PCB_defect_detection_faster_r_cnn

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PCB_defect_detection_faster_r_cnn

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基于faster-RCNN的PCB元器件缺陷检测

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## Faster-Rcnn：PCB-component-defect-detection目标检测模型在Pytorch当中的实现
---

## 目录
1. [仓库更新 Top News](#仓库更新)
2. [性能情况 Performance](#性能情况)
3. [所需环境 Environment](#所需环境)
4. [文件下载 Download](#文件下载)
5. [预测步骤 How2predict](#预测步骤)
6. [训练步骤 How2train](#训练步骤)
7. [评估步骤 How2eval](#评估步骤)
8. [参考资料 Reference](#Reference)

## Top News
**本项目支持step、cos学习率下降法、支持adam、sgd优化器选择、支持学习率根据batch_size自适应调整、新增图片裁剪。**   
**增加了大量注释、增加了大量可调整参数、对代码的组成模块进行修改、增加fps、视频预测、批量预测等功能。**

## 性能情况
| 训练数据集 | 权值文件名称 | 测试数据集 | 输入图片大小 | mAP 0.5:0.95 | mAP 0.5 |
| :-----: | :-----: | :------: | :------: | :------: | :-----: |
| VOC07+12 | [voc_weights_resnet.pth](https://github.com/bubbliiiing/faster-rcnn-pytorch/releases/download/v1.0/voc_weights_resnet.pth) | VOC-Test07 | - | - | 80.36
| VOC07+12 | [voc_weights_vgg.pth](https://github.com/bubbliiiing/faster-rcnn-pytorch/releases/download/v1.0/voc_weights_vgg.pth) | VOC-Test07 | - | - | 77.46
**本代码中也用训练权重，读者可以不用下载。

## 所需环境
torch == 1.2.0

## 文件下载
训练所需的voc_weights_resnet.pth或者voc_weights_vgg.pth以及主干的网络权重可以在百度云下载。  
voc_weights_resnet.pth是resnet为主干特征提取网络用到的；  
voc_weights_vgg.pth是vgg为主干特征提取网络用到的；   
链接: https://pan.baidu.com/s/1S6wG8sEXBeoSec95NZxmlQ      
提取码: 8mgp

VOC数据集下载地址如下，里面已经包括了训练集、测试集、验证集（与测试集一样），无需再次划分：  
链接: https://pan.baidu.com/s/1YuBbBKxm2FGgTU5OfaeC5A    
提取码: uack   
**笔者是使用生产工厂，现场采集的PCB图片，故不能上传，读者需要自备数据集或者根据提供的数据集链接下载
**在后续中，笔者以共用数据集VOC07+12数据集进行讲解，

## 训练步骤
### a、训练VOC07+12数据集
1. 数据集的准备   
**本文使用VOC格式进行训练，训练前需要下载好VOC07+12的数据集，解压后放在根目录**

2. 数据集的处理   
修改voc_annotation.py里面的annotation_mode=2，运行voc_annotation.py生成根目录下的2007_train.txt和2007_val.txt。

3. 开始网络训练   
train.py的默认参数用于训练VOC数据集，直接运行train.py即可开始训练。

4. 训练结果预测   
训练结果预测需要用到两个文件，分别是frcnn_predict.py和predict.py。我们首先需要去frcnn_predict.py里面修改model_path以及classes_path，这两个参数必须要修改。   
**model_path指向训练好的权值文件，在logs文件夹里。   
classes_path指向检测类别所对应的txt。**   
完成修改后就可以运行predict.py进行检测了。运行后输入图片路径即可检测。

### b、训练自己的数据集
1. 数据集的准备  
**本文使用VOC格式进行训练，训练前需要自己制作好数据集，**    
训练前将标签文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的Annotation中。   
训练前将图片文件放在VOCdevkit文件夹下的VOC2007文件夹下的JPEGImages中。

2. 数据集的处理  
在完成数据集的摆放之后，我们需要利用voc_annotation.py获得训练用的2007_train.txt和2007_val.txt。   
修改voc_annotation.py里面的参数。第一次训练可以仅修改classes_path，classes_path用于指向检测类别所对应的txt。   
训练自己的数据集时，可以自己建立一个cls_classes.txt，里面写自己所需要区分的类别。   
model_data/cls_classes.txt文件内容为：      
```python
cat
dog
...
```
修改voc_annotation.py中的classes_path，使其对应cls_classes.txt，并运行voc_annotation.py。

3. 开始网络训练  
**训练的参数较多，均在train.py中，大家可以在下载库后仔细看注释，其中最重要的部分依然是train.py里的classes_path。**  
**classes_path用于指向检测类别所对应的txt，这个txt和voc_annotation.py里面的txt一样！训练自己的数据集必须要修改！**  
修改完classes_path后就可以运行train.py开始训练了，在训练多个epoch后，权值会生成在logs文件夹中。

4. 训练结果预测  
训练结果预测需要用到两个文件，分别是frcnn_predict.py和predict.py。在frcnn_predict.py里面修改model_path以及classes_path。  
**model_path指向训练好的权值文件，在logs文件夹里。  
classes_path指向检测类别所对应的txt。**  
完成修改后就可以运行predict.py进行检测了。运行后输入图片路径即可检测。

## 预测步骤
### a、使用预训练权重
1. 下载完库后解压，在百度网盘下载frcnn_weights.pth，放入model_data，运行predict.py，输入  
```python
img/street.jpg
```
2. 在predict.py里面进行设置可以进行fps测试和video视频检测。  
### b、使用自己训练的权重
1. 按照训练步骤训练。  
2. 在frcnn_predict.py文件里面，在如下部分修改model_path和classes_path使其对应训练好的文件；**model_path对应logs文件夹下面的权值文件，classes_path是model_path对应分的类**。

3. 运行predict.py，输入  
```python
img/street.jpg
```
4.在predict.py里面进行设置可以进行fps测试和video视频检测。

## 评估步骤 
### a、评估VOC07+12的测试集
1. 本文使用VOC格式进行评估。VOC07+12已经划分好了测试集，无需利用voc_annotation.py生成ImageSets文件夹下的txt。
2. 在frcnn.py里面修改model_path以及classes_path。**model_path指向训练好的权值文件，在logs文件夹里。classes_path指向检测类别所对应的txt。**  
3. 运行get_map.py即可获得评估结果，评估结果会保存在map_out文件夹中。

### b、评估自己的数据集
1. 本文使用VOC格式进行评估。  
2. 如果在训练前已经运行过voc_annotation.py文件，代码会自动将数据集划分成训练集、验证集和测试集。如果想要修改测试集的比例，可以修改voc_annotation.py文件下的trainval_percent。trainval_percent用于指定(训练集+验证集)与测试集的比例，默认情况下 (训练集+验证集):测试集 = 9:1。train_percent用于指定(训练集+验证集)中训练集与验证集的比例，默认情况下 训练集:验证集 = 9:1。
3. 利用voc_annotation.py划分测试集后，前往get_map.py文件修改classes_path，classes_path用于指向检测类别所对应的txt，这个txt和训练时的txt一样。评估自己的数据集必须要修改。
4. 在frcnn_predict.py里面修改model_path以及classes_path。**model_path指向训练好的权值文件，在logs文件夹里。classes_path指向检测类别所对应的txt。**  
5. 运行get_map.py即可获得评估结果，评估结果会保存在map_out文件夹中。

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