前言
本此的博客详细记录了我使用Matlab进行车辆区域检测（R-CNN）与车型识别（AlexNet）的过程。并且内包含了训练数据集、测试数据集以及源码。
训练数据集是使用的斯坦福大学的一个车型数据库，内含196种不同的车型。写到这里我真的很想吐槽一下这个数据库里面的奥迪车系：很多黑白的图片啊喂！！！ 做训练的时候AlexNet数据输入维度是3啊喂！！！害的我自己找了很多图片啊！！！….
环境
测试环境：
硬件：
Intel i5-4590
GTX 980
软件：
Matlab R2016b（只有这个版本才实现了RCNN…）
数据集的下载
嗯。一上来就发福利：
原始数据集，内含train/test：http://pan.baidu.com/s/1miTn9jy
我规整后的数据集，将图片变换为227*227，并且对少量黑白图片进行了替换：http://pan.baidu.com/s/1pKIbQiB
接下来的这个是每一张图片所对应的车型标注文件：http://pan.baidu.com/s/1nuOR7PR
在Matlab中下载AlexNet
AlexNet是2012年ImageNet大赛的冠军。它一共有8层，其中了5个卷积层，2层全连接和一层分类，如果使用其对一张图片进行前向传播，那么最后输出的这张图片属于1000种物体中哪一个的概率。
我这里对AlexNet在Matlab中进行了定义，这是我的代码和网络结构：
function [AlexLayer,opts]=MakeAlexLayer
inputLayer = imageInputLayer([227 227 3],\'Name\',\'Input\');
middleLayers = [
convolution2dLayer([11 11], 96,\'NumChannels\',3,\'Stride\',4,\'Name\',\'conv1\',\'Padding\',0)
reluLayer(\'Name\',\'relu1\')
crossChannelNormalizationLayer(5,\'Name\',\'norm1\')
maxPooling2dLayer(3, \'Stride\', 2,\'Name\',\'pool1\',\'Padding\',0)
convolution2dLayer([5 5], 256, \'NumChannels\',48,\'Padding\', 2,\'Name\',\'conv2\',\'Stride\',1)
reluLayer(\'Name\',\'relu2\')
crossChannelNormalizationLayer(5,\'Name\',\'norm2\')
maxPooling2dLayer(3, \'Stride\',2,\'Name\',\'pool2\',\'Padding\',0)
convolution2dLayer([3 3], 384, \'NumChannels\',256,\'Padding\', 1,\'Name\',\'conv3\',\'Stride\',1)
reluLayer(\'Name\',\'relu3\')
convolution2dLayer([3 3], 384,\'NumChannels\',192, \'Padding\', 1,\'Name\',\'conv4\',\'Stride\',1)
reluLayer(\'Name\',\'relu4\')
convolution2dLayer([3 3], 256, \'NumChannels\',192,\'Padding\', 1,\'Name\',\'conv5\',\'Stride\',1)
reluLayer(\'Name\',\'relu5\')
maxPooling2dLayer(3, \'Stride\',2,\'Name\',\'pool5\',\'Padding\',0)
];
finalLayers = [
fullyConnectedLayer(4096,\'Name\',\'fc6\')
reluLayer(\'Name\',\'relu6\')
%caffe中有这一层
dropoutLayer(0.5,\'Name\',\'dropout6\')
fullyConnectedLayer(4096,\'Name\',\'fc7\')
reluLayer(\'Name\',\'relu7\')
%caffe中有这一层
dropoutLayer(0.5,\'Name\',\'dropout7\')
%196种车
fullyConnectedLayer(196,\'Name\',\'fc8\')
softmaxLayer(\'Name\',\'softmax\')
classificationLayer(\'Name\',\'classification\')
];
AlexLayer=[inputLayer
middleLayers
finalLayers];
opts = trainingOptions(\'sgdm\', ...
\'Momentum\', 0.9, ...
\'InitialLearnRate\', 0.001, ...
\'LearnRateSchedule\', \'piecewise\', ...
\'MaxEpochs\', 500, ...
\'MiniBatchSize\', 100, ...
\'Verbose\', true);
end
由于数据库太小，loss一直比较高。所以我们还是在网上下载一下人家训练好的网络来微调吧（逃
地址：http://www.vlfeat.org/matconvnet/models/beta16/
对AlexNet进行Finetune
首先读入这个AlexNet：
AlexNet=helperImportMatConvNet(\'AlexLayerFromWeb.mat\');观察其网络结构：
AlexNet.Layers
我们要对其进行微调，那么其实前面的卷积层都不用改，要改的就是最后的一个全连接层，要把它改成我们的层。由于车型一共是196种，所以全连接的输出也得改成196，后面再接上一个softmax层和一个classificationLayer,并且定义训练方式：
function [AlexLayer_New , optionsTransfer]=FineTune(AlexNet)
AlexNet_reduce = AlexNet.Layers(1:end-3);
%add
Last3Layers = [
fullyConnectedLayer(196,\'Name\',\'fc8\',\'WeightLearnRateFactor\',10, \'BiasLearnRateFactor\',20)
softmaxLayer(\'Name\',\'softmax\')
classificationLayer(\'Name\',\'classification\')
];
AlexLayer_New=[AlexNet_reduce
Last3Layers];
optionsTransfer = trainingOptions(\'sgdm\',...
\'MaxEpochs\',10,...
\'InitialLearnRate\',0.0005,...
\'Verbose\',true,\'MiniBatchSize\', 100);%MiniBatchSize根据显卡内存而定
end运行：
[AlexLayer_New , optionsTransfer]=FineTune(AlexNet)得到新的网络层级：
Okay，现在我们要开始准备数据了。有两个方式，可以直接下载我的traindata.mat，并且按照里面的路径来放一下cars_train这个文件夹。那么我们就直接可以：
load(\'traindata.mat\')第二种方式，稍微复杂一点。打开我更改后的数据集，自己来做imageDatastore容器。首先解压cars_train_croped(227_227)这个文件夹，然后在Matlab中写入：
traindata=imageDatastore(\'cars_train_croped(227_227)/\',\'LabelSource\',\'none\')
这个时候是没有Label的。我们的Label在哪里呢？在cars_train_annos.mat中。将其读入：
load \'cars_train_annos.mat\';
%annotations.class即为标注信息
traindata.Labels=categorical([annotations.class])看看是否成功了：
unique(traindata.Labels)%应该输出196个数字，从1-196好的，现在我们可以开始训练！
AlexNet_New=trainNetwork(traindata,AlexLayer_New,optionsTransfer)这是我的结果：
似乎还不错。
调用其对图片进行测试，我们需要读入一个车型的文件：
封装一下进行测试的代码：
function test(fileRoad,AlexNet_New,class_names)
testImage=imread(fileRoad);
testImage_=imresize(testImage,[227 227]);
TypeNum=classify(AlexNet_New,testImage_);
TypeName=class_names(TypeNum);
disp(TypeName);
figure;
imshow(testImage);
end对单张图片进行测试：
test(\'bmw.jpg\',AlexNet_New,class_names)结果：
至于这张图片具体型号是什么，我也不知道。反正肯定是宝马嘛。（废话！）
—————————-UPDATE————————————-
新的demo已经开源：
http://blog.csdn.net/Mr_Curry/article/details/68921497
