generate_anchors 解析

anchors

本代码主要用于：生成尺度为：128,256,512; 宽高比为：1:2,1:1,2:1的anchor

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1. #功能描述：生成多尺度、多宽高比的anchors。  
2. #          尺度为：128,256,512; 宽高比为：1:2,1:1,2:1  
3.   
4. import numpy as np  #提供矩阵运算功能的库  
5.   
6. #生成anchors总函数：ratiOS为一个列表，表示宽高比为：1:2,1:1,2:1  
7. #2**x表示:2^x，scales:[2^3 2^4 2^5],即:[8 16 32]  
8. def generate_anchors(base_size=16, ratios=[0.5, 1, 2],  
9.                      scales=2**np.arange(3, 6)):  
10.     """ 
11.     Generate anchor (reference) windows by enumerating aspect ratios X 
12.     scales wrt a reference (0, 0, 15, 15) window. 
13.     """  
14.     base_anchor = np.array([1, 1, base_size, base_size]) - 1  #新建一个数组：base_anchor:[0 0 15 15]  
15.     ratio_anchors = _ratio_enum(base_anchor, ratios)  #枚举各种宽高比  
16.     anchors = np.vstack([_scale_enum(ratio_anchors[i, :], scales)  #枚举各种尺度，vstack:竖向合并数组  
17.     for i in xrange(ratio_anchors.shape[0])]) #shape[0]:读取矩阵第一维长度，其值为3  
18.     return anchors  
19.   
20. #用于返回width,height,(x,y)中心坐标(对于一个anchor窗口)  
21. def _whctrs(anchor):  
22.     """ 
23.     Return width, height, x center, and y center for an anchor (window). 
24.     """  
25.     #anchor:存储了窗口左上角，右下角的坐标  
26.     w = anchor[2] - anchor[0] + 1  
27.     h = anchor[3] - anchor[1] + 1  
28.     x_ctr = anchor[0] + 0.5 * (w - 1)  #anchor中心点坐标  
29.     y_ctr = anchor[1] + 0.5 * (h - 1)  
30.     return w, h, x_ctr, y_ctr  
31.   
32. #给定一组宽高向量，输出各个anchor，即预测窗口，**输出anchor的面积相等，只是宽高比不同**  
33. def _mkanchors(ws, hs, x_ctr, y_ctr):  
34.     #ws:[23 16 11]，hs:[12 16 22],ws和hs一一对应。  
35.     """ 
36.     Given a vector of widths (ws) and heights (hs) around a center 
37.     (x_ctr, y_ctr), output a set of anchors (windows). 
38.     """  
39.     ws = ws[:, np.newaxis]  #newaxis:将数组转置  
40.     hs = hs[:, np.newaxis]  
41.     anchors = np.hstack((x_ctr - 0.5 * (ws - 1),    #hstack、vstack:合并数组  
42.                          y_ctr - 0.5 * (hs - 1),    #anchor：[[-3.5 2 18.5 13]  
43.                          x_ctr + 0.5 * (ws - 1),     #        [0  0  15  15]  
44.                          y_ctr + 0.5 * (hs - 1)))     #       [2.5 -3 12.5 18]]  
45.     return anchors  
46.   
47. #枚举一个anchor的各种宽高比，anchor[0 0 15 15],ratios[0.5,1,2]  
48. def _ratio_enum(anchor, ratios):  
49.     """   列举关于一个anchor的三种宽高比 1:2,1:1,2:1 
50.     Enumerate a set of anchors for each aspect ratio wrt an anchor. 
51.     """  
52.   
53.     w, h, x_ctr, y_ctr = _whctrs(anchor)  #返回宽高和中心坐标，w:16,h:16,x_ctr:7.5,y_ctr:7.5  
54.     size = w * h   #size:16*16=256  
55.     size_ratios = size / ratios  #256/ratios[0.5,1,2]=[512,256,128]  
56.     #round()方法返回x的四舍五入的数字，sqrt()方法返回数字x的平方根  
57.     ws = np.round(np.sqrt(size_ratios)) #ws:[23 16 11]  
58.     hs = np.round(ws * ratios)    #hs:[12 16 22],ws和hs一一对应。as:23&12  
59.     anchors = _mkanchors(ws, hs, x_ctr, y_ctr)  #给定一组宽高向量，输出各个预测窗口  
60.     return anchors  
61.   
62. #枚举一个anchor的各种尺度，以anchor[0 0 15 15]为例,scales[8 16 32]  
63. def _scale_enum(anchor, scales):  
64.     """   列举关于一个anchor的三种尺度 128*128,256*256,512*512 
65.     Enumerate a set of anchors for each scale wrt an anchor. 
66.     """  
67.     w, h, x_ctr, y_ctr = _whctrs(anchor) #返回宽高和中心坐标，w:16,h:16,x_ctr:7.5,y_ctr:7.5  
68.     ws = w * scales   #[128 256 512]  
69.     hs = h * scales   #[128 256 512]  
70.     anchors = _mkanchors(ws, hs, x_ctr, y_ctr) #[[-56 -56 71 71] [-120 -120 135 135] [-248 -248 263 263]]  
71.     return anchors  
72.   
73. if __name__ == '__main__':  #主函数  
74.     import time  
75.     t = time.time()  
76.     a = generate_anchors()  #生成anchor（窗口）  
77.     print time.time() - t   #显示时间  
78.     print a  
79.     from IPython import embed; embed()  
80.   

其中，_ratio_enum()部分生成三种宽高比 1:2,1:1,2:1的anchor如下图所示：

其中，_scale_enum()部分，生成三种尺寸的anchor，以_ratio_enum()部分生成的anchor[0 0 15 15]为例，扩展了三种尺度 128*128,256*256,512*512，如下图所示：

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