Python----目标检测（PASCAL VOC数据集）

一、PASCAL VOC数据集

        PASCAL VOC（Visual Object Classes）数据集是计算机视觉领域中广泛使用的一个 标准数据集，用于目标检测、图像分割、图像分类、动作识别等任务。该数据集由 PASCAL（Pattern Analysis, Statistical Modelling and Computational Learning） 网络主办的年度挑战赛推出，旨在推动视觉对象识别技术的发展。

PASCAL VOC 数据集可以通过官方网站下载，每个版本的图像和标注文件都可以独立获取：

The PASCAL Visual Object Classes Homepage

2012年数据集下载

        2012 年 PASCAL 视觉对象类挑战赛 （VOC2012）

1.1、数据集的版本

        PASCAL VOC 数据集从2005年开始发布，最常用的版本包括2007、2010和2012年 版本。每个版本包含不同数量的图像和注释。

VOC2007：包括5011张训练图像和4952张测试图像，总共9963张图像。包含20 个类别。

VOC2010：图像数量比VOC2007更多，并增加了更多复杂的场景。

VOC2012：进一步增加了数据集的大小和多样性，包含11530张训练和验证图像 （未公开test）。

1.2、数据集类别

PASCAL VOC 数据集包括以下20个类别（其他类、动物类、交通工具类、家具 类）：

1. Person（人）

2. Bird（鸟）

3. Cat（猫）

4. Cow（牛）

5. Dog（狗）

6. Horse（马）

7. Sheep（羊）

8. Aeroplane（飞机）

9. Bicycle（自行车）

10. Boat（船）

11. Bus（公共汽车）

12. Car（汽车）

13. Motorbike（摩托车）

14. Train（火车）

15. Bottle（瓶子）

16. Chair（椅子）

17. Dining table（餐桌）

18. Potted plant（盆栽植物）

19. Sofa（沙发）

20. TV/monitor（电视/监视器）

1.3、 PASCAL VOC任务

1. 目标检测：识别图像中的所有目标，并给出每个目标的类别和边界框。

2. 图像分类：给出整幅图像的类别标签。

3. 语义分割：对图像中的每个像素进行分类，标注其所属类别。

4. 动作识别：识别图像中人物的动作类别。

1.3.1、分类/检测图像示例

1.3.2、语义分割

定义：

        语义分割的目标是将图像中的每个像素分类到预定义的类别中，而不区分同一类别中 的不同个体。

特点：

        类别级别分类：每个像素被分配到一个类别，例如，所有的汽车像素被分类为“汽 车”。

        不区分实例：同一类别的不同个体在结果中不区分，例如，图像中所有的汽车像 素都被标记为“汽车”，而不会区分它们属于不同的汽车。

例子：

        在一张包含两只猫和一只狗的图片中，语义分割的结果是将所有猫的像素标记为 “猫”，将狗的像素标记为“狗”，而不会区分两只不同的猫。

应用：

        自动驾驶汽车中的道路和障碍物检测。

        医学图像处理中的组织和器官分割。

1.3.3、实例分割 

定义：

        实例分割的目标是将图像中的每个像素不仅分类到预定义的类别中，还要区分同一类 别中的不同个体。

特点：

        类别级别和实例级别分类：每个像素不仅被分配到一个类别，还被分配到一个实 例，例如，不仅区分“汽车”，还区分每辆不同的汽车。

        区分实例：同一类别的不同个体在结果中被区分开来，例如，图像中两辆不同的 汽车会被标记为“汽车1”和“汽车2”。

例子：

        在一张包含两只猫和一只狗的图片中，实例分割的结果是将两只猫分别标记为“猫1” 和“猫2”，并将狗标记为“狗”。

应用：

        机器人视觉中的对象识别和抓取。

        计算机视觉中的多对象跟踪和分析。

1.4、数据集结构 

PASCAL VOC 数据集的文件结构通常包括以下几个部分：

        JPEGImages：存放所有图像文件，格式为JPEG。

        Annotations：存放图像的标注文件，格式为XML。每个XML文件对应一张图 像，包含图像中每个对象的类别、边界框坐标等信息。

        ImageSets：包含不同任务（如Main、Segmentation、Layout、Action）下的 训练、验证和测试集的划分文件。

                 Main：用于分类和检测任务。

                Segmentation：用于分割任务。

                Layout：用于物体布局任务。

                Action：用于动作识别任务。

1.5、标注文件示例

<annotation>  <!-- 文件夹名称 -->  <folder>VOC2012</folder>  <!-- 图像文件名 -->  <filename>2007_000033.jpg</filename>  <!-- 图像来源信息 -->  <source>  <database>The VOC2007 Database</database> <!-- 数据库名称 -->  <annotation>PASCAL VOC2007</annotation> <!-- 数据集名称 -->  <image>flickr</image> <!-- 图像来源平台 -->  </source>  <!-- 图像尺寸信息 -->  <size>  <width>500</width> <!-- 图像宽度 -->  <height>366</height> <!-- 图像高度 -->  <depth>3</depth> <!-- 图像深度（RGB三通道） -->  </size>  <!-- 是否进行过分割，1表示是 -->  <segmented>1</segmented>  <!-- 第一个对象（飞机） -->  <object>  <name>aeroplane</name> <!-- 对象类别：飞机 -->  <pose>Unspecified</pose> <!-- 姿态：未指定 -->  <truncated>0</truncated> <!-- 未截断 -->  <difficult>0</difficult> <!-- 不是难以识别的对象 -->  <bndbox>  <xmin>9</xmin> <!-- 边界框左上角X坐标 -->  <ymin>107</ymin> <!-- 边界框左上角Y坐标 -->  <xmax>499</xmax> <!-- 边界框右下角X坐标 -->  <ymax>263</ymax> <!-- 边界框右下角Y坐标 -->  </bndbox>  </object>  <!-- 第二个对象（飞机） -->  <object>  <name>aeroplane</name> <!-- 对象类别：飞机 -->  <pose>Left</pose> <!-- 姿态：向左 -->  <truncated>0</truncated> <!-- 未截断 -->  <difficult>0</difficult> <!-- 不是难以识别的对象 -->  <bndbox>  <xmin>421</xmin> <!-- 边界框左上角X坐标 -->  <ymin>200</ymin> <!-- 边界框左上角Y坐标 -->  <xmax>482</xmax> <!-- 边界框右下角X坐标 -->  <ymax>226</ymax> <!-- 边界框右下角Y坐标 -->  </bndbox>  </object>  <!-- 第三个对象（飞机，部分被截断） -->  <object>  <name>aeroplane</name> <!-- 对象类别：飞机 -->  <pose>Left</pose> <!-- 姿态：向左 -->  <truncated>1</truncated> <!-- 被截断 -->  <difficult>0</difficult> <!-- 不是难以识别的对象 -->  <bndbox>  <xmin>325</xmin> <!-- 边界框左上角X坐标 -->  <ymin>188</ymin> <!-- 边界框左上角Y坐标 -->  <xmax>411</xmax> <!-- 边界框右下角X坐标 -->  <ymax>223</ymax> <!-- 边界框右下角Y坐标 -->  </bndbox>  </object>  
</annotation>