交并比(Intersection-over-Union，IoU)，目標檢測中使用的一個概念，我們在進行目標檢測算法測試時，重要的指標，是產生的預測框(candidate bound)與標記框(ground truth bound)的交疊率，即它們的交集與并集的比值。最理想情況是完全重疊，即比值為1。

通常，我們所說的目標檢測檢測的框是規則的矩形框，計算IOU也非常簡單，一般兩種方法：

兩個矩形的寬之和減去組合后的矩形的寬就是重疊矩形的寬，同比重疊矩形的高。

右下角的最小值減去左上角的最大值就是重疊矩形的寬，同比高。

上述規則四邊形(矩形)IOU計算方式一的 Python實現

def?calculate_regular_iou(rec1,?rec2):

"""

computing?IoU

:param?rec1:?(y0,?x0,?y1,?x1),?which?reflects

(top,left,?bottom,right)

:param?rec2:?(y0,?x0,?y1,?x1)

:return:?scala?valueofIoU

"""

S_rec1?=?(rec1[2]?-?rec1[0])?*?(rec1[3]?-?rec1[1])

S_rec2?=?(rec2[2]?-?rec2[0])?*?(rec2[3]?-?rec2[1])

sum_area?=?S_rec1?+?S_rec2

?

left_line?=?max(rec1[1],?rec2[1])

right_line?=?min(rec1[3],?rec2[3])

top_line?=?max(rec1[0],?rec2[0])

bottom_line?=?min(rec1[2],?rec2[2])

?

if?left_line?>=?right_line?ortop_line?>=?bottom_line:

return0

else:

intersect=?(right_line?-?left_line)?*?(bottom_line?-?top_line)

return(intersect/?(sum_area?-intersect))?*?1.0

if?__name__?==?'__main__':

#?(top,left,?bottom,right)

rect1?=?[551,?26,?657,?45]

rect2?=?[552,?27,?672,?46]

iou?=?calculate_regular_iou(rect1,?rect2)

上述規則四邊形(矩形)IOU計算方式二的 Python 實現

def?compute_regular_iou_other(rec1,?rec2):

"""

computing?IoU

:param?rec1:?(y0,?x0,?y1,?x1),?which?reflects

(top,left,?bottom,right)

:param?rec2:?(y0,?x0,?y1,?x1)

:return:?scala?valueofIoU

"""

areas1?=?(rec1[3]?-?rec1[1])?*?(rec1[2]?-?rec1[0])

areas2?=?(rec2[3]?-?rec2[1])?*?(rec2[2]?-?rec2[0])

?

left=max(rec1[1],rec2[1])

?

right=min(rec1[3],rec2[3])

?

top=max(rec1[0],?rec2[0])

?

bottom?=?min(rec1[2],?rec2[2])

?

w?=?max(0,right-left)

h?=?max(0,?bottom?-top)

?

returnw*h?/?(areas2?+?areas1?-?w*h)

?

if?__name__?==?'__main__':

#?(top,left,?bottom,right)

rect1?=?[551,?26,?657,?45]

rect2?=?[552,?27,?672,?46]

iou?=?compute_regular_iou_other(rect1,?rect2)

但是，對于不規則四邊形就不能通過上述這兩種方式來計算，這里可以使用Python的 Shapely 庫實現，Python 實現如下：

import?numpyasnp

import?shapely

fromshapely.errors?import?TopologicalError

fromshapely.geometry?import?Polygon,MultiPoint

?

def?to_polygon(quadrilateral):

"""

?

:param?quadrilateral:?四邊形四個點坐標的一維數組表示，[x,y,x,y....]

:return:?四邊形二維數組,?Polygon四邊形對象

"""

#?四邊形二維數組表示

quadrilateral_array?=?np.array(quadrilateral).reshape(4,?2)

#?Polygon四邊形對象，會自動計算四個點，最后四個點順序為：左上?左下??右下?右上?左上

quadrilateral_polygon?=?Polygon(quadrilateral_array).convex_hull

?

returnquadrilateral_array,?quadrilateral_polygon

?

def?calculate_iou(actual_quadrilateral,?predict_quadrilateral):

"""

?

:param?actual_quadrilateral:?預測四邊形四個點坐標的一維數組表示，[x,y,x,y....]

:param?predict_quadrilateral:?期望四邊形四個點坐標的一維數組表示，[x,y,x,y....]

:return:

"""

#?預測四邊形二維數組,?預測四邊形?Polygon?對象

actual_quadrilateral_array,?actual_quadrilateral_polygon?=?to_polygon(actual_quadrilateral)

#?期望四邊形二維數組,?期望四邊形?Polygon?對象

predict_quadrilateral_array,?predict_quadrilateral_polygon?=?to_polygon(predict_quadrilateral)

?

#?合并兩個box坐標，變為8*2?便于后面計算并集面積

union_poly?=?np.concatenate((actual_quadrilateral_array,?predict_quadrilateral_array))

#?兩兩四邊形是否存在交集

inter_status?=?actual_quadrilateral_polygon.intersects(predict_quadrilateral_polygon)

#?如果兩四邊形相交，則進iou計算

if?inter_status:

try:

#?交集面積

inter_area?=?actual_quadrilateral_polygon.intersection(predict_quadrilateral_polygon).area

#?并集面積?計算方式一

#union_area?=?poly1.area?+?poly2.area?-?inter_area

#?并集面積?計算方式二

union_area?=?MultiPoint(union_poly).convex_hull.area

#?若并集面積等于0,則iou?=?0

if?union_area?==?0:

iou?=?0

else:

#?第一種計算的是:?交集部分/包含兩個四邊形最小多邊形的面積

iou?=?float(inter_area)?/?union_area

#??第二種：?交集?/?并集(常見矩形框IOU計算方式)

#?iou=float(inter_area)?/(poly1.area+poly2.area-inter_area)

exceptshapely.errors.TopologicalError?:

print('shapely.errors.TopologicalError?occured,?iou?set?to?0')

iou?=?0

else:

iou?=?0

?

returniou

?

if?__name__?==?'__main__':

actual_quadrilateral?=?[908,?215,?934,?312,?752,?355,?728,?252]

predict_quadrilateral?=??[923,?308,?758,?342,?741,?262,?907,?228]

iou?=?calculate_iou(actual_quadrilateral,?predict_quadrilateral)

print(iou)

避坑指南

運行代碼拋出 WinError 126 錯誤

在使用Python中的使用 import shapely 時不會報錯，但是在使用 from shapely.geometry import Polygon,MultiPoint 會報錯，報錯的詳細信息如下圖：

報錯的主要原因就出現在 geos_c.dll 這里，看了網上很多文章大部分說是由于 geos_c.dll 文件缺失導致報錯。嘗試在網上找了幾個 geos_c.dll 文件放到 C:\Windows\System32 下仍然沒有解決問題。

最終解決方案：通過 pip uninstall Shapely 卸載原來安裝的 Shapely 然后 在 https://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#shapely，如上圖，這里下載對應版本的whl文件安裝，安裝這個whl 就可以解決該問題。

whl文件下載404錯誤

在 https://www.lfd.uci.edu/~gohlke/pythonlibs/#shapely 下載制定版本的whl時，出現404錯誤。如下。

此時改用 chrome 瀏覽器重新嘗試下載，即可解決。

【責任編輯：未麗燕 TEL：(010)68476606】

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的点在不规则图形内算法python_目标检测算法中规则矩形和不规则四边形IOU的Python实现...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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