♻️ Semantic Segmentation for Recycling Trash

Boostcourse AI Competition from https://stages.ai/

👨‍🌾 Team

• Level 2 CV Team 4 - 무럭무럭 감자밭 🥔
• 팀 구성원: 김세영, 박성진, 신승혁, 이상원, 이윤영, 이채윤, 조성욱

🏆 LB Score

• Public LB: 0.780 mIoU (6등/20팀)
• Private LB: 0.760 mIoU (3등/20팀)

🎈 Main Subject

• 바야흐로 대량 생산, 대량 소비의 시대. 우리는 많은 물건이 대량으로 생산되고 소비되는 시대를 삶에 따라 쓰레기 대란, 매립지 부족과 같은 사회 문제 발생
• 버려지는 쓰레기 중 잘 분리배출 된 쓰레기는 자원으로서 가치를 인정받아 재활용되지만, 잘못 분리배출 되면 그대로 폐기물로 분류되어 매립 또는 소각되기 때문에 분리수거는 사회적 환경 부담 문제를 줄일 수 있는 방법
• Deep Learning을 통해 쓰레기들을 자동으로 추출할 수 있는 모델 개발

⚙ Development Environment

• GPU : Nvidia Tesla V100
• OS : Linux Ubuntu 18.04
• Runtime : Python 3.8.5
• Main Dependency : MMsegmentation, segmentation_models.pytorch, Pytorch 1.7.1, OpenCV 4.5.1

🔑 Project Summary

• 여러 종류의 쓰레기 사진들을 입력값으로 받아 쓰레기의 종류와 위치를 파악하는 Semantic Segmentation

• 다양한 API (mmsegmentation & segmentation_models.pytorch) 활용

• Custom baseline 작성을 통한 모델 학습 및 추론

• EDA: 주어진 데이터셋을 이해하기 위해 ipynb 파일로 시각화하여 학습데이터의 전체 & 클래스별 구성과 이미지들의 특징들을 파악

• CV Strategy: 각 클래스의 비율을 고려한 Training Dataset과 Validation Dataset을 8대2 비율로 분리

• Data Augmentation : Albumentation 라이브러리를 이용

  • CLAHE
  • Flip, Rotate(90, 30)
  • Brightness/Contrast, HueSaturation
  • Crop (RandomResizedCrop)
  • Blur (Gaussian, Median, Motion)

• TTA(Test Time Augmentation) API 활용

• Ensemble: Custom soft-voting 및 csv hard-voting 활용

Dataset

• 전체 이미지 개수 : 4091장
• 11 class : Background, General trash, Paper, Paper pack, Metal, Glass, Plastic, Styrofoam, Plastic bag, Battery, Clothing
• 이미지 크기 : (512, 512)
• 원활한 대회 운영 위해 output을 일괄적으로 256 x 256 으로 변경하여 score를 반영
• 학습데이터는 3272장, 평가데이터는 819장으로 무작위 선정
  • 평가데이터: Public 50%, Private 50%

Metrics

• mIoU (Mean Intersection over Union)
  • Semantic Segmentation에서 사용하는 대표적인 성능 측정 방법
  • 각 클래스 별 Ground Truth와 Prediction 간 IoU 값들에 대한 평균값

💁‍♀️ Composition

Used Model

Model	Backbone	model_dir	LB Score@public	LB Score@private
UperNet	SwinL	/mmdetection	0.778	0.753
PAN	SwinB	/torch_dev	0.752	0.737
UperNet	ViT	/mmdetection	0.706	0.629

Working Directory

├──input
├──output
├──mmsegmentation
└──torch_dev

각 폴더 별 자세한 사용 설명은 폴더 내 README.md 참고