboxes)
    return layers_anchors
       
# 对其中一层生成网格
def ssd_anchor_one_layer(img_shape,
                         feat_shape,
                         sizes,
                         ratios,
                         step,
                         offset=0.5,
                         dtype=np.float32):
    y, x = np.mgrid[0:feat_shape[0], 0:feat_shape[1]]
    y = (y.astype(dtype) + offset) * step / img_shape[0]
    x = (x.astype(dtype) + offset) * step / img_shape[1]
    y = np.expand_dims(y, axis=-1)
    x = np.expand_dims(x, axis=-1)

    num_anchors = len(sizes) + len(ratios)
    h = np.zeros((num_anchors, ), dtype=dtype)
    w = np.zeros((num_anchors, ), dtype=dtype)
    # Add first anchor boxes with ratio=1.
    h[0] = sizes[0] / img_shape[0]
    w[0] = sizes[0] / img_shape[1]
    di = 1
    if len(sizes) > 1:
        h[1] = math.sqrt(sizes[0] * sizes[1]) / img_shape[0]
        w[1] = math.sqrt(sizes[0] * sizes[1]) / img_shape[1]
        di += 1
    for i, r in enumerate(ratios):
        h[i+di] = sizes[0] / img_shape[0] / math.sqrt(r)
        w[i+di] = sizes[0] / img_shape[1] * math.sqrt(r)
    return y, x, h, w

训练模型

训练模型的损失函数如下定义：

根据公式，写代码：

# =========================================================================== #
# SSD loss function.
# =========================================================================== #
def ssd_losses(logits, localisations,
               gclasses, glocalisations, gscores,
               match_threshold=0.5,
               negative_ratio=3.,
               alpha=1.,
               label_smoothing=0.,
               device='/cpu:0',
               scope=None):
    with tf.name_scope(scope, 'ssd_losses'):
        lshape = tfe.get_shape(logits[0], 5)
        num_classes = lshape[-1]
        batch_size = lshape[0]

        # Flatten out all vectors!
        flogits = []
        fgclasses = []
        fgscores = []
        flocalisations = []
        fglocalisations = []
        for i in range(len(logits)):
            flogits.append(tf.reshape(logits[i], [-1, num_classes]))
            fgclasses.append(tf.reshape(gclasses[i], [-1]))
            fgscores.append(tf.reshape(gscores[i], [-1]))
            flocalisations.append(tf.reshape(localisations[i], [-1, 4]))
            fglocalisations.append(tf.reshape(glocalisations[i], [-1, 4]))
        
        # And concat the crap!
        logits = tf.concat(flogits, axis=0)
        gclasses = tf.concat(fgclasses, axis=0)
        gscores = tf.concat(fgscores, axis=0)
        localisations = tf.concat(flocalisations, axis=0)
        glocalisations = tf.concat(fglocalisations, axis=0)
        dtype = logits.dtype

        # Compute positive matching mask...
        pmask = gscores > match_threshold
        fpmask = tf.cast(pmask, dtype)
        n_positives = tf.reduce_sum(fpmask)

        # Hard negative mining...
        ## 控制 负样本:正样本(negative_ratio) 在 3 左右
        no_classes = tf.cast(pmask, tf.int32)
        predictions = slim.softmax(logits)
        nmask = tf.logical_and(tf.logical_not(pmask),
                               gscores > -0.5)
        fnmask = tf.cast(nmask, dtype)
        nvalues = tf.where(nmask,
                           predictions[:, 0],
                           1. - fnmask)
        nvalues_flat = tf.reshape(nvalues, [-1])
        # Number of negative entries to select.
        max_neg_entries = tf.cast(tf.reduce_sum(fnmask), tf.int32)
        n_neg = tf.cast(negative_ratio * n_positives, tf.int32) + batch_size
        n_neg = tf.minimum(n_neg, max_neg_entries)

        val, idxes = tf.nn.top_k(-nvalues_flat, k=n_neg)
        max_hard_pred = -val[-1]
        # Final negative mask.
        nmask = tf.logical_and(nmask, nvalues < max_hard_pred)
        fnmask = tf.cast(nmask, dtype)

        # 识别物体损失函数 Lconf(x,c)
        ## 识别为分类物体
        with tf.name_scope('cross_entropy_pos'):
            loss = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits,
                                                                  labels=gclasses)
            loss = tf.div(tf.reduce_sum(loss * fpmask), batch_size, name='value')
            tf.losses.add_loss(loss)
        ## 识别为背景
        with tf.name_scope('cross_entropy_neg'):
            loss = tf.nn.sparse_softmax_cross_entropy_with_logits(logits=logits,
                                                                  labels=no_classes)
            loss = tf.div(tf.reduce_sum(loss * fnmask), batch_size, name='value')
            tf.losses.add_loss(loss)

        # 预测位置误差损失函数 Lloc(x,l,g)
        with tf.name_scope('localization'):
            # Weights Tensor: positive mask + random negative.
            weights = tf.expand_dims(alpha * fpmask, axis=-1)
            loss = custom_layers.abs_smooth(localisations - glocalisations)
            loss = tf.div(tf.reduce_sum(loss * weights), batch_size, name='value')
            tf.losses.add_loss(loss)

在多个 GPU 训练模型，完整代码见 balancap Github。核心代码：

# =================================================================== #
# 定义单个 GPU 训练模型
# =================================================================== #
def clone_fn(batch_queue):
    """Allows data parallelism by creating multiple
    clones of network_fn."""
    # Dequeue batch.
    b_image, b_gclasses, b_glocalisations, b_gscores = \\
        tf_utils.reshape_list(batch_queue.dequeue(), batch_shape)

    # Construct SSD network.
    arg_scope = ssd_net.arg_scope(weight_decay=FLAGS.weight_decay,
                                  data_format=DATA_FORMAT)
    with slim.arg_scope(arg_scope):
        predictions, localisations, logits, end_points = \\
            ssd_net.net(b_image, is_training=True)
    # Add loss function.
    ssd_net.losses(logits, localisations,
                   b_gclasses, b_glocalisations, b_gscores,
                   match_threshold=FLAGS.match_threshold,
                   negative_ratio=FLAGS.negative_ratio,
                   alpha=FLAGS.loss_alpha,
                   label_smoothing=FLAGS.label_smoothing)
    return end_points

3. SSD 实战

我们使用VOC数据集，resize 到 300x300 大小的图像输入，SSD 发表文章给出的训练结果，作为模型，来标注我们自己的输入图片以及视频。

首先，安装需要的包，然后下载 SSD 程序.

pip install moviepy
git clone https://github.com/balancap/SSD-Tensorflow
unzip ./SSD-Tensorflow/checkpoints/ssd_300_vgg.ckpt.zip

# 下载测试图片
wget -O traffic.jpg http://www.gd-anda.com/upload/image/20170411/14918963579489456.jpg

VOC 数据集总共有 20 个类别:

导入必要的模块：

import os
import math
import random
import sys

import numpy as np
import tensorflow as tf
import cv2

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.cm as mpcm

sys.path.append('./SSD-Tensorflow/')
from nets import ssd_vgg_300, ssd_common, np_methods
from preprocessing import ssd_vgg_preprocessing

# TensorFlow session: grow memory when needed. TF, DO NOT USE ALL MY GPU MEMORY!!!
gpu_options = tf.GPUOptions(allow_growth=True)
config = tf.ConfigProto(log_device_placement=False, gpu_options=gpu_options)
isess = tf.InteractiveSession(config=config)

slim = tf.contrib.slim

%matplotlib inline

l_VOC_CLASS = [
                'aeroplane',   'bicycle', 'bird',  'boat',      'bottle',
                'bus',         'car',     'cat',   'chair',     'cow',
                'diningTable', 'dog',     'horse', 'motorbike', 'person',
                'pottedPlant', 'sheep',   'sofa',  'train',     'TV'
]

# 定义数据格式
net_shape = (300, 300)
data_format = 'NHWC'  # [Number, height, width, color]，Tensorflow backend 的格式

# 预处理，以 Tensorflow backend, 将输入图片大小改成 300x300，作为下一步输入
img_input = tf.placeholder(tf.uint8, shape=(None, None, 3))
image_pre, labels_pre, bboxes_pre, bbox_img = ssd_vgg_preprocessing.preprocess_for_eval(
    img_input, 
    None, 
    None, 
    net_shape, 
    data_format, 
    resize=ssd_vgg_preprocessing.Resize.WARP_RESIZE
)
image_4d = tf.expand_dims(image_pre, 0)

# 定义 SSD 模型结构
reuse = True if 'ssd_net' in locals() else None
ssd_net = ssd_vgg_300.SSDNet()
with slim.arg_scope(ssd_net.arg_scope(data_format=data_format)):
    predictions, localisations, _, _ = ssd_net.net(image_4d, is_training=False, reuse=reuse)

# 导入官方给出的 SSD 模型参数
ckpt_filename = '../ssd_300_vgg.ckpt'
isess.run(tf.global_variables_initializer())
saver = tf.train.Saver()
saver.restore(isess, ckpt_filename)

# 在网络模型结构中，提取搜索网格的位置
ssd_anchors = ssd_net.anchors(net_shape)

加载几个辅助做图的函数：

def colors_subselect(colors, num_classes=21):
    dt = len(colors) // num_classes
    sub_colors = []
    for i in range(num_classes):
        color = colors[i*dt]
        if isinstance(color[0], float):
            sub_colors.append([int(c * 255) for c in color])
        else:
            sub_colors.append([c for c in color])
    return sub_colors


def bboxes_draw_on_img(img, classes, scores, bboxes, colors, thickness=2):
    shape = img.shape
    for i in range(bboxes.shape[0]):
        bbox = bboxes[i]
        color = colors[classes[i]]
        # Draw bounding box...
        p1 = (int(bbox[0] * shape[0]), int(bbox[1] * shape[1]))
        p2 = (int(bbox[2] * shape[0]), int(bbox[3] * shape[1]))
        cv2.rectangle(img, p1[::-1], p2[::-1], color, thickness)
        # Draw text...
        s = '%s/%.3f' % ( l_VOC_CLASS[int(classes[i])-1], scores[i])
        p1 = (p1[0]-5, p1[1])
        #cv2.putText(img, s, p1[::-1], cv2.FONT_HERSHEY_DUPLEX, 1.5, color, 3)
        
colors_plasma = colors_subselect(mpcm.plasma.colors, num_classes=21)

process_image 函数可以对新的图片进行标注

# Main image processing routine.
def process_image(img, select_threshold=0.3, nms_threshold=.8, net_shape=(300, 300)):
    # Run SSD network.
    rimg, rpredictions, rlocalisations, rbbox_img = isess.run([image_4d, predictions, localisations, bbox_img],
                                                              feed_dict={img_input: img})
    
    # Get classes and bboxes from the net outputs.
    rclasses, rscores, rbboxes = np_methods.ssd_bboxes_select(
            rpredictions, rlocalisations, ssd_anchors,
            select_threshold=select_threshold, img_shape=net_shape, num_classes=21, decode=True)
    
    rbboxes = np_methods.bboxes_clip(rbbox_img, rbboxes)
    rclasses, rscores, rbboxes = np_methods.bboxes_sort(rclasses, rscores, rbboxes, top_k=400)
    rclasses, rscores, rbboxes = np_methods.bboxes_nms(rclasses, rscores, rbboxes, nms_threshold=nms_threshold)
    # Resize bboxes to original image shape. Note: useless for Resize.WARP!
    rbboxes = np_methods.bboxes_resize(rbbox_img, rbboxes)
    bboxes_draw_on_img(img, rclasses, rscores, rbboxes, colors_plasma, thickness=8)
    return img

img = cv2.imread("./traffic.jpg")
img = cv2.cvtColor(img, cv2.COLOR_BGR2RGB)
plt.imshow(process_image(img))

看起来标注的还可以。

然后我们再标注一段视频，

为了处理视频文件，需要额外使用 imageio moviepy 两个包，而使用 moviepy，则需要经过 imageio 安装 ffmpeg：

import imageio
imageio.plugins.ffmpeg.download()
from moviepy.editor import VideoFileClip

视频摄于中关村附近，读者也可以上传自己的视频：

def process_video (input_path, output_path):
    clip = VideoFileClip (input_path)
    result = clip.fl_image(process_image)
    %time result.write_videofile(output_path, audio=False)
		
process_video("./VID_20170612_090941.mp4", "zgc.mp4")

[MoviePy] >>>> Building video zgc.mp4
[MoviePy] Writing video zgc.mp4
100%|██████████| 1649/1649 [00:37<00:00, 43.82it/s]
[MoviePy] Done.
[MoviePy] >>>> Video ready: zgc.mp4 

CPU times: user 37.1 s, sys: 5.99 s, total: 43.1 s
Wall time: 38.2 s

这个短视频使用华为荣耀7拍摄，长度在 54s 左右，每秒记录 30 帧图像，而 SSD 模型的实际处理速度在我的 Pascal TitanX GPU 上，则达到了每秒钟 44 帧图像，真正实现了图像的实时处理。处理结果如下，基本实现了对周围物体的标注：

gif

结果是 mp4格式，这里转换成 gif 动图，做了些图像压缩，原版视频：

视频内容

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THE END