Joseph Redmon
2015-06-10 f2ae18e825d43c0f49a4d7826584dfb3414dbd17
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
#include "network.h"
#include "detection_layer.h"
#include "cost_layer.h"
#include "utils.h"
#include "parser.h"
 
 
char *class_names[] = {"aeroplane", "bicycle", "bird", "boat", "bottle", "bus", "car", "cat", "chair", "cow", "diningtable", "dog", "horse", "motorbike", "person", "pottedplant", "sheep", "sofa", "train", "tvmonitor"};
 
void draw_detection(image im, float *box, int side, char *label)
{
    int classes = 20;
    int elems = 4+classes;
    int j;
    int r, c;
 
    for(r = 0; r < side; ++r){
        for(c = 0; c < side; ++c){
            j = (r*side + c) * elems;
            int class = max_index(box+j, classes);
            if(box[j+class] > .2){
                printf("%f %s\n", box[j+class], class_names[class]);
                float red = get_color(0,class,classes);
                float green = get_color(1,class,classes);
                float blue = get_color(2,class,classes);
 
                j += classes;
                float x = box[j+0];
                float y = box[j+1];
                x = (x+c)/side;
                y = (y+r)/side;
                float w = box[j+2]; //*maxwidth;
                float h = box[j+3]; //*maxheight;
                h = h*h;
                w = w*w;
 
                int left  = (x-w/2)*im.w;
                int right = (x+w/2)*im.w;
                int top   = (y-h/2)*im.h;
                int bot   = (y+h/2)*im.h;
                draw_box(im, left, top, right, bot, red, green, blue);
                draw_box(im, left+1, top+1, right+1, bot+1, red, green, blue);
                draw_box(im, left-1, top-1, right-1, bot-1, red, green, blue);
            }
        }
    }
    show_image(im, label);
}
 
void train_detection(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    srand(time(0));
    data_seed = time(0);
    int imgnet = 0;
    char *base = basecfg(cfgfile);
    printf("%s\n", base);
    float avg_loss = -1;
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    detection_layer layer = get_network_detection_layer(net);
    printf("Learning Rate: %g, Momentum: %g, Decay: %g\n", net.learning_rate, net.momentum, net.decay);
    int imgs = 128;
    int i = net.seen/imgs;
    data train, buffer;
 
    int classes = layer.classes;
    int background = (layer.background || layer.objectness);
    int side = sqrt(get_detection_layer_locations(layer));
 
    char **paths;
    list *plist;
    if (imgnet){
        plist = get_paths("/home/pjreddie/data/imagenet/det.train.list");
    }else{
        //plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/no_2012_val.txt");
        //plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/no_2007_test.txt");
        //plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/val_2012.txt");
        plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/no_2007_test.txt");
        //plist = get_paths("/home/pjreddie/data/coco/trainval.txt");
        //plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/all2007-2012.txt");
    }
    paths = (char **)list_to_array(plist);
    pthread_t load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, classes, net.w, net.h, side, side, background, &buffer);
    clock_t time;
    while(1){
        i += 1;
        time=clock();
        pthread_join(load_thread, 0);
        train = buffer;
        load_thread = load_data_detection_thread(imgs, paths, plist->size, classes, net.w, net.h, side, side, background, &buffer);
 
/*
           image im = float_to_image(net.w, net.h, 3, train.X.vals[114]);
           image copy = copy_image(im);
           draw_detection(copy, train.y.vals[114], 7, "truth");
           cvWaitKey(0);
           free_image(copy);
           */
 
        printf("Loaded: %lf seconds\n", sec(clock()-time));
        time=clock();
        float loss = train_network(net, train);
        net.seen += imgs;
        if (avg_loss < 0) avg_loss = loss;
        avg_loss = avg_loss*.9 + loss*.1;
        printf("%d: %f, %f avg, %lf seconds, %d images\n", i, loss, avg_loss, sec(clock()-time), i*imgs);
        if(i == 100){
            net.learning_rate *= 10;
        }
        if(i%1000==0){
            char buff[256];
            sprintf(buff, "/home/pjreddie/imagenet_backup/%s_%d.weights",base, i);
            save_weights(net, buff);
        }
        free_data(train);
    }
}
 
void predict_detections(network net, data d, float threshold, int offset, int classes, int objectness, int background, int num_boxes, int per_box)
{
    matrix pred = network_predict_data(net, d);
    int j, k, class;
    for(j = 0; j < pred.rows; ++j){
        for(k = 0; k < pred.cols; k += per_box){
            float scale = 1.;
            int index = k/per_box;
            int row = index / num_boxes;
            int col = index % num_boxes;
            if (objectness) scale = 1.-pred.vals[j][k];
            for (class = 0; class < classes; ++class){
                int ci = k+classes+(background || objectness);
                float x = (pred.vals[j][ci + 0] + col)/num_boxes;
                float y = (pred.vals[j][ci + 1] + row)/num_boxes;
                float w = pred.vals[j][ci + 2]; // distance_from_edge(row, num_boxes);
                float h = pred.vals[j][ci + 3]; // distance_from_edge(col, num_boxes);
                w = pow(w, 2);
                h = pow(h, 2);
                float prob = scale*pred.vals[j][k+class+(background || objectness)];
                if(prob < threshold) continue;
                printf("%d %d %f %f %f %f %f\n", offset +  j, class, prob, x, y, w, h);
            }
        }
    }
    free_matrix(pred);
}
 
void validate_detection(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    detection_layer layer = get_network_detection_layer(net);
    fprintf(stderr, "Learning Rate: %g, Momentum: %g, Decay: %g\n", net.learning_rate, net.momentum, net.decay);
    srand(time(0));
 
    list *plist = get_paths("/home/pjreddie/data/voc/test.txt");
    char **paths = (char **)list_to_array(plist);
 
    int classes = layer.classes;
    int objectness = layer.objectness;
    int background = layer.background;
    int num_boxes = sqrt(get_detection_layer_locations(layer));
 
    int per_box = 4+classes+(background || objectness);
    int num_output = num_boxes*num_boxes*per_box;
 
    int m = plist->size;
    int i = 0;
    int splits = 100;
 
    int nthreads = 4;
    int t;
    data *val = calloc(nthreads, sizeof(data));
    data *buf = calloc(nthreads, sizeof(data));
    pthread_t *thr = calloc(nthreads, sizeof(data));
 
    time_t start = time(0);
 
    for(t = 0; t < nthreads; ++t){
        int num = (i+1+t)*m/splits - (i+t)*m/splits;
        char **part = paths+((i+t)*m/splits);
        thr[t] = load_data_thread(part, num, 0, 0, num_output, net.w, net.h, &(buf[t]));
    }
 
    for(i = nthreads; i <= splits; i += nthreads){
        for(t = 0; t < nthreads; ++t){
            pthread_join(thr[t], 0);
            val[t] = buf[t];
        }
        for(t = 0; t < nthreads && i < splits; ++t){
            int num = (i+1+t)*m/splits - (i+t)*m/splits;
            char **part = paths+((i+t)*m/splits);
            thr[t] = load_data_thread(part, num, 0, 0, num_output, net.w, net.h, &(buf[t]));
        }
 
        fprintf(stderr, "%d\n", i);
        for(t = 0; t < nthreads; ++t){
            predict_detections(net, val[t], .001, (i-nthreads+t)*m/splits, classes, objectness, background, num_boxes, per_box);
            free_data(val[t]);
        }
    }
    fprintf(stderr, "Total Detection Time: %f Seconds\n", (double)(time(0) - start));
}
 
void test_detection(char *cfgfile, char *weightfile)
{
    network net = parse_network_cfg(cfgfile);
    if(weightfile){
        load_weights(&net, weightfile);
    }
    detection_layer layer = get_network_detection_layer(net);
    if (!layer.joint) fprintf(stderr, "Detection layer should use joint prediction to draw correctly.\n");
    int im_size = 448;
    set_batch_network(&net, 1);
    srand(2222222);
    clock_t time;
    char filename[256];
    while(1){
        printf("Image Path: ");
        fgets(filename, 256, stdin);
        strtok(filename, "\n");
        image im = load_image_color(filename,0,0);
        image sized = resize_image(im, im_size, im_size);
        float *X = sized.data;
        time=clock();
        float *predictions = network_predict(net, X);
        printf("%s: Predicted in %f seconds.\n", filename, sec(clock()-time));
        draw_detection(im, predictions, 7, "predictions");
        free_image(im);
        free_image(sized);
        #ifdef OPENCV
        cvWaitKey(0);
        #endif
    }
}
 
void run_detection(int argc, char **argv)
{
    if(argc < 4){
        fprintf(stderr, "usage: %s %s [train/test/valid] [cfg] [weights (optional)]\n", argv[0], argv[1]);
        return;
    }
 
    char *cfg = argv[3];
    char *weights = (argc > 4) ? argv[4] : 0;
    if(0==strcmp(argv[2], "test")) test_detection(cfg, weights);
    else if(0==strcmp(argv[2], "train")) train_detection(cfg, weights);
    else if(0==strcmp(argv[2], "valid")) validate_detection(cfg, weights);
}