金子邦彦研究室人工知能Windows で動く人工知能関係 Pythonアプリケーション,オープンソースソフトウエア)neurvps のインストールと動作確認(消失点推定)(Python,PyTorch を使用)(Windows 上)

neurvps のインストールと動作確認(消失点推定)(Python,PyTorch を使用)(Windows 上)

目次

  1. 前準備
  2. neurvps のインストールと動作確認(Windows 上)
  3. 消失点推定を実行してみる

文献】 Zhou, Yichao and Qi, Haozhi and Huang, Jingwei and Ma, Yi, NeurVPS: Neural Vanishing Point Scanning via Conic Convolution, NeurIPS, 2019.

前準備

Git のインストール(Windows 上)

Gitは,バージョン管理システム.ソースコードの管理や複数人での共同に役立つ.

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Windows での Git のインストール: 別ページ »で説明している.

関連する外部ページ

Git の公式ページ: https://git-scm.com/

Python のインストール(Windows 上)

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Python の公式ページ: https://www.python.org/

Build Tools for Visual Studio 2022,NVIDIA ドライバ,NVIDIA CUDA ツールキット 11.8,NVIDIA cuDNN 8.6 のインストール(Windows 上)

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NVIDIA グラフィックスボードを搭載しているパソコンの場合には, NVIDIA ドライバNVIDIA CUDA ツールキットNVIDIA cuDNN のインストールを行う.

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PyTorch のインストール(Windows 上)

  1. Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

  2. PyTorch のページを確認

    PyTorch のページ: https://pytorch.org/index.html

  3. 次のようなコマンドを実行(実行するコマンドは,PyTorch のページの表示されるコマンドを使う).

    次のコマンドは, PyTorch 2.0 (NVIDIA CUDA 11.8 用) をインストールする. 但し,Anaconda3を使いたい場合には別手順になる.

    事前に NVIDIA CUDA のバージョンを確認しておくこと(ここでは,NVIDIA CUDA ツールキット 11.8 が前もってインストール済みであるとする).

    PyTorch で,GPU が動作している場合には,「torch.cuda.is_available()」により,True が表示される.

    python -m pip install -U --ignore-installed pip
    python -m pip install -U torch torchvision torchaudio numpy --index-url https://download.pytorch.org/whl/cu118
    python -c "import torch; print(torch.__version__, torch.cuda.is_available())" 
    

    [image]

    Anaconda3を使いたい場合には, Anaconda プロンプト (Anaconda Prompt)管理者として実行し, 次のコマンドを実行する. (PyTorch と NVIDIA CUDA との連携がうまくいかない可能性があるため,Anaconda3を使わないことも検討して欲しい).

    conda install -y pytorch torchvision torchaudio pytorch-cuda=11.8 cudnn -c pytorch -c nvidia
    py -c "import torch; print(torch.__version__, torch.cuda.is_available())" 
    

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FFmpeg のインストール(Windows 上)

Windows での FFmpeg のインストール(Windows 上): 別ページ »で説明している.

neurvps のインストールと動作確認(Windows 上)

7-Zip 22.01 のインストール(Windows 上)

Windows では, コマンドプロンプトを管理者として開き, 次のコマンドを実行することにより, 7-Zip 23.01 のインストールを行うことができる.

mkdir %HOMEPATH%\7zip
cd %HOMEPATH%\7zip
curl -O https://www.7-zip.org/a/7z2301-x64.exe
.\7z2301-x64.exe
powershell -command "$oldpath = [System.Environment]::GetEnvironmentVariable(\"Path\", \"Machine\"); $oldpath += \";c:\Program Files\7-Zip\"; [System.Environment]::SetEnvironmentVariable(\"Path\", $oldpath, \"Machine\")"

neurvps のインストール(Windows 上)

  1. Windows で,コマンドプロンプト管理者として実行

    コマンドプロンプトを管理者として実行: 別ページ »で説明

  2. ダウンロードとインストール,関連ファイルのダウンロード

    cd %HOMEPATH%
    rmdir /s /q neurvps
    git clone https://github.com/zhou13/neurvps
    python -m pip install -U tensorboardx pyyaml docopt matplotlib scikit-image opencv-python tqdm gdown ninja
    mkdir data logs
    
    cd data
    gdown 1yRwLv28ozRvjsf9wGwAqzya1xFZ5wYET -O su3.tar.xz
    gdown 1rpQNbZQEUff2j2rxr3mBl6xohGFl6sLv -O tmm17.tar.xz
    gdown 1y_O9PxZhJ_Ml297FgoWMBLvjC1BvTs9A -O scannet.tar.xz
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x su3.tar.xz
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x tmm17.tar.xz
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x scannet.tar.xz
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x su3.tar
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x tmm17.tar
    "c:\Program Files\7-Zip\7z.exe" x scannet.tar
    
  3. 学習済みモデルを %HOMEPATH%\neurvps に置く.

    次のページの「Pre-trained Models」のところから学習済みモデルをダウンロード

    https://github.com/zhou13/neurvps

    3種類あるので,使いたいもの1つをダウンロードする.

    zip ファイルがダウンロードされるので,展開(解凍)し,%HOMEPATH%\neurvps に置く.

    [image]
  4. 動作確認

    公式ページ https://github.com/zhou13/neurvps の記載に従い,eval.py を実行

    1. Visual Studio の x64 Native Tools コマンドプロンプト管理者として実行

      起動は,Windows のメニューで「Visual Studio 20..」の下の「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」を選ぶ.「x64」は,64ビット版の意味である.

      「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がないとき:

      C++ ビルドツール (Build Tools) のインストールを行うことで, 「x64 Native Tools コマンドプロンプト (x64 Native Tools Command Prompt)」がインストールされる.その手順は,別ページ »で説明

    2. x64 Native Tools コマンドプロンプトで次を実行
      cd %HOMEPATH%
      cd neurvps
      python eval.py -d 0 config.yaml checkpoint_latest.pth.tar
      

      [image]
    3. angular accuracy (AA) 曲線のグラフが表示されるので確認

      [image]

消失点推定を実行してみる

  1. 画像を準備する.

    画像ファイルは,%HOMEPATH%\neurvps に「sample.png」というファイル名で保存すること.あとで使用する.

  2. Python プログラムファイルを準備する.

    https://github.com/zhou13/neurvps で公開されている公式のプログラム eval.py を書き換えたものを使用.

    #!/usr/bin/env python3
    """Compute vanishing points using corase-to-fine method 
    Usage:
        eval.py [options]  
    
    Arguments:
                        Path to the yaml hyper-parameter file
                         Path to the checkpoint
    """
    
    import os
    import sys
    import math
    import shlex
    import pprint
    import random
    import os.path as osp
    import threading
    import subprocess
    
    import numpy as np
    import torch
    from torchvision import transforms
    import matplotlib as mpl
    import skimage.io
    from PIL import Image
    import numpy.linalg as LA
    import matplotlib.pyplot as plt
    import mpl_toolkits.mplot3d
    from tqdm import tqdm
    from docopt import docopt
    
    import neurvps
    import neurvps.models.vanishing_net as vn
    from neurvps.config import C, M
    from neurvps.datasets import Tmm17Dataset, ScanNetDataset, WireframeDataset
    
    IMAGENAME="sample.png"
    
    def AA(x, y, threshold):
        index = np.searchsorted(x, threshold)
        x = np.concatenate([x[:index], [threshold]])
        y = np.concatenate([y[:index], [threshold]])
        return ((x[1:] - x[:-1]) * y[:-1]).sum() / threshold
    
    transform = transforms.Compose(
        [
            transforms.ToTensor(),
        ]
    )
    
    def main():
        args = docopt(__doc__)
        config_file = args[""]
        C.update(C.from_yaml(filename=config_file))
        C.model.im2col_step = 32  # override im2col_step for evaluation
        M.update(C.model)
        pprint.pprint(C, indent=4)
    
        random.seed(0)
        np.random.seed(0)
        torch.manual_seed(0)
    
        device_name = "cpu"
        os.environ["CUDA_VISIBLE_DEVICES"] = args["--devices"]
        if torch.cuda.is_available():
            device_name = "cuda"
            torch.backends.cudnn.deterministic = True
            torch.cuda.manual_seed(0)
            print("Let's use", torch.cuda.device_count(), "GPU(s)!")
        else:
            print("CUDA is not available")
        device = torch.device(device_name)
    
        if M.backbone == "stacked_hourglass":
            model = neurvps.models.hg(
                planes=64, depth=M.depth, num_stacks=M.num_stacks, num_blocks=M.num_blocks
            )
        else:
            raise NotImplementedError
    
        checkpoint = torch.load(args[""])
        model = neurvps.models.VanishingNet(
            model, C.model.output_stride, C.model.upsample_scale
        )
        model = model.to(device)
        model = torch.nn.DataParallel(
            model, device_ids=list(range(args["--devices"].count(",") + 1))
        )
        model.load_state_dict(checkpoint["model_state_dict"])
    #    model.eval()
    
        if C.io.dataset.upper() == "WIREFRAME":
            Dataset = WireframeDataset
        elif C.io.dataset.upper() == "TMM17":
            Dataset = Tmm17Dataset
        elif C.io.dataset.upper() == "SCANNET":
            Dataset = ScanNetDataset
        else:
            raise NotImplementedError
    
        loader = torch.utils.data.DataLoader(
            Dataset(C.io.datadir, split="valid"),
            batch_size=1,
            shuffle=False,
            num_workers=C.io.num_workers if os.name != "nt" else 0,
            pin_memory=True,
        )
    
        if args["--dump"] is not None:
            os.makedirs(args["--dump"], exist_ok=True)
    
        err = []
        n = C.io.num_vpts
        im = Image.open(IMAGENAME).resize((512,512))
        image = transform(im).unsqueeze(0).to(device)
        input_dict = {"image": image, "test": True}
    
        vpts = sample_sphere(np.array([0, 0, 1]), np.pi / 2, 64)
        input_dict["vpts"] = vpts
        with torch.no_grad():
            score = model(input_dict)[:, -1].cpu().numpy()
        index = np.argsort(-score)
        candidate = [index[0]]
        for i in index[1:]:
            if len(candidate) == n:
                break
            dst = np.min(np.arccos(np.abs(vpts[candidate] @ vpts[i])))
            if dst < np.pi / n:
                continue
            candidate.append(i)
    
        vpts_pd = vpts[candidate]
    
        for res in range(1, len(M.multires)):
            vpts = [sample_sphere(vpts_pd[vp], M.multires[-res], 64) for vp in range(n)]
            input_dict["vpts"] = np.vstack(vpts)
            with torch.no_grad():
                score = model(input_dict)[:, -res - 1].cpu().numpy().reshape(n, -1)
            for i, s in enumerate(score):
                vpts_pd[i] = vpts[i][np.argmax(s)]
    
        plt.imshow(im)
        cc = ["blue", "cyan", "orange"]
        for c, w in zip(cc, vpts_pd):
            x = w[0] / w[2] * C.io.focal_length * 256 + 256
            y = -w[1] / w[2] * C.io.focal_length * 256 + 256
            print(x,y)
            plt.scatter(x, y, color=c)
            for xy in np.linspace(0, 512, 10):
                plt.plot(
                    [x, xy, x, xy, x, 0, x, 511],
                    [y, 0, y, 511, y, xy, y, xy],
                    color=c,
                )
        plt.show()
    
        err = np.sort(np.array(err))
        np.savez(args["--output"], err=err)
        y = (1 + np.arange(len(err))) / len(loader) / n
    
    
    def sample_sphere(v, alpha, num_pts):
        v1 = orth(v)
        v2 = np.cross(v, v1)
        v, v1, v2 = v[:, None], v1[:, None], v2[:, None]
        indices = np.linspace(1, num_pts, num_pts)
        phi = np.arccos(1 + (math.cos(alpha) - 1) * indices / num_pts)
        theta = np.pi * (1 + 5 ** 0.5) * indices
        r = np.sin(phi)
        return (v * np.cos(phi) + r * (v1 * np.cos(theta) + v2 * np.sin(theta))).T
    
    
    def orth(v):
        x, y, z = v
        o = np.array([0.0, -z, y] if abs(x) < abs(y) else [-z, 0.0, x])
        o /= LA.norm(o)
        return o
    
    
    if __name__ == "__main__":
        main()
    
    
  3. Python プログラムの実行

    Python プログラムの実行: 別ページ »で説明

    Python のまとめ: 別ページ »にまとめ

    コマンドプロンプトで次を実行

    cd %HOMEPATH%\neurvps
    python run.py -d 0 config.yaml checkpoint_latest.pth.tar
    

    [image]