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DingHsun/AI-CUP-Competition

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AI-CUP-Competition

無人機飛行載具之智慧計數競賽

https://tbrain.trendmicro.com.tw/Competitions/Details/25

近年來科技高度發展所帶來之影響,已逐漸深入人類生活環境。無人飛行載具提供更寬廣的視野及更高度的移動性和靈活性,至今已被應用在許多不同產業領域,如地理資訊蒐集、交通監控、物品運送、通訊網路中繼站等不同類型。本次計畫著重於AI與影像辨識及無人飛行載具應用,期望參賽者以日常生活可能遭遇之問題為出發點,將深度學習原理作為基礎,運用相關人工智慧核心知識深入發展應用,進而將無人飛行載具相關技術應用於實際環境中,結合不同領域之人才並發揮創意,將平時所學專業知識確實落地,提升個人及團隊之實作能力與競爭力。 本次競賽主題為AI與影像辨識-無人機飛行載具之智慧計數(車輛與人群計數),無人機載具有高度移動性以及遠距遙控功能,能夠快速且輕易到達不容易接近的區域,搭配高解析度相機即如同鷹眼般,能從空中俯視地表,並將地表一切變化詳實記錄在影像中而不遺漏,目前國內尚無此空拍影像分析之比賽,此計畫將以無人機空拍影像為基礎,運用深度學習原理等相關訓練模組進行車輛與人群數量辨識。

競賽時間:2022/9/22 – 2022/12/5

參賽隊伍數:236隊

參賽隊伍名稱:TEAM_2110

Private Leaderboard : 48/236名

模型建置與訓練測試流程:

第一版:

首先根據每張圖片的長(height)寬(width)對其做標準化動作,因為 YOLOv5 輸入格式為標準化過後之數值。
接著建置 YOLOv5x 模型設定參數:batch size, epoch, img size 等。
image
將資料集經過前處理後直接丟入YOLOv5x模型做Fine tune,並未作任何處理。
Training score:

  • Precision:0.782
  • Recall: 0.692
  • mAP50:0.739
  • mAP50-90:0.295

Testing Hmean𝑇𝐼𝑜𝑈:0.597545

第二版:

重新分析資料集和bounding box,發現大部分的偵測目標都非常的小,儘管使用比Yolov5還要深度的Yolov5x(Testing Hmean𝑇𝐼𝑜𝑈 由0.585上升至0.597)但始終無法再有顯著的提升。
因此對於Yolov5的Anchor先驗框,調整其原本預設的大小,將原本的Anchor值縮小,使得檢測目標的外框可以更加準確,依照Anchor先驗框再做調整優化,提升小目標偵測的精準度。
image
Training score:

  • Precision:0.85
  • Recall: 0.751
  • mAP50:0.817
  • mAP50-90:0.422

Testing Hmean𝑇𝐼𝑜𝑈:0.649769 (0.597 -> 0.649)

第三版(賽後持續改進):

對於大部分的偵測小目標的任務,對Yolov5的架構做修改,降低初步CNN之layer的stride,使得模型Output的size變大,意味著每個feature的感受視野較小,特徵集中在小區域內,另外Anchor先驗框維持第二版的大小,以此來提升小目標偵測的精準度。

修改:將backbone第一層CNN之stride設為1,使得Output採樣倍率降低。

image

Training score:(best)

  • Precision:0.881
  • Recall: 0.773
  • mAP50:0.842
  • mAP50-90:0.45

最終結果:

Score:0.642332
最終名次:Top20%(48/236名)

賽後結論:

本次首次運用Yolo實作物件偵測,了解到物件偵測的原理與應用。往後能夠更加改進神經網路架構使得偵測更為準確、更符合data特性。
在物件偵測上,主要的應用還是以Real Time較為重要,雖說本次使用較深的模型競賽,但往後會需要更加考慮快又準的輕巧模型。

Yolov5架構:

image

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