SSD训练数据集流程（学习记录）

关于理论部分我看的是b站”霹雳吧啦Wz”的SSD理论讲解，作为入门小白表示能听懂，需要的同学可以自行观看

目录

1.训练环境

2.训练步骤

1.训练环境

我的环境是win11+anaconda+python3.6.13+pytorch1.10.2+cuda11.6

2.训练步骤

（1）下载SSD源码

可到github进行下载

GitHub – amdegroot/ssd.pytorch: A PyTorch Implementation of Single Shot MultiBox Detector

（2）下载模型文件

VGG16_reducedfc.pth预训练模型下载地址：https://s3.amazonaws.com/amdegroot-models/vgg16_reducedfc.pth

将下载的模型文件放置于ssd源码目录中 wights/vgg16_reducedfc.pth

（3）数据集准备

与大多数训练模型一样，ssd支持的训练格式为VOC和coco，这里采用voc2007作为演示，制作自己的数据集以及labimg的使用可自行观看yolo数据集标注软件安装+使用流程_道人兄的博客-CSDN博客_yolo数据集标注工具

voc2007的具体下载方式我也不多赘述，网络上百度也有，或者直接看我之前写的也有提到使用Faster—RCNN训练数据集流程（学习记录）_道人兄的博客-CSDN博客

将下载后的voc2007数据集放置于./data/VOCdevkit/中

然后到ssd.pytorch-master/data/中的voc0712.py进行修改其中的VOC_ROOT = osp.join(HOME, “data/VOCdevkit/”)，他这里的HOME老是读取我的C盘位置，所以一直报错，我直接把数据集的绝对路径写上去了就没报错

将 voc0712.py文件中 VOCDetection类的 __init__函数，将 image_sets修改为 [('2007', 'train'), ('2007', 'val'),('2007','test')]，修改后的结果如下。

def __init__(self, root,
             image_sets=[('2007', 'train'), ('2007', 'val'),('2007','test')],
             transform=None, target_transform=VOCAnnotationTransform(),
             dataset_name='VOC0712'):

其中如果是训练自己的数据集，记得修改 voc0712.py文件中的 VOC_CLASSES 变量。例如，将VOC_CLASSES修改为person类， 注意如果只有一类则需要加方括号，修改后的结果如下。

VOC_CLASSES = [('person')

如果训练自己的数据集，还需要修改 config.py文件中的 voc字典变量。将其中的 num_classes修改为2（以person为例）（背景类+你训练集的种类个数），第一次调试时可以将 max_iter调小至1000，修改后的结果如下。

voc = {
    'num_classes': 2,
    'lr_steps': (80000, 100000, 120000),
    'max_iter': 1000,
    'feature_maps': [38, 19, 10, 5, 3, 1],
    'min_dim': 300,
    'steps': [8, 16, 32, 64, 100, 300],
    'min_sizes': [30, 60, 111, 162, 213, 264],
    'max_sizes': [60, 111, 162, 213, 264, 315],
    'aspect_ratios': [[2], [2, 3], [2, 3], [2, 3], [2], [2]],
    'variance': [0.1, 0.2],
    'clip': True,
    'name': 'VOC',
}

最后一步，把 coco_labels.txt放在 ssd.pytorch-master/data/coco/目录下，也可以通过修改 coco.py文件中的 COCO_ROOT = osp.join(HOME, 'data/coco/')来指定存放路径。

（4）修改源码

①修改 ssd.py文件中 SSD类的 __init__函数和 forward函数，修改后的结果如下。

if phase == 'test':
    self.softmax = nn.Softmax(dim=-1)
    self.detect = Detect(num_classes, 0, 200, 0.01, 0.45)
修改为:
if phase == 'test':
    self.softmax = nn.Softmax()
    self.detect = Detect()

if self.phase == "test":
    output = self.detect(
        loc.view(loc.size(0), -1, 4),                   # loc preds
        self.softmax(conf.view(conf.size(0), -1,
                     self.num_classes)),                # conf preds
        self.priors.type(type(x.data))                  # default boxes
    )
修改为：
if self.phase == "test":
    output = self.detect.apply(21, 0, 200, 0.01, 0.45,
        loc.view(loc.size(0), -1, 4),                   # loc preds
        self.softmax(conf.view(-1,21)),                 # conf preds
        self.priors.type(type(x.data))                  # default boxes
    )

②修改 train.py中187至189行代码，原因是 .data[0]写法适用于低版本Pytorch，否则会出现 IndexError:invalid index of a 0-dim tensor...错误，修改后的结果如下。

loc_loss += loss_l.item()
conf_loss += loss_c.item()

if iteration % 10 == 0:
    print('timer: %.4f sec.' % (t1 - t0))
    print('iter ' + repr(iteration) + ' || Loss: %.4f ||' % (loss.item()), end=' ')

③交换 layers/modules/multibox_loss.py中97行和98代码位置，否则会出现 IndexError: The shape of the mask [14, 8732] at index 0does...错误，修改后的结果如下。

loss_c = loss_c.view(num, -1)
loss_c[pos] = 0  # filter out pos boxes for now

④根据自己的需要对 train.py中预训练模型、batch_size、学习率、模型名字和模型保存的次数等参数进行修改。建议学习率修改为 1e-4（原因是原版使用1e-3可能会出现loss为nan情况），第一次调试时可以修改为每迭代100次保存，方便调试。

加载模型初始参数
parser = argparse.ArgumentParser(
    description='Single Shot MultiBox Detector Training With Pytorch')
train_set = parser.add_mutually_exclusive_group()
默认加载VOC数据集
parser.add_argument('--dataset', default='VOC', choices=['VOC', 'COCO'],
                    type=str, help='VOC or COCO')
设置VOC数据集根路径
parser.add_argument('--dataset_root', default=VOC_ROOT,
                    help='Dataset root directory path')
设置预训练模型vgg16_reducedfc.pth
parser.add_argument('--basenet', default='vgg16_reducedfc.pth',
                    help='Pretrained base model')
设置批大小，根据自己显卡能力设置，默认为32，此处我改为16
parser.add_argument('--batch_size', default=16, type=int,
                    help='Batch size for training')
是否恢复中断的训练，默认不恢复
parser.add_argument('--resume', default=None, type=str,
                    help='Checkpoint state_dict file to resume training from')
恢复训练iter数，默认从第0次迭代开始
parser.add_argument('--start_iter', default=0, type=int,
                    help='Resume training at this iter')
数据加载线程数，根据自己CPU个数设置，默认为4
parser.add_argument('--num_workers', default=4, type=int,
                    help='Number of workers used in dataloading')
是否使用CUDA加速训练，默认开启，如果没有GPU，可改成False直接用CPU训练
parser.add_argument('--cuda', default=True, type=str2bool,
                    help='Use CUDA to train model')
学习率，默认0.001
parser.add_argument('--lr', '--learning-rate', default=1e-3, type=float,
                    help='initial learning rate')
最佳动量值，默认0.9（动量是梯度下降法中一种常用的加速技术，用于加速梯度下降，减少收敛耗时）
parser.add_argument('--momentum', default=0.9, type=float,
                    help='Momentum value for optim')
权重衰减，即正则化项前面的系数，用于防止过拟合；SGD，即mini-batch梯度下降
parser.add_argument('--weight_decay', default=1e-4, type=float,
                    help='Weight decay for SGD')
gamma更新，默认值0.1
parser.add_argument('--gamma', default=0.1, type=float,
                    help='Gamma update for SGD')
使用visdom将训练过程loss图像可视化
parser.add_argument('--visdom', default=False, type=str2bool,
                    help='Use visdom for loss visualization')
权重保存位置，默认存在weights/下
parser.add_argument('--save_folder', default='weights/',
                    help='Directory for saving checkpoint models')
args = parser.parse_args()

if iteration != 0 and iteration % 100 == 0:
    print('Saving state, iter:', iteration)
    torch.save(ssd_net.state_dict(), 'weights/ssd300_VOC_' + repr(iteration) + '.pth')

⑤因为pytorch1.9以上版本在这份源代码中并不适用，一旦运行cuda方面会报错如下：

RuntimeError: Expected a ‘cuda‘ device type for generator but found ‘cpu‘

参考github上的解决方法，有两种方法可成功运行：

第一种是重装pytorch1.8版本，就可以正常运行，但我觉得太麻烦了

第二种是修改源码：

在位于 anaconda 或任何地方的文件”site-packages/torch/utils/data/sampler.py”中。

[修改第 116 行]：generator = torch.Generator()
改成generator = torch.Generator(device='cuda')
[修改第 126 行]：yield from torch.randperm(n, generator=generator).tolist()
改成yield from torch.randperm(n, generator=generator, device='cuda').tolist()

在train.py文件中，data.DataLoader处进行添加generator

data_loader = data.DataLoader(dataset, args.batch_size,
                                  num_workers=args.num_workers,
                                  shuffle=True, collate_fn=detection_collate,
                                  pin_memory=True, generator=torch.Generator(device='cuda'))

（5）运行train.py，如下图

参考资料：

SSD训练自己的数据集（pytorch版）_Kellenn的博客-CSDN博客_ssd训练自己的数据集pytorch

【目标检测实战】Pytorch—SSD模型训练（VOC数据集） – 知乎 (zhihu.com)

2.1SSD算法理论_哔哩哔哩_bilibili

Original: https://blog.csdn.net/hhb3329/article/details/126860115
Author: 道人兄
Title: SSD训练数据集流程（学习记录）