数据集学习笔记(六)：目标检测和图像分割标注软件介绍和使用，并转换成YOLO系列可使用的数据集格式

一、目标检测

1.1 labelImg

1.2 介绍

labelImg是一个开源的图像标注工具，用于创建图像标注数据集。它提供了一个简单易用的界面，允许用户通过绘制边界框或者创建多边形来标注图像中的对象。它支持多种常见的标注格式，如Pascal VOC、YOLO和COCO等。

使用labelImg，用户可以加载图像文件夹，逐个标注图像中的对象，并保存标注结果。该工具还提供了一些快捷键和功能，如缩放、移动和删除标注框，以及快速切换到下一张图像等。此外，labelImg还支持标注图像的困难程度、部分可见性和关键点等。

labelImg是一个跨平台的工具，可以在Windows、Linux和macOS等操作系统上运行。它基于Python和Qt开发，可以通过pip安装或从GitHub上获取源代码。这使得用户可以根据自己的需求进行定制和扩展。

总而言之，labelImg是一个功能强大、易于使用的图像标注工具，适用于创建各种类型的标注数据集，从而用于训练和评估计算机视觉模型。

1.3 安装

pip install labelImg

1.4 使用

• 在cmd中输入labelImg，打开目标标注界面
  
• open dir选择图片的文件夹、Change Save Dir选择label保存的位置、在View下选择auto save mode可以不用每次都要点击保存、在File里面选择YOLO数据集的格式(点击pascalVOC切换)。
• 通过w来选择标注区域，然后写上类别名
• 键盘输入a是上一张，d是下一张
• 然后按照这种格式将图片和label进行分开（train和valid同理）

1.5 转换

如果通过labelImg直接得到txt标签文本是不用进行转换就可以提供给YOLO进行训练的。
如果是保存的XML文本，则需要通过下面代码进行转换。

修改两个路径：xml文件地址和创建保存txt文件的地址

import os
import xml.etree.ElementTree as ET# xml文件存放目录(修改成自己的文件名)
input_dir = r'E:\auto_label\annotation'# 输出txt文件目录（自己创建的文件夹）
out_dir = r'E:\auto_label\labels'class_list = []# 获取目录所有xml文件
def file_name(input_dir):F = []for root, dirs, files in os.walk(input_dir):for file in files:# print file.decode('gbk')    #文件名中有中文字符时转码if os.path.splitext(file)[1] == '.xml':t = os.path.splitext(file)[0]F.append(t)  # 将所有的文件名添加到L列表中return F  # 返回L列表# 获取所有分类
def get_class(filelist):for i in filelist:f_dir = input_dir + "\\" + i + ".xml"in_file = open(f_dir, encoding='UTF-8')filetree = ET.parse(in_file)in_file.close()root = filetree.getroot()for obj in root.iter('object'):cls = obj.find('name').textif cls not in class_list:class_list.append(cls)def ConverCoordinate(imgshape, bbox):# 将xml像素坐标转换为txt归一化后的坐标xmin, xmax, ymin, ymax = bboxwidth = imgshape[0]height = imgshape[1]dw = 1. / widthdh = 1. / heightx = (xmin + xmax) / 2.0y = (ymin + ymax) / 2.0w = xmax - xminh = ymax - ymin# 归一化x = x * dwy = y * dhw = w * dwh = h * dhreturn x, y, w, hdef readxml(i):f_dir = input_dir + "\\" + i + ".xml"txtresult = ''outfile = open(f_dir, encoding='UTF-8')filetree = ET.parse(outfile)outfile.close()root = filetree.getroot()# 获取图片大小size = root.find('size')width = int(size.find('width').text)height = int(size.find('height').text)imgshape = (width, height)# 转化为yolov5的格式for obj in root.findall('object'):# 获取类别名obj_name = obj.find('name').textobj_id = class_list.index(obj_name)# 获取每个obj的bbox框的左上和右下坐标bbox = obj.find('bndbox')xmin = float(bbox.find('xmin').text)xmax = float(bbox.find('xmax').text)ymin = float(bbox.find('ymin').text)ymax = float(bbox.find('ymax').text)bbox_coor = (xmin, xmax, ymin, ymax)x, y, w, h = ConverCoordinate(imgshape, bbox_coor)txt = '{} {} {} {} {}\n'.format(obj_id, x, y, w, h)txtresult = txtresult + txt# print(txtresult)f = open(out_dir + "\\" + i + ".txt", 'a')f.write(txtresult)f.close()# 获取文件夹下的所有文件
filelist = file_name(input_dir)# 获取所有分类
get_class(filelist)# 打印class
print(class_list)# xml转txt
for i in filelist:readxml(i)# 在out_dir下生成一个class文件
f = open(out_dir + "\\classes.txt", 'a')
classresult = ''
for i in class_list:classresult = classresult + i + "\n"
f.write(classresult)
f.close()

1.6 验证

import cv2
import os# 读取txt文件信息
def read_list(txt_path):pos = []with open(txt_path, 'r') as file_to_read:while True:lines = file_to_read.readline()  # 整行读取数据if not lines:break# 将整行数据分割处理，如果分割符是空格，括号里就不用传入参数，如果是逗号， 则传入‘，'字符。p_tmp = [float(i) for i in lines.split(' ')]pos.append(p_tmp)  # 添加新读取的数据# Efield.append(E_tmp)passreturn pos# txt转换为box
def convert(size, box):xmin = (box[1] - box[3] / 2.) * size[1]xmax = (box[1] + box[3] / 2.) * size[1]ymin = (box[2] - box[4] / 2.) * size[0]ymax = (box[2] + box[4] / 2.) * size[0]box = (int(xmin), int(ymin), int(xmax), int(ymax))return boxdef draw_box_in_single_image(image_path, txt_path):# 读取图像image = cv2.imread(image_path)pos = read_list(txt_path)for i in range(len(pos)):label = classes[int(str(int(pos[i][0])))]print('label is '+label)box = convert(image.shape, pos[i])image = cv2.rectangle(image,(box[0], box[1]),(box[2],box[3]),colores[int(str(int(pos[i][0])))],2)cv2.putText(image, label,(box[0],box[1]-2), 0, 1, colores[int(str(int(pos[i][0])))], thickness=2, lineType=cv2.LINE_AA)cv2.imshow("images", image)cv2.waitKey(0)if __name__ == '__main__':img_folder = "D:\datasets\YOLO/images"img_list = os.listdir(img_folder)img_list.sort()label_folder = "D:\datasets\YOLO/labels"label_list = os.listdir(label_folder)label_list.sort()classes = {0: "cat", 1: "dog"}colores = [(0,0,255),(255,0,255)]for i in range(len(img_list)):image_path = img_folder + "\\" + img_list[i]txt_path = label_folder + "\\" + label_list[i]draw_box_in_single_image(image_path, txt_path)

二、图像分割

2.1 labelme

2.2 介绍

LabelMe是一个在线图像标注工具，旨在帮助用户对图像进行标注和注释。它提供了一个简单易用的界面，让用户可以方便地在图像上绘制边界框、标记点、线条等，并为每个标注对象添加文字描述。

LabelMe的主要特点包括：

• 灵活多样的标注工具：LabelMe提供了多种标注工具，包括矩形框、多边形、线条、点等，可以满足不同类型图像的标注需求。

• 支持多种标注任务：LabelMe适用于各种标注任务，包括对象检测、语义分割、关键点标注等。

• 数据的可视化和管理：LabelMe支持将标注结果可视化展示，用户可以在网页上查看和编辑标注结果。此外，LabelMe还提供了数据管理功能，可以方便地组织和管理大量的标注数据。

• 数据的导入和导出：LabelMe支持将标注数据导入和导出为常见的数据格式，如XML、JSON等，方便与其他机器学习和计算机视觉工具集成。

总的来说，LabelMe是一个功能强大且易于使用的在线图像标注工具，适用于各种图像标注任务，并提供了方便的数据管理和导入导出功能。

2.3 安装

pip install labelme -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

2.4 使用

参考链接：点击

打完标签后，会在我们图片的目录下相应的生成JSON标签文件，首先我们先验证一下我们打的标签和图片是否对应，如果没问题那么我们才转换成YOLO可训练的标签文件。参考代码如下：

import os, cv2, json
import numpy as npbase_path = '../dataset/labelme_dataset'
path_list = [i.split('.')[0] for i in os.listdir(base_path) if 'json' in i]
print(path_list)
for path in path_list:image = cv2.imread(f'{base_path}/{path}.jpg')h, w, c = image.shapelabel = np.zeros((h, w), dtype=np.uint8)with open(f'{base_path}/{path}.json') as f:mask = json.load(f)['shapes']for i in mask:i = np.array([np.array(j) for j in i['points']])label = cv2.fillPoly(label, [np.array(i, dtype=np.int32)], color=255)image = cv2.bitwise_and(image, image, mask=label)cv2.imshow('Pic', image)cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()

2.5 转换

既然打的标签文件是没问题的，那么我们开始转换成YOLO可用的TXT文件，转换代码如下：

import os, cv2, json
import numpy as npclasses = ['square', 'triangle'] # 修改成对应的类别base_path = '../dataset/labelme_dataset' # 指定json和图片的位置
path_list = [i.split('.')[0] for i in os.listdir(base_path)]
for path in path_list:image = cv2.imread(f'{base_path}/{path}.jpg')h, w, c = image.shapewith open(f'{base_path}/{path}.json') as f:masks = json.load(f)['shapes']with open(f'{base_path}/{path}.txt', 'w+') as f:for idx, mask_data in enumerate(masks):mask_label = mask_data['label']if '_' in mask_label:mask_label = mask_label.split('_')[0]mask = np.array([np.array(i) for i in mask_data['points']], dtype=np.float)mask[:, 0] /= wmask[:, 1] /= hmask = mask.reshape((-1))if idx != 0:f.write('\n')f.write(f'{classes.index(mask_label)} {" ".join(list(map(lambda x:f"{x:.6f}", mask)))}')

通过这个代码可以在当前目录生成对应文件名的TXT标签文件，然后我们需要将其划分为训练集、验证集和测试集，可通过下面的代码：

import os, shutil, random
import numpy as nppostfix = 'jpg' # 里面都是jpg图片
base_path = '../dataset/labelme_dataset' # 原图片和TXT文件
dataset_path = '../dataset/custom_dataset' # 保存的目标位置
val_size, test_size = 0.1, 0.2os.makedirs(dataset_path, exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/images', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/images/train', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/images/val', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/images/test', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/labels/train', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/labels/val', exist_ok=True)
os.makedirs(f'{dataset_path}/labels/test', exist_ok=True)path_list = np.array([i.split('.')[0] for i in os.listdir(base_path) if 'txt' in i])
random.shuffle(path_list)
train_id = path_list[:int(len(path_list) * (1 - val_size - test_size))]
val_id = path_list[int(len(path_list) * (1 - val_size - test_size)):int(len(path_list) * (1 - test_size))]
test_id = path_list[int(len(path_list) * (1 - test_size)):]for i in train_id:shutil.copy(f'{base_path}/{i}.{postfix}', f'{dataset_path}/images/train/{i}.{postfix}')shutil.copy(f'{base_path}/{i}.txt', f'{dataset_path}/labels/train/{i}.txt')for i in val_id:shutil.copy(f'{base_path}/{i}.{postfix}', f'{dataset_path}/images/val/{i}.{postfix}')shutil.copy(f'{base_path}/{i}.txt', f'{dataset_path}/labels/val/{i}.txt')for i in test_id:shutil.copy(f'{base_path}/{i}.{postfix}', f'{dataset_path}/images/test/{i}.{postfix}')shutil.copy(f'{base_path}/{i}.txt', f'{dataset_path}/labels/test/{i}.txt')

2.6 验证

通过结合TXT标签文件以及图片来进行可视化，以验证其是否正确。

import os, cv2
import numpy as npimg_base_path = '../dataset/custom_dataset/images/train'
lab_base_path = '../dataset/custom_dataset/labels/train'label_path_list = [i.split('.')[0] for i in os.listdir(img_base_path)]
for path in label_path_list:image = cv2.imread(f'{img_base_path}/{path}.jpg')h, w, c = image.shapelabel = np.zeros((h, w), dtype=np.uint8)with open(f'{lab_base_path}/{path}.txt') as f:mask = np.array(list(map(lambda x:np.array(x.strip().split()), f.readlines())))for i in mask:i = np.array(i, dtype=np.float32)[1:].reshape((-1, 2))i[:, 0] *= wi[:, 1] *= hlabel = cv2.fillPoly(label, [np.array(i, dtype=np.int32)], color=255)image = cv2.bitwise_and(image, image, mask=label)cv2.imshow('Pic', image)cv2.waitKey(0)cv2.destroyAllWindows()