chandrikadeb7 / Face-Mask-Detection のインストールと動作確認（マスク有り顔，マスクなし顔の検出）（Python，TensorFlow を使用）（Windows 上）

Chandrika Deb の顔マスク検出 (Chandrika Deb's Face Mask Detection) および顔のデータセット

写真やビデオから，マスクありの顔と，マスク無しの顔を検出するソフトウェア． 顔検出と，マスク有りの顔とマスク無しの顔の分類を同時に行う． MobileNetV2（ディープニューラルネットワーク）を使用．

ソースコードは公開されており，画像を追加して学習をやり直すことも可能．

次の２種類のデータを用いて学習を行う．

【実行結果例】

結果の動画ファイル: 1.mp4

【サイト内の関連ページ】

【関連する外部ページ】

Google Colaboratory のページ

https://colab.research.google.com/drive/1iYEI9O_cxWw4VyyafaYB4ne6CNdNJYeS?usp=sharing

前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""
if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( echo [エラー] Python 3.12 のインストールに失敗しました & timeout /t 5 /nobreak )

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; if(Test-Path $p){$k=[Microsoft.Win32.Registry]::LocalMachine.OpenSubKey('SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment',$true); $c=$k.GetValue('Path','',[Microsoft.Win32.RegistryValueOptions]::DoNotExpandEnvironmentNames); $t=$k.GetValueKind('Path'); $new=$c; if((';'+$new+';') -notlike \"*;$p;*\"){$new=$p+';'+$new}; if((';'+$new+';') -notlike \"*;$s;*\"){$new=$s+';'+$new}; if($new -ne $c){$k.SetValue('Path',$new,$t)}; $k.Close()}"

REM 現在のセッションにも反映（システムPATHを再取得して連結）
for /f "usebackq tokens=2,*" %A in (`reg query "HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment" /v Path`) do set "PATH=%B"

REM pip / wheel の更新
python -m pip install --no-user -U pip wheel
if not "%ERRORLEVEL%"=="0" ( echo [エラー] pip / wheel の更新に失敗しました & timeout /t 5 /nobreak )

方法 2：インストーラーによるインストール

  1. Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
  2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
  3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
  4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Git のインストール

管理者権限のコマンドプロンプトで以下を実行する。管理者権限のコマンドプロンプトを起動するには、Windows キーまたはスタートメニューから「cmd」と入力し、表示された「コマンドプロンプト」を右クリックして「管理者として実行」を選択する。

REM Git をシステム領域にインストール
winget install --scope machine --id Git.Git -e --silent --disable-interactivity --force --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/VERYSILENT /NORESTART /NOCANCEL /SP- /CLOSEAPPLICATIONS /RESTARTAPPLICATIONS /COMPONENTS=""icons,ext\reg\shellhere,assoc,assoc_sh"" /o:PathOption=Cmd /o:CRLFOption=CRLFCommitAsIs /o:BashTerminalOption=MinTTY /o:DefaultBranchOption=main /o:EditorOption=VIM /o:SSHOption=OpenSSH /o:UseCredentialManager=Enabled /o:PerformanceTweaksFSCache=Enabled /o:EnableSymlinks=Disabled /o:EnableFSMonitor=Disabled"

【関連する外部ページ】

TensorFlow，Keras のインストール

Windows での TensorFlow，Keras のインストール: 別ページ »で説明

（このページで，Build Tools for Visual Studio 2022，NVIDIA ドライバ， NVIDIA CUDA ツールキット， NVIDIA cuDNNのインストールも説明している．）

chandrikadeb7 / Face-Mask-Detection のインストール

  1. 以下の手順を管理者権限のコマンドプロンプトで実行する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。
  2. chandrikadeb7 / Face-Mask-Detection のインストール

    前提ソフトウエアのインストールと，ファイルのダウンロードを行う．

    * 「 python -m pip install ...」は，Python のライブラリをインストールするためのコマンド． 
    pip install -U imutils numpy opencv-python matplotlib argparse scipy scikit-learn pillow streamlit onnx tf2onnx
cd /d c:%HOMEPATH%
rmdir /s /q Face-Mask-Detection
git clone https://github.com/chandrikadeb7/Face-Mask-Detection
  3. 学習

    Chandrika Deb の顔マスク検出に同封のデータセット（Bing Search API，Kaggle dataset，RMDF dataset から収集された顔のデータセット（マスクあり: 2165 枚，マスクなし 1930 枚））を使用して，学習を行う．

    次のコマンドで学習を行う．

    学習が終わるまで，数分以上待つ． 

    cd /d c:%HOMEPATH%
cd Face-Mask-Detection
python train_mask_detector.py --dataset dataset
  4. 学習の終了の確認

    エラーメッセージが出ていないことを確認する．

  5. 動作確認のため，付属の顔画像を用いて，マスク有り顔，マスクなし顔の検出を行う

    次のコマンドを実行する． 

    python detect_mask_image.py --image images/pic1.jpeg
  6. 実行の結果，画像ファイル result.png ができ，表示される．
  7. 動作確認のため，カメラについて，マスク有り顔，マスクなし顔の検出を行う

    次のコマンドを実行する． 

    python detect_mask_video.py
    TensorFlow で，GPU のメモリ不足でエラーメッセージが出て，プログラムが停止する場合， プログラムの先頭部分に次を追加すると解決することがある．

    メッセージ

    Internal: Attempting to perform BLAS operation using StreamExecutor without BLAS support

    解決策：Python プログラムの先頭部分に次を追加すると解決することがある． 

    import tensorflow as tf
gpus = tf.config.experimental.list_physical_devices('GPU')
tf.config.experimental.set_memory_growth(gpus[0], True)

cabani の MaskedFace-Net データセットを用いた学習と動作確認

  1. cabani の MaskedFace-Net データセットのダウンロード

    https://github.com/cabani/MaskedFace-Net

    CMFD.zip と CMFD1.zip の 2 つのファイルをダウンロードしたとして説明を続ける．

  2. CMFD.zip と CMFD1.zip のファイルを，%HOMEPATH%\Face-Mask-Detection にコピーする．
  3. CMFD.zip と CMFD1.zip を展開（解凍）し，中の画像ファイルを，サブディレクトリ dataset\with_mask にコピーする．
  4. 学習と顔マスク検出を行う． 
    cd /d c:%HOMEPATH%
cd Face-Mask-Detection
python train_mask_detector.py --dataset dataset
python detect_mask_image.py --image images/pic1.jpeg
python detect_mask_video.py

    結果の動画ファイル: 1.mp4