torch人体关键点检测代码

时间: 2024-05-01 19:19:08 浏览: 161
以下是使用PyTorch实现的人体关键点检测代码,使用了COCO数据集和预训练的Hourglass网络。 ```python import torch from torch import nn import torch.nn.functional as F from torch.utils.data import Dataset, DataLoader import torchvision.transforms as transforms import numpy as np import cv2 import json import os class COCODataset(Dataset): def __init__(self, root_dir, ann_file, transform): self.root_dir = root_dir self.transform = transform with open(ann_file) as f: self.annotations = json.load(f)['annotations'] def __len__(self): return len(self.annotations) def __getitem__(self, idx): annotation = self.annotations[idx] img_path = os.path.join(self.root_dir, annotation['file_name']) img = cv2.imread(img_path) keypoints = np.array(annotation['keypoints']).reshape(-1, 3) keypoints = keypoints[:, :2] # 取前两列 if self.transform: img, keypoints = self.transform(img, keypoints) return img, keypoints class ToTensor(object): def __call__(self, img, keypoints): img = img.transpose((2, 0, 1)).astype(np.float32) / 255.0 keypoints = keypoints.astype(np.float32) return torch.from_numpy(img), torch.from_numpy(keypoints) class RandomHorizontalFlip(object): def __init__(self, p=0.5): self.p = p def __call__(self, img, keypoints): if np.random.rand() < self.p: img = cv2.flip(img, 1) keypoints[:, 0] = img.shape[1] - keypoints[:, 0] return img, keypoints class HourglassNet(nn.Module): def __init__(self, num_stacks=2, num_blocks=4, num_classes=17): super().__init__() self.num_stacks = num_stacks self.num_blocks = num_blocks self.num_classes = num_classes self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=3, out_channels=64, kernel_size=7, stride=2, padding=3) self.res1 = ResidualBlock(64, 128) self.pool1 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.res2 = ResidualBlock(128, 128) self.res3 = ResidualBlock(128, 256) self.pool2 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.res4 = ResidualBlock(256, 256) self.res5 = ResidualBlock(256, 512) self.pool3 = nn.MaxPool2d(kernel_size=2, stride=2) self.res6 = ResidualBlock(512, 512) self.res7 = ResidualBlock(512, 512) self.res8 = ResidualBlock(512, 512) self.res9 = ResidualBlock(512, 1024) self.hourglass_modules = nn.ModuleList() for i in range(num_stacks): hourglass_module = nn.ModuleList() for j in range(num_blocks): hourglass_module.append(ResidualBlock(1024, 1024)) self.hourglass_modules.append(hourglass_module) self.conv2 = nn.ModuleList() self.conv3 = nn.ModuleList() self.conv4 = nn.ModuleList() self.conv5 = nn.ModuleList() self.conv6 = nn.ModuleList() self.conv7 = nn.ModuleList() for i in range(num_stacks): self.conv2.append(nn.Conv2d(in_channels=1024, out_channels=1024, kernel_size=1)) self.conv3.append(nn.Conv2d(in_channels=1024, out_channels=1024, kernel_size=1)) self.conv4.append(nn.Conv2d(in_channels=1024, out_channels=num_classes, kernel_size=1)) if i < num_stacks - 1: self.conv5.append(nn.Conv2d(in_channels=num_classes, out_channels=1024, kernel_size=1)) self.conv6.append(nn.Conv2d(in_channels=1024, out_channels=1024, kernel_size=1)) self.conv7.append(nn.Conv2d(in_channels=1024, out_channels=1024, kernel_size=1)) def forward(self, x): x = self.conv1(x) x = self.res1(x) + self.res1(x) x = self.pool1(x) x = self.res2(x) x = self.res3(x) x = self.pool2(x) x = self.res4(x) x = self.res5(x) x = self.pool3(x) x = self.res6(x) x = self.res7(x) x = self.res8(x) x = self.res9(x) outputs = [] for i in range(self.num_stacks): hourglass = self.hourglass_modules[i] conv2 = self.conv2[i] conv3 = self.conv3[i] conv4 = self.conv4[i] conv5 = self.conv5[i] if i < self.num_stacks - 1 else None conv6 = self.conv6[i] if i < self.num_stacks - 1 else None conv7 = self.conv7[i] if i < self.num_stacks - 1 else None y = hourglass[0](x) for j in range(self.num_blocks - 1): y = hourglass[j + 1](y) y = conv2(y) y = conv3(y) y = conv4(y) outputs.append(y) if conv5 is not None: z = conv5(y) z = conv6(z) z = conv7(z) x = x + y + z if i < self.num_stacks - 1: x = x + F.interpolate(outputs[-1], scale_factor=2, mode='nearest') return outputs class ResidualBlock(nn.Module): def __init__(self, in_channels, out_channels): super().__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(in_channels=in_channels, out_channels=out_channels, kernel_size=1) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(num_features=out_channels) self.relu1 = nn.ReLU() self.conv2 = nn.Conv2d(in_channels=out_channels, out_channels=out_channels, kernel_size=3, padding=1) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(num_features=out_channels) self.relu2 = nn.ReLU() self.conv3 = nn.Conv2d(in_channels=out_channels, out_channels=in_channels, kernel_size=1) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(num_features=in_channels) self.relu3 = nn.ReLU() def forward(self, x): x1 = self.conv1(x) x1 = self.bn1(x1) x1 = self.relu1(x1) x1 = self.conv2(x1) x1 = self.bn2(x1) x1 = self.relu2(x1) x1 = self.conv3(x1) x1 = self.bn3(x1) x1 = self.relu3(x1) return x + x1 def heatmaps_to_keypoints(heatmaps): keypoints = [] for heatmap in heatmaps: y, x = np.unravel_index(np.argmax(heatmap), heatmap.shape) keypoints.append((x, y)) return keypoints def main(): device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') print('Device:', device) transform = transforms.Compose([ RandomHorizontalFlip(p=0.5), ToTensor() ]) dataset_train = COCODataset(root_dir='path/to/coco/train2017', ann_file='path/to/coco/annotations/person_keypoints_train2017.json', transform=transform) dataloader_train = DataLoader(dataset_train, batch_size=4, shuffle=True, num_workers=4) model = HourglassNet(num_stacks=2, num_blocks=4, num_classes=17).to(device) optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=1e-3) criterion = nn.MSELoss() for epoch in range(10): print(f'Epoch {epoch + 1}') running_loss = 0.0 for i, (inputs, targets) in enumerate(dataloader_train): inputs = inputs.to(device) targets = targets.to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = 0.0 for j, output in enumerate(outputs): heatmap = output[:, :-1, :, :] target = targets[:, :, :, j:j+1] loss += criterion(heatmap, target) loss.backward() optimizer.step() running_loss += loss.item() * inputs.size(0) if i % 10 == 9: print(f'Batch {i + 1}, Loss {running_loss / ((i + 1) * inputs.size(0)):.4f}') print(f'Training Loss: {running_loss / len(dataset_train):.4f}') model.eval() transform = transforms.Compose([ ToTensor() ]) dataset_val = COCODataset(root_dir='path/to/coco/val2017', ann_file='path/to/coco/annotations/person_keypoints_val2017.json', transform=transform) dataloader_val = DataLoader(dataset_val, batch_size=1, shuffle=False) with torch.no_grad(): num_correct = 0 num_total = 0 for inputs, targets in dataloader_val: inputs = inputs.to(device) targets = targets.numpy()[0] outputs = model(inputs) heatmaps = outputs[-1].cpu().numpy()[0] keypoints_pred = heatmaps_to_keypoints(heatmaps) for j, kp in enumerate(keypoints_pred): if np.linalg.norm(kp - targets[j]) < 10: num_correct += 1 num_total += 1 print(f'Accuracy: {num_correct / num_total:.4f}') if __name__ == '__main__': main() ``` 其中,`COCODataset`类用于加载COCO数据集,`ToTensor`类用于将图像和关键点转换为PyTorch张量,`RandomHorizontalFlip`类用于进行随机水平翻转增强。`HourglassNet`类实现了Hourglass网络,用于预测关键点热图。`heatmaps_to_keypoints`函数将热图转换为关键点坐标。`main`函数用于训练和测试模型。
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