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专利号: 2022100070901
申请人: 西安电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-19
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Shape‑GIoU改进的聚类方法,其特征在于:

步骤一、下载人脸口罩检测的公开数据集AIZOO、RMFD,并选取分辨率大于608*608的戴有口罩的人脸照片或者未戴口罩照片,构建了使用的人脸口罩数据集,并对数据集中的数据预处理得到归一化后的宽高值数据;

步骤二、从待处理数据集中任意选取1个样本图片中感兴趣目标的真实框的归一化后宽高数据(wj,hj)作为初始聚类中心yj(wj,hj);

步骤三、对于数据集中的每一个样本xi(wi,hi),计算它与已选择的聚类中心yj(wj,hj)的距离;所用的距离dij计算方式为:dij=1‑Shape‑GIoUij

Shape‑GIoUij计算方式如下式所示:

xi∩yj=min(wi,wj)×min(hi,hj)

xi∪yj=wi×hi+wj×hj‑min(wi,wj)×min(hi,hj)

Aij=max(wi,wj)×max(hi,hj)

其中xi∩yj表示真实框和聚类中心之间并集的面积,xi∪yj表示真实框和聚类中心之间交集的面积,Aij表示真实框和聚类中心的最小外接矩形的面积,由上式可以看出,当Aij=(xi∪yj)时,两框完全相交此时GIoU会退化为IoU,此时引入一个比例系数λij/βij,此系数会将两框的宽高比之比的影响引入公式,可以解决GIoU退化为IoU的问题;

步骤四、计算每个样本xi(wi,hi)被选为下个聚类中心的概率

随机产生新的聚类中心yj+1(wj+1,hj+1);

步骤五、重复步骤三和步骤四,直到k个聚类中心被选出来,并利用这k个初始的聚类中心来运行标准的k‑means算法重新计算各个类别的聚类中心;

步骤六、使用K‑means++聚类算法得到anchor值,通过标准YOLOv4网络训练并保存测试结果test1,使用基于Shape‑GIoU改进的聚类方法得到新的anchor值,通过标准YOLOv4网络训练并保存测试结果test2,将2次实验的测试结果进行比较,比较的指标分别是mAP与Recall;

前述步骤中,i=0,1,...,21583表示样本数据的标号,j=1,2,...,9表示聚类中心的标号。

2.根据权利要求1所述的一种基于Shape‑GIoU改进的聚类方法,其特征在于,步骤一、下载人脸口罩检测的公开数据集AIZOO、RMFD,由于数据集照片质量也参次不齐,从公开的AIZOO、RMFD人脸识别数据集选取分辨率大于608*608的戴有口罩的人脸照片或者未戴口罩照片,构建了使用的人脸口罩数据集;为数据集中每个样本图片创建对应xml文件,并将各个样本图片所存储的路径,样本图片中感兴趣目标的类别信息pi及该目标的左上角和右下角的坐标信息,以及样本图片的分辨率存储在对应的xml文件中;对xml文件数据进行预处理,首先获取样本图片中感兴趣目标的坐标值,然后将坐标数据转换为真实框的宽高大小,计算公式为:宽=右下角横坐标‑左上角横坐标,高=右下角纵坐标‑左上角纵坐标,最后将宽高值进行归一化,计算公式为:归一化后的宽高值=宽高值/输入图片的分辨率;其中AIZOO数据集的下载地址:https://github.com/AIZOOTech/FaceMaskDetection;RMFD数据集的下载地址:https://github.com/X‑zhangyang/Real‑World‑Masked‑Face‑Dataset;

使用的数据集共分为两类:戴口罩人脸目标和未戴口罩人脸目标,共包含照片11208张,数据集中包含不同场景下戴口罩人脸目标7933个,未戴口罩人脸目标13651个,将测试集、验证集与训练集按照6:2:2的比例划分。

3.根据权利要求1所述的一种基于Shape‑GIoU改进的聚类方法,其特征在于,步骤五、重复步骤三和步骤四,直到K个聚类中心被选出来,并利用这K个初始的聚类中心来运行标准的k‑means算法重新计算各个类别的聚类中心;因为YOLOv4算法有三个检测尺度,每个尺度有3个anchor,所以我们取K=9得到9个聚类中心,将聚类中心的值乘以输出图片的分辨率,最终我们得到YOLOv4算法所需的9个anchor值。

4.根据权利要求1所述的一种基于Shape‑GIoU改进的聚类方法,其特征在于,步骤六、使用K‑means++聚类算法得到anchor值,通过标准YOLOv4网络训练并保存测试结果test1,使用基于Shape‑GIoU改进的聚类方法得到新的anchor值,通过标准YOLOv4网络训练并保存测试结果test2;将2次实验的测试结果进行比较,比较的指标分别是mAP与Recall,标准YOLOv4网络下载地址为:https://github.com/AlexeyAB/darknet,下载标准YOLOv4网络并进行编译,更改data文件夹中voc.data文件中的训练集、验证集、测试集目录为下载数据集的地址,并指定类别数量与类别名称;修改cfg文件夹中YOLOv4.cfg文件里anchor,classes,filters参数,其中参数anchor为使用K‑means++聚类算法得到的9个anchor值;

classes为构建数据集的类别数,分别为戴口罩人脸目标和未戴口罩人脸目标,即classes=2;filters=(类别数+5)*3=21;开始训练YOLOv4网络,待网络训练完成,选取backup文件夹中YOLOv4_best.weights文件作为测试权重Q1,进行测试并得到测试结果test1;使用新方法得到新的anchor值,修改cfg文件夹中YOLOv4.cfg文件里anchor参数,训练YOLOv4网络,得到测试权重Q2,进行测试并得到测试结果test2。