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YoloV5 实战:手把手教物体检测

  • 2022 年 2 月 15 日
  • 本文字数:3444 字

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本文分享自华为云社区《YoloV5实战:手把手教物体检测——YoloV5》,作者: AI 浩 。


YOLOV5 严格意义上说并不是 YOLO 的第五个版本,因为它并没有得到 YOLO 之父 Joe Redmon 的认可,但是给出的测试数据总体表现还是不错。详细数据如下:



YOLOv5 并不是一个单独的模型,而是一个模型家族,包括了 YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv5l、YOLOv5x、YOLOv5x+TTA,这点有点儿像 EfficientDet。由于没有找到 V5 的论文,我们也只能从代码去学习它。总体上和 YOLOV4 差不多,可以认为是 YOLOV5 的加强版。

项目地址:GitHub - ultralytics/yolov5: YOLOv5 🚀 in PyTorch > ONNX > CoreML > TFLite

训练

1、下载代码

项目地址:github.com/ultralytics…,最近作者又更新了一些代码。


2、配置环境

matplotlib>=3.2.2
numpy>=1.18.5
opencv-python>=4.1.2
pillow
PyYAML>=5.3
scipy>=1.4.1
tensorboard>=2.2
torch>=1.6.0
torchvision>=0.7.0
tqdm>=4.41.0
复制代码

3、准备数据集

数据集采用 Labelme 标注的数据格式,数据集从 RSOD 数据集中获取了飞机和油桶两类数据集,并将其转为 Labelme 标注的数据集。


数据集的地址: pan.baidu.com/s/1iTUpvA9_…


提取码:gr6g


将下载的数据集解压后放到工程的根目录。为下一步生成测试用的数据集做准备。如下图:


4、生成数据集

YoloV5 的数据集和以前版本的数据集并不相同,我们先看一下转换后的数据集。


数据结构如下图:


images 文件夹存放 train 和 val 的图片。


labels 里面存放 train 和 val 的物体数据,里面的每个 txt 文件和 images 里面的图片是一一对应的。


txt 文件的内容如下:


格式:物体类别 x y w h


坐标是不是真实的坐标,是将坐标除以宽高后的计算出来的,是相对于宽和高的比例。


下面我们编写生成数据集的代码,新建 LabelmeToYoloV5.py,然后写入下面的代码。

import os
import numpy as np
import json
from glob import glob
import cv2
from sklearn.model_selection import train_test_split
from os import getcwdclasses = ["aircraft", "oiltank"]
# 1.标签路径
labelme_path = "LabelmeData/"
isUseTest = True # 是否创建test集
# 3.获取待处理文件
files = glob(labelme_path + "*.json")
files = [i.replace("\\", "/").split("/")[-1].split(".json")[0] for i in files]
print(files)
if isUseTest:
trainval_files, test_files = train_test_split(files, test_size=0.1, random_state=55)
else:
trainval_files = files
# split
train_files, val_files = train_test_split(trainval_files, test_size=0.1, random_state=55)def convert(size, box):
dw = 1. / (size[0])
dh = 1. / (size[1])
x = (box[0] + box[1]) / 2.0 - 1
y = (box[2] + box[3]) / 2.0 - 1
w = box[1] - box[0]
h = box[3] - box[2]
x = x * dw
w = w * dw
y = y * dh
h = h * dh
return (x, y, w, h)wd = getcwd()
print(wd)def ChangeToYolo5(files, txt_Name):
if not os.path.exists('tmp/'):
os.makedirs('tmp/')
list_file = open('tmp/%s.txt' % (txt_Name), 'w')
for json_file_ in files:
json_filename = labelme_path + json_file_ + ".json"
imagePath = labelme_path + json_file_ + ".jpg"
list_file.write('%s/%s\n' % (wd, imagePath))
out_file = open('%s/%s.txt' % (labelme_path, json_file_), 'w')
json_file = json.load(open(json_filename, "r", encoding="utf-8"))
height, width, channels = cv2.imread(labelme_path + json_file_ + ".jpg").shape
for multi in json_file["shapes"]:
points = np.array(multi["points"])
xmin = min(points[:, 0]) if min(points[:, 0]) > 0 else 0
xmax = max(points[:, 0]) if max(points[:, 0]) > 0 else 0
ymin = min(points[:, 1]) if min(points[:, 1]) > 0 else 0
ymax = max(points[:, 1]) if max(points[:, 1]) > 0 else 0
label = multi["label"]
if xmax <= xmin:
pass
elif ymax <= ymin:
pass
else:
cls_id = classes.index(label)
b = (float(xmin), float(xmax), float(ymin), float(ymax))
bb = convert((width, height), b)
out_file.write(str(cls_id) + " " + " ".join([str(a) for a in bb]) + '\n')
print(json_filename, xmin, ymin, xmax, ymax, cls_id)
ChangeToYolo5(train_files, "train")
ChangeToYolo5(val_files, "val")
ChangeToYolo5(test_files, "test")
复制代码


这段代码执行完成会在 LabelmeData 生成每个图片的 txt 标注数据,同时在 tmp 文件夹下面生成训练集、验证集和测试集的 txt,txt 记录的是图片的路径,为下一步生成 YoloV5 训练和测试用的数据集做准备。在 tmp 文件夹下面新建 MakeData.py 文件,生成最终的结果,目录结构如下图:


打开 MakeData.py,写入下面的代码。

import shutilimport os
file_List = ["train", "val", "test"]for file in file_List: if not os.path.exists('../VOC/images/%s' % file): os.makedirs('../VOC/images/%s' % file) if not os.path.exists('../VOC/labels/%s' % file): os.makedirs('../VOC/labels/%s' % file) print(os.path.exists('../tmp/%s.txt' % file)) f = open('../tmp/%s.txt' % file, 'r') lines = f.readlines() for line in lines: print(line) line = "/".join(line.split('/')[-5:]).strip() shutil.copy(line, "../VOC/images/%s" % file) line = line.replace('JPEGImages', 'labels') line = line.replace('jpg', 'txt') shutil.copy(line, "../VOC/labels/%s/" % file)
复制代码


执行完成后就可以生成 YoloV5 训练使用的数据集了。结果如下:


5、修改配置参数

打开voc.yaml文件,修改里面的配置参数
train: VOC/images/train/ # 训练集图片的路径
val: VOC/images/val/ # 验证集图片的路径
# number of classes
nc: 2 #检测的类别,本次数据集有两个类别所以写2# class names
names: ["aircraft", "oiltank"]#类别的名称,和转换数据集时的list对应
复制代码


6、修改 train.py 的参数

cfg参数是YoloV5 模型的配置文件,模型的文件存放在models文件夹下面,按照需求填写不同的文件。
weights参数是YoloV5的预训练模型,和cfg对应,例:cfg配置的是yolov5s.yaml,weights就要配置yolov5s.pt
data是配置数据集的配置文件,我们选用的是voc.yaml,所以配置data/voc.yaml
修改上面三个参数就可以开始训练了,其他的参数根据自己的需求修改。修改后的参数配置如下:
parser.add_argument('--weights', type=str, default='yolov5s.pt', help='initial weights path')
parser.add_argument('--cfg', type=str, default='yolov5s.yaml', help='model.yaml path')
parser.add_argument('--data', type=str, default='data/voc.yaml', help='data.yaml path')
复制代码


修改完成后,就可以开始训练了。如下图所示:


7、查看训练结果


在经历了 300epoch 训练之后,我们会在 runs 文件夹下面找到训练好的权重文件和训练过程的一些文件。如图:






测试

首先需要在 voc.yaml 中增加测试集的路径,打开 voc.yaml,在 val 字段后面增加 test: tmp/test.txt 这行代码,如图:


修改 test.py 中的参数,下面的这几个参数要修改。

parser = argparse.ArgumentParser(prog='test.py')parser.add_argument('--weights', nargs='+', type=str, default='runs/exp7/weights/best.pt', help='model.pt path(s)')parser.add_argument('--data', type=str, default='data/voc.yaml', help='*.data path')parser.add_argument('--batch-size', type=int, default=2, help='size of each image batch')parser.add_argument('--save-txt', default='True', action='store_true', help='save results to *.txt')
复制代码


在 275 行 修改 test 的方法,增加保存测试结果的路径。这样测试完成后就可以在 inference\images 查看到测试的图片,在 inference\output 中查看到保存的测试结果。如图:


下面是运行的结果:


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发布于: 47 分钟前阅读数: 3
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