PaddleRS 手把手教你PaddleRS实现变化检测

本文为PaddleRS实现变化检测提供保姆级教程，涵盖数据组织、模型训练到推理应用全流程。其贡献包括独家的变化检测数据集切片代码、数据列表生成、推理示例，还详解配置文件参数。介绍了PaddleRS及变化检测任务特殊性，浅析相关网络架构与训练文件，补全套件功能，最后展示结果，助力新手掌握全流程。

PaddleRS 手把手教你PaddleRS实现变化检测

在最新详细教程发布前，可参考本保姆级教程，从数据组织、模型训练到推理应用，让你一键跑通，纵享丝滑

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本项目主要贡献：

提供了变化检测数据集的切片代码，对文件夹下所有数据切片，并且克隆文件夹结构，训练集、验证集、测试集一键搞定，目前全网独家组织PaddleRS变化检测所需要的数据列表，生成train.txt等，目前全网独家训练好之后的推理示例，实例化网络，加载权重，使用paddlers.transofrms，处理图像，推理得到结果的例子，目前全网独家详细介绍配置文件参数的意义，让新手不再迷茫真正的保姆级全流程教程，不忽略一丝细节

PaddleRS简介

PaddleRS是基于飞桨开发的遥感处理平台，支持遥感图像分类，目标检测，图像分割，以及变化检测等常用遥感任务，帮助开发者更便捷地完成从训练到部署全流程遥感深度学习应用。

项目意义

变化检测任务较为特殊，需要给网络提供前后两个时相的遥感影像与对应label，无基础的用户可能应用困难。

图像分类、目标检测、语义分割三大任务可参考对应的套件，但变化检测没得参考。

本项目应运而生，为国产开源贡献绵薄之力。

网络架构浅析

以cdnet为例，路径：PaddleRS/ paddlers / custom_models / cd / models / cdnet.py

非常简单的三部分：

最基础结构是77的卷积层组合：补边，77卷积层，BN层，激活层

网络整体结构：9个conv7*7组合，四个下采样，四个上采样，很简单

传播过程：四次卷积组合+下采样，经过conv5，然后四次上采样，经过conv_out输出，是最基础的FCN结构。唯一需要注意的是第一行，t1与t2进行了cat叠加，拼接成了6通道，之后和普通的3通道输入语义分割网络没有任何区别

训练文件浅析

以cdnet为例，路径：tutorials/train/change_detection/cdnet_build.py

模型实例化：

model = pdrs.tasks.CDNet(num_classes=num_classes, in_channels=6)，其中num_classes是读取的label.txt的行数。由num_classes = len(train_dataset.labels)获取。

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大部分情况下，变化检测是二分类任务，所以label.txt随便写两行即可，例如：

0

1

数据transform，这块没啥好说的，数据读取后，resize到统一尺寸，然后增强，归一化，与其他套件没区别

train_transforms = T.Compose([    T.Resize(target_size=512),    T.RandomHorizontalFlip(),    T.Normalize(        mean=[0.5, 0.5, 0.5], std=[0.5, 0.5, 0.5]),])

登录后复制定义dataset，这个是本文重点，难点问题都出现在这

train_dataset = pdrs.datasets.CDDataset(    data_dir='E:/dataFiles/github/PaddleRS/tutorials/train/change_detection/DataSet',    file_list='tutorials/train/change_detection/DataSet/train.txt',    label_list='tutorials/train/change_detection/DataSet/labels.txt',    transforms=train_transforms,    num_workers=0,    shuffle=True)

登录后复制data_dir代表的是存放数据的文件夹，根目录，与file_list和label_list存储位置无关train.txt（val.txt）文件中，每一行保存了前时刻影像t1，后时刻影像t2，变化标签lab三个关键内容，分隔符是空格要保证os.path.join(data_dir,t1),os.path.join(data_dir,t2),os.path.join(data_dir,lab)能读取到文件，否则出错如果label是0,255的格式，一定要设置binarize_labels为True（原实例文件中没有），否则报错：ValueError: label should not out of bound, but gotTensor(shape=[1], dtype=int64, place=CUDAPlace(0), stop_gradient=True,train.txt还有一种组织形式，前时刻影像t1，后时刻影像t2，变化标签lab，前时刻建筑物标签lab1，后时刻建筑物标签lab2，这种情况下模型不仅做孪生网络，还做语义分割，但是个人不建议用，请相信我的专业=。=开始训练，没啥好说的，一看就明白

model.train(    num_epochs=1,    train_dataset=train_dataset,    train_batch_size=4,    eval_dataset=eval_dataset,    learning_rate=0.01,    pretrain_weights=None,    save_dir='output/cdnet')

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套件功能补全

变化检测数据集切片，spliter-cd.py

保留原数据集结构，work/train，val，text三个文件夹下所有图片一键切片，克隆原数据集目录结构，方便快捷

split_data_cd(args.image_folder, args.block_size, args.save_folder)是主函数args.image_folder数据集根目录，要包含train、val等子文件夹args.block_size是切片后的大小args.save_folder是切片后存储的文件夹生成文件列表，work/create_list.pycreate_list(args.image_folder, args.A,args.B,args.label, args.save_txt)是主函数args.image_folder是根目录args.A,args.B,args.label是根目录下T1影像,T2影像,变化label存储的文件夹args.save_txt是生成列表的存储路径补全预测代码，work/cdnet_predict.pyargs.weight 训练好的权重args.A,args.B,是T1影像路径,T2影像路径args.pre 预测图片存储的位置

顺便说个bug !python PaddleRS/setup.py install 会报错 FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'README.md'

In [ ]

# 准备数据!unzip -oq data/data136610/LEVIR-CD.zip -d data/# 切片!python work/spliter-cd.py --image_folder data/LEVIR-CD --block_size 256 --save_folder dataset# 创建列表!python work/create_list.py --image_folder ./dataset/train --A A --B B --label label --save_txt train.txt!python work/create_list.py --image_folder ./dataset/val --A A --B B --label label --save_txt val.txt!python work/create_list.py --image_folder ./dataset/test --A A --B B --label label --save_txt test.txt

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# 准备环境!git clone https://gitee.com/cloudzhangyi/PaddleRS.git!pip install -r PaddleRS/requirements.txt

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# 开始训练!cp ./work/cdnet_build_and_train.py PaddleRS/tutorials/train/change_detection!python PaddleRS/tutorials/train/change_detection/cdnet_build_and_train.py

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训练曲线可视化

运行上面代码，会产生output/cdnet/vdl_log文件夹，此文件内文件是VisualDL可读取的训练信息

按照上图步骤，启动可视化，查看训练曲线

In [ ]

# 这是你训练的权重，如果你训练充分的话用这个# !python work/cdnet_predict.py --weight output/cdnet/best_model/model.pdparams --A dataset/test/A/test_2_0_0.webp --B dataset/test/B/test_2_0_0.webp --pre ./work/pre.webp# 这是我训练的权重，直接看的话用这个，100个epoch!python work/cdnet_predict.py --weight work/model.pdparams --A dataset/test/A/test_2_0_0.webp --B dataset/test/B/test_2_0_0.webp --pre ./work/pre.webp

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结果展示

test数据集中结果展示,从左到右分别是T1,T2,label,prediction,分析图

分析图中：

蓝色：True Positive （真正, TP）被模型预测为正的正样本

绿色：False Positive （假正, FP）被模型预测为正的负样本

红色：False Negative（假负 , FN）被模型预测为负的正样本

毕竟用的最简单的网络，效果并不是很好，训练100个rpoch，验证集最佳F1值在0.85左右

本项目至此结束，希望PaddleRS越做越好。