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# 通用实例分割产线使用教程
## 1. 通用实例分割产线介绍
实例分割是一种计算机视觉任务,它不仅要识别图像中的物体类别,还要区分同一类别中不同实例的像素,从而实现对每个物体的精确分割。实例分割可以在同一图像中分别标记出每一辆车、每一个人或每一只动物,确保它们在像素级别上被独立处理。例如,在一幅包含多辆车和行人的街景图像中,实例分割能够将每辆车和每个人的轮廓清晰地分开,形成多个独立的区域标签。这项技术广泛应用于自动驾驶、视频监控和机器人视觉等领域,通常依赖于深度学习模型(如Mask R-CNN等),通过卷积神经网络来实现高效的像素分类和实例区分,为复杂场景的理解提供了强大的支持。本产线同时提供了灵活的服务化部署方式,支持在多种硬件上使用多种编程语言调用。不仅如此,本产线也提供了二次开发的能力,您可以基于本产线在您自己的数据集上训练调优,训练后的模型也可以无缝集成。
通用实例分割产线中包含了实例分割模块,该模块都包含多个模型,您可以根据下方的基准测试数据选择使用的模型。
如果您更注重模型的精度,请选择精度较高的模型;如果您更在意模型的推理速度,请选择推理速度较快的模型;如果您关注模型的存储大小,请选择存储体积较小的模型。
通用图像实例分割模块(可选):
| 模型 | 模型下载链接 | Mask AP | GPU推理耗时(ms) [常规模式 / 高性能模式] |
CPU推理耗时(ms) [常规模式 / 高性能模式] |
模型存储大小(M) | 介绍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mask-RT-DETR-H | 推理模型/训练模型 | 50.6 | 172.36 / 172.36 | 1615.75 / 1615.75 | 449.9 M | Mask-RT-DETR 是一种基于RT-DETR的实例分割模型,通过采用最优性能的更好的PP-HGNetV2作为骨干网络,构建了MaskHybridEncoder编码器,引入了IOU-aware Query Selection 技术,使其在相同推理耗时上取得了SOTA实例分割精度。 |
| Mask-RT-DETR-L | 推理模型/训练模型 | 45.7 | 88.18 / 88.18 | 1090.84 / 1090.84 | 113.6 M |
| 模型 | 模型下载链接 | Mask AP | GPU推理耗时(ms) [常规模式 / 高性能模式] |
CPU推理耗时(ms) [常规模式 / 高性能模式] |
模型存储大小(M) | 介绍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cascade-MaskRCNN-ResNet50-FPN | 推理模型/训练模型 | 36.3 | 141.69 / 141.69 | 254.8 M | Cascade-MaskRCNN 是一种改进的Mask RCNN实例分割模型,通过级联多个检测器,利用不同IOU阈值优化分割结果,解决检测与推理阶段的mismatch问题,提高了实例分割的准确性。 | |
| Cascade-MaskRCNN-ResNet50-vd-SSLDv2-FPN | 推理模型/训练模型 | 39.1 | 147.62 / 147.62 | 254.7 M | ||
| Mask-RT-DETR-H | 推理模型/训练模型 | 50.6 | 172.36 / 172.36 | 1615.75 / 1615.75 | 449.9 M | Mask-RT-DETR 是一种基于RT-DETR的实例分割模型,通过采用最优性能的更好的PP-HGNetV2作为骨干网络,构建了MaskHybridEncoder编码器,引入了IOU-aware Query Selection 技术,使其在相同推理耗时上取得了SOTA实例分割精度。 |
| Mask-RT-DETR-L | 推理模型/训练模型 | 45.7 | 88.18 / 88.18 | 1090.84 / 1090.84 | 113.6 M | |
| Mask-RT-DETR-M | 推理模型/训练模型 | 42.7 | 78.69 / 78.69 | 66.6 M | ||
| Mask-RT-DETR-S | 推理模型/训练模型 | 41.0 | 33.5007 | - | 51.8 M | |
| Mask-RT-DETR-X | 推理模型/训练模型 | 47.5 | 114.16 / 114.16 | 1240.92 / 1240.92 | 237.5 M | |
| MaskRCNN-ResNet50-FPN | 推理模型/训练模型 | 35.6 | 118.30 / 118.30 | 157.5 M | Mask R-CNN是由华盛顿首例即现投影卡的一个全任务深度学习模型,能够在一个模型中完成图片实例的分类和定位,并结合图像级的遮罩(Mask)来完成分割任务。 | |
| MaskRCNN-ResNet50-vd-FPN | 推理模型/训练模型 | 36.4 | 118.34 / 118.34 | 157.5 M | ||
| MaskRCNN-ResNet50 | 推理模型/训练模型 | 32.8 | 228.83 / 228.83 | 128.7 M | ||
| MaskRCNN-ResNet101-FPN | 推理模型/训练模型 | 36.6 | 148.14 / 148.14 | 225.4 M | ||
| MaskRCNN-ResNet101-vd-FPN | 推理模型/训练模型 | 38.1 | 151.12 / 151.12 | 225.1 M | ||
| MaskRCNN-ResNeXt101-vd-FPN | 推理模型/训练模型 | 39.5 | 237.55 / 237.55 | 370.0 M | ||
| PP-YOLOE_seg-S | 推理模型/训练模型 | 32.5 | - | - | 31.5 M | PP-YOLOE_seg 是一种基于PP-YOLOE的实例分割模型。该模型沿用了PP-YOLOE的backbone和head,通过设计PP-YOLOE实例分割头,大幅提升了实例分割的性能和推理速度。 |
| SOLOv2 | 推理模型/训练模型 | 35.5 | - | - | 179.1 M | SOLOv2 是一种按位置分割物体的实时实例分割算法。该模型是SOLO的改进版本,通过引入掩码学习和掩码NMS,实现了精度和速度上取得良好平衡。 |
如果您对产线运行的效果满意,可以直接进行集成部署。您可以选择从云端下载部署包,也可以参考[2.2节本地体验](#22-本地体验)中的方法进行本地部署。如果对效果不满意,您可以利用私有数据对产线中的模型进行微调训练。如果您具备本地训练的硬件资源,可以直接在本地开展训练;如果没有,星河零代码平台提供了一键式训练服务,无需编写代码,只需上传数据后,即可一键启动训练任务。
### 2.2 本地体验
> ❗ 在本地使用通用实例分割产线前,请确保您已经按照[PaddleX本地安装教程](../../../installation/installation.md)完成了PaddleX的wheel包安装。
#### 2.2.1 命令行方式体验
* 一行命令即可快速体验实例分割产线效果,使用 [测试文件](https://paddle-model-ecology.bj.bcebos.com/paddlex/imgs/demo_image/general_instance_segmentation_004.png),并将 `--input` 替换为本地路径,进行预测
```bash
paddlex --pipeline instance_segmentation \
--input general_instance_segmentation_004.png \
--threshold 0.5 \
--save_path ./output \
--device gpu:0
```
相关的参数说明可以参考[2.2.2 Python脚本方式集成](#222-python脚本方式集成)中的参数说明。
运行后,会将结果打印到终端上,结果如下:
```bash
{'res': {'input_path': 'general_instance_segmentation_004.png', 'page_index': None, 'boxes': [{'cls_id': 0, 'label': 'person', 'score': 0.8695873022079468, 'coordinate': [339.83426, 0, 639.8651, 575.22003]}, {'cls_id': 0, 'label': 'person', 'score': 0.8572642803192139, 'coordinate': [0.09976959, 0, 195.07274, 575.358]}, {'cls_id': 0, 'label': 'person', 'score': 0.8201770186424255, 'coordinate': [88.24664, 113.422424, 401.23077, 574.70197]}, {'cls_id': 0, 'label': 'person', 'score': 0.7110118269920349, 'coordinate': [522.54065, 21.457964, 767.5007, 574.2464]}, {'cls_id': 27, 'label': 'tie', 'score': 0.5543721914291382, 'coordinate': [247.38776, 312.4094, 355.2685, 574.1264]}], 'masks': '...'}}
```
运行结果参数说明可以参考[2.2.2 Python脚本方式集成](#222-python脚本方式集成)中的结果解释。
可视化结果保存在`save_path`下,其中实例分割的可视化结果如下:
#### 2.2.2 Python脚本方式集成
* 上述命令行是为了快速体验查看效果,一般来说,在项目中,往往需要通过代码集成,您可以通过几行代码即可完成产线的快速推理,推理代码如下:
```python
from paddlex import create_pipeline
pipeline = create_pipeline(pipeline="instance_segmentation")
output = pipeline.predict(input="general_instance_segmentation_004.png", threshold=0.5)
for res in output:
res.print()
res.save_to_img(save_path="./output/")
res.save_to_json(save_path="./output/")
```
在上述 Python 脚本中,执行了如下几个步骤:
(1)通过 `create_pipeline()` 实例化 实例分割 产线对象,具体参数说明如下:
| 参数 | 参数说明 | 参数类型 | 默认值 |
|---|---|---|---|
pipeline |
产线名称或是产线配置文件路径。如为产线名称,则必须为 PaddleX 所支持的产线。 | str |
None |
config |
产线具体的配置信息(如果和pipeline同时设置,优先级高于pipeline,且要求产线名和pipeline一致)。 |
dict[str, Any] |
None |
device |
产线推理设备。支持指定GPU具体卡号,如“gpu:0”,其他硬件具体卡号,如“npu:0”,CPU如“cpu”。 | str |
None |
use_hpip |
是否启用高性能推理,仅当该产线支持高性能推理时可用。 | bool |
False |
| 参数 | 参数说明 | 参数类型 | 可选项 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|
input |
待预测数据,支持多种输入类型,必填 | Python Var|str|list |
|
None |
device |
产线推理设备 | str|None |
|
None |
threshold |
模型的低分object过滤阈值 | float|None |
|
None |
| 方法 | 方法说明 | 参数 | 参数类型 | 参数说明 | 默认值 |
|---|---|---|---|---|---|
print() |
打印结果到终端 | format_json |
bool |
是否对输出内容进行使用 JSON 缩进格式化 |
True |
indent |
int |
指定缩进级别,以美化输出的 JSON 数据,使其更具可读性,仅当 format_json 为 True 时有效 |
4 | ||
ensure_ascii |
bool |
控制是否将非 ASCII 字符转义为 Unicode。设置为 True 时,所有非 ASCII 字符将被转义;False 则保留原始字符,仅当format_json为True时有效 |
False |
||
save_to_json() |
将结果保存为json格式的文件 | save_path |
str |
保存的文件路径,当为目录时,保存文件命名与输入文件类型命名一致 | 无 |
indent |
int |
指定缩进级别,以美化输出的 JSON 数据,使其更具可读性,仅当 format_json 为 True 时有效 |
4 | ||
ensure_ascii |
bool |
控制是否将非 ASCII 字符转义为 Unicode。设置为 True 时,所有非 ASCII 字符将被转义;False 则保留原始字符,仅当format_json为True时有效 |
False |
||
save_to_img() |
将结果保存为图像格式的文件 | save_path |
str |
保存的文件路径,支持目录或文件路径 | 无 |
| 属性 | 属性说明 |
|---|---|
json |
获取预测的 json 格式的结果 |
img |
获取格式为 dict 的可视化图像 |
对于服务提供的主要操作:
200,响应体的属性如下:| 名称 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
logId |
string |
请求的UUID。 |
errorCode |
integer |
错误码。固定为0。 |
errorMsg |
string |
错误说明。固定为"Success"。 |
result |
object |
操作结果。 |
| 名称 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
logId |
string |
请求的UUID。 |
errorCode |
integer |
错误码。与响应状态码相同。 |
errorMsg |
string |
错误说明。 |
服务提供的主要操作如下:
infer对图像进行实例分割。
POST /instance-segmentation
| 名称 | 类型 | 含义 | 是否必填 |
|---|---|---|---|
image |
string |
服务器可访问的图像文件的URL或图像文件内容的Base64编码结果。 | 是 |
threshold |
number | null |
参见产线 predict 方法中的 threshold 参数说明。 |
否 |
result具有如下属性:| 名称 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
instances |
array |
实例的位置、类别等信息。 |
image |
string | null |
实例分割结果图。图像为JPEG格式,使用Base64编码。 |
instances中的每个元素为一个object,具有如下属性:
| 名称 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
bbox |
array |
实例位置。数组中元素依次为边界框左上角x坐标、左上角y坐标、右下角x坐标以及右下角y坐标。 |
categoryId |
integer |
实例类别ID。 |
categoryName |
string |
实例类别标签名。 |
score |
number |
实例得分。 |
mask |
object |
实例的分割掩膜。 |
mask的属性如下:
| 名称 | 类型 | 含义 |
|---|---|---|
rleResult |
str |
掩膜的游程编码结果。 |
size |
array |
掩膜的形状。数组中元素依次为掩膜的高度和宽度。 |
result示例如下:
{
"instances": [
{
"bbox": [
162.39381408691406,
83.88176727294922,
624.0797119140625,
343.4986877441406
],
"categoryId": 33,
"score": 0.8691174983978271,
"mask": {
"rleResult": "xxxxxx",
"size": [
259,
462
]
}
}
],
"image": "xxxxxx"
}
import base64
import requests
API_URL = "http://localhost:8080/instance-segmentation" # 服务URL
image_path = "./demo.jpg"
output_image_path = "./out.jpg"
# 对本地图像进行Base64编码
with open(image_path, "rb") as file:
image_bytes = file.read()
image_data = base64.b64encode(image_bytes).decode("ascii")
payload = {"image": image_data} # Base64编码的文件内容或者图像URL
# 调用API
response = requests.post(API_URL, json=payload)
# 处理接口返回数据
assert response.status_code == 200
result = response.json()["result"]
with open(output_image_path, "wb") as file:
file.write(base64.b64decode(result["image"]))
print(f"Output image saved at {output_image_path}")
print("\nInstances:")
print(result["instances"])
#include <iostream>
#include "cpp-httplib/httplib.h" // https://github.com/Huiyicc/cpp-httplib
#include "nlohmann/json.hpp" // https://github.com/nlohmann/json
#include "base64.hpp" // https://github.com/tobiaslocker/base64
int main() {
httplib::Client client("localhost:8080");
const std::string imagePath = "./demo.jpg";
const std::string outputImagePath = "./out.jpg";
httplib::Headers headers = {
{"Content-Type", "application/json"}
};
// 对本地图像进行Base64编码
std::ifstream file(imagePath, std::ios::binary | std::ios::ate);
std::streamsize size = file.tellg();
file.seekg(0, std::ios::beg);
std::vector<char> buffer(size);
if (!file.read(buffer.data(), size)) {
std::cerr << "Error reading file." << std::endl;
return 1;
}
std::string bufferStr(reinterpret_cast<const char*>(buffer.data()), buffer.size());
std::string encodedImage = base64::to_base64(bufferStr);
nlohmann::json jsonObj;
jsonObj["image"] = encodedImage;
std::string body = jsonObj.dump();
// 调用API
auto response = client.Post("/instance-segmentation", headers, body, "application/json");
// 处理接口返回数据
if (response && response->status == 200) {
nlohmann::json jsonResponse = nlohmann::json::parse(response->body);
auto result = jsonResponse["result"];
encodedImage = result["image"];
std::string decodedString = base64::from_base64(encodedImage);
std::vector<unsigned char> decodedImage(decodedString.begin(), decodedString.end());
std::ofstream outputImage(outPutImagePath, std::ios::binary | std::ios::out);
if (outputImage.is_open()) {
outputImage.write(reinterpret_cast<char*>(decodedImage.data()), decodedImage.size());
outputImage.close();
std::cout << "Output image saved at " << outPutImagePath << std::endl;
} else {
std::cerr << "Unable to open file for writing: " << outPutImagePath << std::endl;
}
auto instances = result["instances"];
std::cout << "\nInstances:" << std::endl;
for (const auto& inst : instances) {
std::cout << inst << std::endl;
}
} else {
std::cout << "Failed to send HTTP request." << std::endl;
return 1;
}
return 0;
}
import okhttp3.*;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.JsonNode;
import com.fasterxml.jackson.databind.node.ObjectNode;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Base64;
public class Main {
public static void main(String[] args) throws IOException {
String API_URL = "http://localhost:8080/instance-segmentation"; // 服务URL
String imagePath = "./demo.jpg"; // 本地图像
String outputImagePath = "./out.jpg"; // 输出图像
// 对本地图像进行Base64编码
File file = new File(imagePath);
byte[] fileContent = java.nio.file.Files.readAllBytes(file.toPath());
String imageData = Base64.getEncoder().encodeToString(fileContent);
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
ObjectNode params = objectMapper.createObjectNode();
params.put("image", imageData); // Base64编码的文件内容或者图像URL
// 创建 OkHttpClient 实例
OkHttpClient client = new OkHttpClient();
MediaType JSON = MediaType.Companion.get("application/json; charset=utf-8");
RequestBody body = RequestBody.Companion.create(params.toString(), JSON);
Request request = new Request.Builder()
.url(API_URL)
.post(body)
.build();
// 调用API并处理接口返回数据
try (Response response = client.newCall(request).execute()) {
if (response.isSuccessful()) {
String responseBody = response.body().string();
JsonNode resultNode = objectMapper.readTree(responseBody);
JsonNode result = resultNode.get("result");
String base64Image = result.get("image").asText();
JsonNode instances = result.get("instances");
byte[] imageBytes = Base64.getDecoder().decode(base64Image);
try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(outputImagePath)) {
fos.write(imageBytes);
}
System.out.println("Output image saved at " + outputImagePath);
System.out.println("\nInstances: " + instances.toString());
} else {
System.err.println("Request failed with code: " + response.code());
}
}
}
}
package main
import (
"bytes"
"encoding/base64"
"encoding/json"
"fmt"
"io/ioutil"
"net/http"
)
func main() {
API_URL := "http://localhost:8080/instance-segmentation"
imagePath := "./demo.jpg"
outputImagePath := "./out.jpg"
// 对本地图像进行Base64编码
imageBytes, err := ioutil.ReadFile(imagePath)
if err != nil {
fmt.Println("Error reading image file:", err)
return
}
imageData := base64.StdEncoding.EncodeToString(imageBytes)
payload := map[string]string{"image": imageData} // Base64编码的文件内容或者图像URL
payloadBytes, err := json.Marshal(payload)
if err != nil {
fmt.Println("Error marshaling payload:", err)
return
}
// 调用API
client := &http.Client{}
req, err := http.NewRequest("POST", API_URL, bytes.NewBuffer(payloadBytes))
if err != nil {
fmt.Println("Error creating request:", err)
return
}
res, err := client.Do(req)
if err != nil {
fmt.Println("Error sending request:", err)
return
}
defer res.Body.Close()
// 处理接口返回数据
body, err := ioutil.ReadAll(res.Body)
if err != nil {
fmt.Println("Error reading response body:", err)
return
}
type Response struct {
Result struct {
Image string `json:"image"`
Instances []map[string]interface{} `json:"instances"`
} `json:"result"`
}
var respData Response
err = json.Unmarshal([]byte(string(body)), &respData)
if err != nil {
fmt.Println("Error unmarshaling response body:", err)
return
}
outputImageData, err := base64.StdEncoding.DecodeString(respData.Result.Image)
if err != nil {
fmt.Println("Error decoding base64 image data:", err)
return
}
err = ioutil.WriteFile(outputImagePath, outputImageData, 0644)
if err != nil {
fmt.Println("Error writing image to file:", err)
return
}
fmt.Printf("Image saved at %s.jpg\n", outputImagePath)
fmt.Println("\nInstances:")
for _, inst := range respData.Result.Instances {
fmt.Println(inst)
}
}
using System;
using System.IO;
using System.Net.Http;
using System.Net.Http.Headers;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using Newtonsoft.Json.Linq;
class Program
{
static readonly string API_URL = "http://localhost:8080/instance-segmentation";
static readonly string imagePath = "./demo.jpg";
static readonly string outputImagePath = "./out.jpg";
static async Task Main(string[] args)
{
var httpClient = new HttpClient();
// 对本地图像进行Base64编码
byte[] imageBytes = File.ReadAllBytes(imagePath);
string image_data = Convert.ToBase64String(imageBytes);
var payload = new JObject{ { "image", image_data } }; // Base64编码的文件内容或者图像URL
var content = new StringContent(payload.ToString(), Encoding.UTF8, "application/json");
// 调用API
HttpResponseMessage response = await httpClient.PostAsync(API_URL, content);
response.EnsureSuccessStatusCode();
// 处理接口返回数据
string responseBody = await response.Content.ReadAsStringAsync();
JObject jsonResponse = JObject.Parse(responseBody);
string base64Image = jsonResponse["result"]["image"].ToString();
byte[] outputImageBytes = Convert.FromBase64String(base64Image);
File.WriteAllBytes(outputImagePath, outputImageBytes);
Console.WriteLine($"Output image saved at {outputImagePath}");
Console.WriteLine("\nInstances:");
Console.WriteLine(jsonResponse["result"]["instances"].ToString());
}
}
const axios = require('axios');
const fs = require('fs');
const API_URL = 'http://localhost:8080/instance-segmentation'
const imagePath = './demo.jpg'
const outputImagePath = "./out.jpg";
let config = {
method: 'POST',
maxBodyLength: Infinity,
url: API_URL,
data: JSON.stringify({
'image': encodeImageToBase64(imagePath) // Base64编码的文件内容或者图像URL
})
};
// 对本地图像进行Base64编码
function encodeImageToBase64(filePath) {
const bitmap = fs.readFileSync(filePath);
return Buffer.from(bitmap).toString('base64');
}
// 调用API
axios.request(config)
.then((response) => {
// 处理接口返回数据
const result = response.data["result"];
const imageBuffer = Buffer.from(result["image"], 'base64');
fs.writeFile(outputImagePath, imageBuffer, (err) => {
if (err) throw err;
console.log(`Output image saved at ${outputImagePath}`);
});
console.log("\nInstances:");
console.log(result["instances"]);
})
.catch((error) => {
console.log(error);
});
<?php
$API_URL = "http://localhost:8080/instance-segmentation"; // 服务URL
$image_path = "./demo.jpg";
$output_image_path = "./out.jpg";
// 对本地图像进行Base64编码
$image_data = base64_encode(file_get_contents($image_path));
$payload = array("image" => $image_data); // Base64编码的文件内容或者图像URL
// 调用API
$ch = curl_init($API_URL);
curl_setopt($ch, CURLOPT_POST, true);
curl_setopt($ch, CURLOPT_POSTFIELDS, json_encode($payload));
curl_setopt($ch, CURLOPT_HTTPHEADER, array('Content-Type: application/json'));
curl_setopt($ch, CURLOPT_RETURNTRANSFER, true);
$response = curl_exec($ch);
curl_close($ch);
// 处理接口返回数据
$result = json_decode($response, true)["result"];
file_put_contents($output_image_path, base64_decode($result["image"]));
echo "Output image saved at " . $output_image_path . "\n";
echo "\nInstances:\n";
print_r($result["instances"]);
?>
| 情形 | 微调模块 | 微调参考链接 |
|---|---|---|
| 预测结果不达预期 | 实例分割模块 | 链接 |