用python实现yolov5的k-means聚类

时间: 2023-11-10 14:53:29 浏览: 144
PY

Python实现K-Means聚类

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首先,需要安装PyTorch和NumPy库。 接下来,我们将实现一个函数,该函数将输入的bbox列表聚类为k个簇。我们将使用k-means算法实现聚类,并使用IoU(交并比)作为距离度量。 ```python import numpy as np import torch def kmeans(bboxes, k, max_iter=100): ''' Args: bboxes: a list of bboxes, each bbox is a tuple (x1, y1, x2, y2) k: number of clusters max_iter: maximum number of iterations for k-means algorithm Returns: a numpy array of k clusters, each cluster contains the following fields: - cx: x-coordinate of cluster center - cy: y-coordinate of cluster center - w: width of bbox - h: height of bbox ''' # convert bboxes to numpy array bboxes = np.array(bboxes) # randomly select k initial centers centers = bboxes[np.random.choice(len(bboxes), k, replace=False)] for i in range(max_iter): # compute IoU between each bbox and each center ious = [] for bbox in bboxes: iou = [] for center in centers: iou.append(compute_iou(bbox, center)) ious.append(iou) ious = np.array(ious) # assign each bbox to the cluster with the highest IoU labels = ious.argmax(axis=1) # update centers for j in range(k): cluster = bboxes[labels == j] if len(cluster) == 0: continue centers[j] = np.mean(cluster, axis=0) # convert centers to numpy array centers = np.array([(cx, cy, w, h) for (cx, cy, w, h) in centers]) return centers ``` 该函数首先将输入的bbox列表转换为numpy数组,并随机选择k个初始中心。然后,它使用IoU作为距离度量,将每个bbox分配给具有最高IoU的簇。最后,它使用每个簇中bbox的平均值更新簇中心,并重复这个过程直到收敛或达到最大迭代次数。 我们还需要实现一个函数来计算两个bbox之间的IoU。这是一个常见的计算机视觉度量,用于衡量两个bbox之间的重叠程度。 ```python def compute_iou(bbox1, bbox2): ''' Args: bbox1: a tuple (x1, y1, x2, y2), representing a bbox bbox2: a tuple (x1, y1, x2, y2), representing a bbox Returns: IoU (intersection over union) between bbox1 and bbox2 ''' x1 = max(bbox1[0], bbox2[0]) y1 = max(bbox1[1], bbox2[1]) x2 = min(bbox1[2], bbox2[2]) y2 = min(bbox1[3], bbox2[3]) if x1 >= x2 or y1 >= y2: return 0 intersection = (x2 - x1) * (y2 - y1) area1 = (bbox1[2] - bbox1[0]) * (bbox1[3] - bbox1[1]) area2 = (bbox2[2] - bbox2[0]) * (bbox2[3] - bbox2[1]) union = area1 + area2 - intersection return intersection / union ``` 现在,我们可以使用上述函数来聚类yolov5的anchor boxes。我们的输入数据将是yolov5训练数据集中的bbox列表,该数据集可以在https://github.com/ultralytics/yolov5/releases/download/v3.0/yolov5s.yaml中找到。 首先,我们需要加载数据集并提取所有的bbox。我们将使用PyTorch框架来加载数据集。 ```python import yaml import os def load_data(): # load data config with open('yolov5s.yaml') as f: data_config = yaml.load(f, Loader=yaml.FullLoader)['train'] # load dataset dataset = torch.utils.data.ConcatDataset([ torch.utils.data.LoadImages(os.path.join(data_config['data'], path), batch_size=1, img_size=data_config['img_size']) for path in data_config['path'] ]) # extract bboxes bboxes = [] for _, targets, _ in dataset: for target in targets: bboxes.extend(target[:, 1:5].tolist()) return bboxes ``` 我们加载yolov5s.yaml配置文件并使用PyTorch的LoadImages函数加载数据集。然后,我们提取每个目标的bbox,并将其添加到bboxes列表中。 接下来,我们可以使用上述函数来聚类anchor boxes。 ```python bboxes = load_data() anchors = kmeans(bboxes, k=9) print(anchors) ``` 这将输出9个anchor boxes的中心坐标和尺寸。这些anchor boxes的尺寸应该越来越大,以对应于不同的物体大小。
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