[人工智能]COCO数据集格式解析

COCO数据集是我们经常使用的一个数据集，并且 COCO数据集格式也很受大家欢迎，但不同于 VOC数据格式，COCO是将所有的标注数据存放在一个json文件中，使得查看的时候云里雾里，最近也在用COCO数据集做实例分割，顺道整理下，为自己扫清一些盲区，如有解释不清的地方，欢迎留言

官网地址: https://cocodataset.org/
标注文件的格式说明: https://cocodataset.org/#format-data

MC COCO2017年主要包含以下四个任务：目标检测与分割、图像描述、人体关键点检测，如下所示：

annotations: 对应标注文件夹
	├── instances_train2017.json		: 对应目标检测、分割任务的
	├── instances_val2017.json			: 对应目标检测、分割任务的验证集标注文件
	├── captions_train2017.json			: 对应图像描述的训练集标注文件
	├── captions_val2017.json			: 对应图像描述的验证集标注文件
	├── person_keypoints_train2017.json	: 对应人体关键点检测的训练集标注文件
	└── person_keypoints_val2017.json	: 对应人体关键点检测的验证集标注文件夹


Object segmentation			  : 目标级分割
Recognition in context		  : 图像情景识别
Superpixel stuff segmentation : 超像素分割
330K images (>200K labeled)	  : 超过33万张图像，标注过的图像超过20万张
1.5 million object instances  : 150万个对象实例
80 object categories		  : 80个目标类别
91 stuff categories			  : 91个材料类别
5 captions per image		  : 每张图像有5段情景描述
250,000 people with keypoints : 对25万个人进行了关键点标注

JSON文件的基本格式，以实例分割为例，主要有五个部分：info、licenses、images、annotations、categories

1. info记录关于数据集的一些基本信息

"info":{
	"description":"This is stable 1.0 version of the 2014 MS COCO dataset.",
	"url":"http:\/\/mscoco.org",
	"version":"1.0",
	"year":2017,
	"contributor":"Microsoft COCO group",
	"date_created":"2017-01-27 09:11:52.357475"
}

2. licenses是数据集遵循的一些许可

"licenses":{
	"url":"http:\/\/creativecommons.org\/licenses\/by-nc-sa\/2.0\/",
	"id":1,
	"name":"Attribution-NonCommercial-ShareAlike License"
}

3. images是数据集中包含的图像，长度等于图像的数量

"images":{
    "coco_url": "", 
    "date_captured": "", 
    "file_name": "000001.jpg", 
    "flickr_url": "", 
    "id": 1, 
    "license": 0, 
    "width": 416, 
    "height": 416
}

4. annotations是数据集中包含的实例掩膜，数量等于bounding box的数量。segmentation格式取决于这个实例是一个单个的对象（即iscrowd=0，将使用polygons格式，以多边形顶点表示）还是一组对象（即iscrowd=1，将使用RLE格式，mask编码）

"annotations":{
    "id": int,
    "image_id": int,
    "category_id": int,
    "segmentation": RLE or [polygon],
    "area": float,
    "bbox": [x,y,width,height],
    "iscrowd": 0 or 1
}

# 以多边形顶点形式表示的实例：
"annotations":{
	"segmentation": [[510.66,423.01,511.72,420.03,510.45......]],
	"area": 702.1057499999998,
	"iscrowd": 0,
	"image_id": 289343,
	"bbox": [473.07,395.93,38.65,28.67],
	"category_id": 18,
	"id": 1768
}

5. categories是数据集中的类别信息

"categories":{
    "id": int,
    "name": str,
    "supercategory": str,
}

解析其中的类别ID、图像ID：

coco = COCO(annotation_file.json)
catIds = coco.getCatIds()
imgIds = coco.getImgIds()

mask 读取模式

对于灰度模式，直接使用cv2.imwrite()函数进行保存即可，只不过读取时，需要按照灰度图的方式读取|（用OpenCV或者PIL格式均可以）：

# 方式一：
label = cv2.imread(label_path, 0)
 
# 方式二：
label = np.asarray(Image.open(label_path), dtype=np.int32)

调色板模式，mask保存 方式如下：

def save_colored_mask(mask, save_path):
    lbl_pil = Image.fromarray(mask.astype(np.uint8), mode="P")
    colormap = imgviz.label_colormap()
    lbl_pil.putpalette(colormap.flatten())
    lbl_pil.save(save_path)

需要先将array格式的mask转为PIL.Image格式，然后，使用imgviz中的Label colormap给mask添加调色板，最后保存PIL.Image格式的图像即可。读取时，则需要同样使用PIL.Image格式来读取，然后转为array，而不可以使用OpenCV进行读取：

# 正确的读取方式
label = np.asarray(Image.open(label_path), dtype=np.int32)
 
# 错误的读取方式：因为调色板模式下，使用cv2.imread(label_path, 0)
# 会默认以BGR转灰度图的模式读取，从而导致得到的label值不一致
label = cv2.imread(label_path, 0)

mask 可视化

将 mask 与原图叠加可视化的方式有两种，可通过OpenCV的加权叠加也可以采用Pillow的 blend方法

# OpenCV方式：
image = cv2.imread('2007_000033.jpg')
mask = cv2.imread('2007_000033.png')
mask_img = cv2.addWeighted(image, 0.5, mask, 0.7, 0.9)
cv2.imwrite("vis.jpg", mask_img)
 
# PIL方式：
image = Image.open('2007_000033.jpg')
mask = Image.open('2007_000033.png')
mask_img = Image.blend(image.convert('RGBA'), mask.convert('RGBA'), 0.7)
mask_img.save("vis2.png")

参考：

• MS COCO数据集介绍以及pycocotools简单使用
• 从coco2017数据集中提取语义分割mask
• 语义分割标签——mask的读取与保存
• MS COCO数据集介绍以及pycocotools简单使用

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