目录
一、配置
二、准备相关文件进行训练
三、使用labelImg标注图片
1.安装labellmg
2.使用 labellmg
四.划分数据集以及配置文件的修改
1.在VOCData目录下创建程序 split_train_val.py 并运行
2.将xml格式转为yolo_txt格式
3.配置文件
五、聚类获得先验框
1.生成anchors文件
2.修改模型配置文件
六、模型训练
1.开始训练
1.5问题分析：
2.训练过程
七、测试效果
一、配置
注意：安装涉及的路径不要有中文
anaconda中新建一个虚拟环境，python3.9 ，pytorch1.12.1，yolov5 v6.0
yolov5源码下载：GitHub - ultralytics/yolov5: YOLOv5 🚀 in PyTorch > ONNX > CoreML > TFLite
（如若使用GPU，cuda version >=10.1，自己搜cuda下载配置）
git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 # clone
cd yolov5
pip install -r requirements.txt # install 安装各种包
二、准备相关文件进行训练
1.在yolov5文件夹下新建一个文件夹，这里取名为VOCData
2.进入后新建两个文件夹 Annotations 和 images（图中多余是之后生成的）
images：用于存放要标注的图片（jpg格式）
Annotations ：用于存放标注图片后产生的内容（这里采用XML格式）
三、使用labelImg标注图片
1.安装labellmg
下载labelImg：https://github.com/tzutalin/labelImg
下载后存放目录到yolov5同级下面
从anaconda prompt终端中选择到此文件
执行命令前，建议更新一下conda
conda update -n base -c defaults conda
然后执行以下命令
conda install pyqt=5
conda install -c anaconda lxml
pyrcc5 -o libs/resources.py resources.qrc
2.使用 labellmg
使用前在labellmg文件夹中->data->predefined_classes.txt
点开可以添加要标准的类别，否则每次进入软件添加比较麻烦
打开labellmg（要进入labellmg文件夹运行，这里使用pycharm打开labellmg文件夹转到目录下再运行）
python labelImg.py #运行软件
（找数据集总结出来的方法：目标检测YOLOv5数据集怎么找？_牛大了2022的博客-CSDN博客）
把要标注的图片放D:\python_work\yolov5\VOCData\images
标完后保存到D:\python_work\yolov5\VOCData\Annotations （导出时选择默认的xml格式）
左上角 打开文件，左下部创建区块，圈中后选择识别标签，最后点左边保存存到Annotations中（可以自动保存文件夹，选择打开文件夹，下一张下一张的框出就行，而且一张图可以多个）
四.划分数据集以及配置文件的修改
1.在VOCData目录下创建程序 split_train_val.py 并运行
不用修改
# coding:utf-8
import os
import random
import argparse
parser = argparse.ArgumentParser()
#xml文件的地址，根据自己的数据进行修改 xml一般存放在Annotations下
parser.add_argument('--xml_path', default='Annotations', type=str, help='input xml label path')
#数据集的划分，地址选择自己数据下的ImageSets/Main
parser.add_argument('--txt_path', default='ImageSets/Main', type=str, help='output txt label path')
opt = parser.parse_args()
trainval_percent = 1.0 # 训练集和验证集所占比例。 这里没有划分测试集
train_percent = 0.9 # 训练集所占比例，可自己进行调整
xmlfilepath = opt.xml_path
txtsavepath = opt.txt_path
total_xml = os.listdir(xmlfilepath)
if not os.path.exists(txtsavepath):
os.makedirs(txtsavepath)
num = len(total_xml)
list_index = range(num)
tv = int(num * trainval_percent)
tr = int(tv * train_percent)
trainval = random.sample(list_index, tv)
train = random.sample(trainval, tr)
file_trainval = open(txtsavepath + '/trainval.txt', 'w')
file_test = open(txtsavepath + '/test.txt', 'w')
file_train = open(txtsavepath + '/train.txt', 'w')
file_val = open(txtsavepath + '/val.txt', 'w')
for i in list_index:
name = total_xml[i][:-4] + '\n'
if i in trainval:
file_trainval.write(name)
if i in train:
file_train.write(name)
else:
file_val.write(name)
else:
file_test.write(name)
file_trainval.close()
file_train.close()
file_val.close()
file_test.close()
运行完后会在VOCData\ImagesSets\Main下生成 测试集、训练集、训练验证集和验证集
2.将xml格式转为yolo_txt格式
在VOCData目录下创建程序 text_to_yolo.py 并运行
开头classes部分改成自己的类别
之后路径也要改成自己的,注意倒数第三行后缀是.png还是.jpg
# -*- coding: utf-8 -*-
import xml.etree.ElementTree as ET
import os
from os import getcwd
sets = ['train', 'val', 'test']
classes = ["one","two","three","four","five","six","seven","eight"] # 改成自己的类别
abs_path = os.getcwd()
print(abs_path)
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
def convert_annotation(image_id):
in_file = open('D:/python_work/yolov5/VOCData/Annotations/%s.xml' % (image_id), encoding='UTF-8')
out_file = open('D:/python_work/yolov5/VOCData/labels/%s.txt' % (image_id), 'w')
tree = ET.parse(in_file)
root = tree.getroot()
size = root.find('size')
w = int(size.find('width').text)
h = int(size.find('height').text)
for obj in root.iter('object'):
difficult = obj.find('difficult').text
# difficult = obj.find('Difficult').text
cls = obj.find('name').text
if cls not in classes or int(difficult) == 1:
continue
cls_id = classes.index(cls)
xmlbox = obj.find('bndbox')
b = (float(xmlbox.find('xmin').text), float(xmlbox.find('xmax').text), float(xmlbox.find('ymin').text),
float(xmlbox.find('ymax').text))
b1, b2, b3, b4 = b
# 标注越界修正
if b2 > w:
b2 = w
if b4 > h:
b4 = h
b = (b1, b2, b3, b4)
bb = convert((w, h), b)
out_file.write(str(cls_id) + " " + " ".join([str(a) for a in bb]) + '\n')
wd = getcwd()
for image_set in sets:
if not os.path.exists('D:/python_work/yolov5/VOCData/labels/'):
os.makedirs('D:/python_work/yolov5/VOCData/labels/')
image_ids = open('D:/python_work/yolov5/VOCData/ImageSets/Main/%s.txt' % (image_set)).read().strip().split()
if not os.path.exists('D:/python_work/yolov5/VOCData/dataSet_path/'):
os.makedirs('D:/python_work/yolov5/VOCData/dataSet_path/')
list_file = open('dataSet_path/%s.txt' % (image_set), 'w')
for image_id in image_ids:
list_file.write('D:/python_work/yolov5/VOCData/images/%s.JPG\n' % (image_id))
convert_annotation(image_id)
list_file.close()运行完后会生成如下 labels 文件夹和 dataSet_path 文件夹
其中 labels 中为不同图像的标注文件。每个图像对应一个txt文件，文件每一行为一个目标的信息，包括class, x_center, y_center, width, height格式，这种即为 yolo_txt格式。
dataSet_path文件夹包含三个数据集的txt文件，train.txt等txt文件为划分后图像所在位置的绝对路径，如train.txt就含有所有训练集图像的绝对路径。
3.配置文件
在 yolov5 目录下的 data 文件夹下 新建一个 myvoc.yaml文件（可以自定义命名），用记事本打开。
内容是：
训练集以及验证集（train.txt和val.txt）的路径（可以改为相对路径）
以及 目标的类别数目和类别名称。
//注意：冒号后面要加空格
train: D:\python_work\yolov5\VOCData\dataSet_path\train.txt
val: D:\python_work\yolov5\VOCData\dataSet_path\val.txt# number of classes
nc: 8# class names
names: ["one","two","three","four","five","six","seven","eight"]
五、聚类获得先验框
1.生成anchors文件
在VOCData目录下创建程序两个程序 kmeans.py 以及 clauculate_anchors.py
不需要运行 kmeans.py，运行 clauculate_anchors.py 即可。
kmeans.py 程序如下：这不需要运行，也不需要更改，报错则查看第十三行内容。
import numpy as np
def iou(box, clusters):
"""
Calculates the Intersection over Union (IoU) between a box and k clusters.
:param box: tuple or array, shifted to the origin (i. e. width and height)
:param clusters: numpy array of shape (k, 2) where k is the number of clusters
:return: numpy array of shape (k, 0) where k is the number of clusters
"""
x = np.minimum(clusters[:, 0], box[0])
y = np.minimum(clusters[:, 1], box[1])
if np.count_nonzero(x == 0) > 0 or np.count_nonzero(y == 0) > 0:
raise ValueError("Box has no area") # 如果报这个错，可以把这行改成pass即可
intersection = x * y
box_area = box[0] * box[1]
cluster_area = clusters[:, 0] * clusters[:, 1]
iou_ = intersection / (box_area + cluster_area - intersection)
return iou_
def avg_iou(boxes, clusters):
"""
Calculates the average Intersection over Union (IoU) between a numpy array of boxes and k clusters.
:param boxes: numpy array of shape (r, 2), where r is the number of rows
:param clusters: numpy array of shape (k, 2) where k is the number of clusters
:return: average IoU as a single float
"""
return np.mean([np.max(iou(boxes[i], clusters)) for i in range(boxes.shape[0])])
def translate_boxes(boxes):
"""
Translates all the boxes to the origin.
:param boxes: numpy array of shape (r, 4)
:return: numpy array of shape (r, 2)
"""
new_boxes = boxes.copy()
for row in range(new_boxes.shape[0]):
new_boxes[row][2] = np.abs(new_boxes[row][2] - new_boxes[row][0])
new_boxes[row][3] = np.abs(new_boxes[row][3] - new_boxes[row][1])
return np.delete(new_boxes, [0, 1], axis=1)
def kmeans(boxes, k, dist=np.median):
"""
Calculates k-means clustering with the Intersection over Union (IoU) metric.
:param boxes: numpy array of shape (r, 2), where r is the number of rows
:param k: number of clusters
:param dist: distance function
:return: numpy array of shape (k, 2)
"""
rows = boxes.shape[0]
distances = np.empty((rows, k))
last_clusters = np.zeros((rows,))
np.random.seed()
# the Forgy method will fail if the whole array contains the same rows
clusters = boxes[np.random.choice(rows, k, replace=False)]
while True:
for row in range(rows):
distances[row] = 1 - iou(boxes[row], clusters)
nearest_clusters = np.argmin(distances, axis=1)
if (last_clusters == nearest_clusters).all():
break
for cluster in range(k):
clusters[cluster] = dist(boxes[nearest_clusters == cluster], axis=0)
last_clusters = nearest_clusters
return clusters
if __name__ == '__main__':
a = np.array([[1, 2, 3, 4], [5, 7, 6, 8]])
print(translate_boxes(a))运行：clauculate_anchors.py
会调用 kmeans.py 聚类生成新anchors的文件
程序如下：
需要更改第 9 、13行文件路径 以及 第 16 行标注类别名称
# -*- coding: utf-8 -*-
# 根据标签文件求先验框
import os
import numpy as np
import xml.etree.cElementTree as et
from kmeans import kmeans, avg_iou
FILE_ROOT = "D:/python_work/yolov5/VOCData/" # 根路径
ANNOTATION_ROOT = "Annotations" # 数据集标签文件夹路径
ANNOTATION_PATH = FILE_ROOT + ANNOTATION_ROOT
ANCHORS_TXT_PATH = "D:/python_work/yolov5/VOCData/anchors.txt" #anchors文件保存位置
CLUSTERS = 9
CLASS_NAMES = ['one','two','three','four','five','six','seven','eight'] #类别名称
def load_data(anno_dir, class_names):
xml_names = os.listdir(anno_dir)
boxes = []
for xml_name in xml_names:
xml_pth = os.path.join(anno_dir, xml_name)
tree = et.parse(xml_pth)
width = float(tree.findtext("./size/width"))
height = float(tree.findtext("./size/height"))
for obj in tree.findall("./object"):
cls_name = obj.findtext("name")
if cls_name in class_names:
xmin = float(obj.findtext("bndbox/xmin")) / width
ymin = float(obj.findtext("bndbox/ymin")) / height
xmax = float(obj.findtext("bndbox/xmax")) / width
ymax = float(obj.findtext("bndbox/ymax")) / height
box = [xmax - xmin, ymax - ymin]
boxes.append(box)
else:
continue
return np.array(boxes)
if __name__ == '__main__':
anchors_txt = open(ANCHORS_TXT_PATH, "w")
train_boxes = load_data(ANNOTATION_PATH, CLASS_NAMES)
count = 1
best_accuracy = 0
best_anchors = []
best_ratios = []
for i in range(10): ##### 可以修改，不要太大，否则时间很长
anchors_tmp = []
clusters = kmeans(train_boxes, k=CLUSTERS)
idx = clusters[:, 0].argsort()
clusters = clusters[idx]
# print(clusters)
for j in range(CLUSTERS):
anchor = [round(clusters[j][0] * 640, 2), round(clusters[j][1] * 640, 2)]
anchors_tmp.append(anchor)
print(f"Anchors:{anchor}")
temp_accuracy = avg_iou(train_boxes, clusters) * 100
print("Train_Accuracy:{:.2f}%".format(temp_accuracy))
ratios = np.around(clusters[:, 0] / clusters[:, 1], decimals=2).tolist()
ratios.sort()
print("Ratios:{}".format(ratios))
print(20 * "*" + " {} ".format(count) + 20 * "*")
count += 1
if temp_accuracy > best_accuracy:
best_accuracy = temp_accuracy
best_anchors = anchors_tmp
best_ratios = ratios
anchors_txt.write("Best Accuracy = " + str(round(best_accuracy, 2)) + '%' + "\r\n")
anchors_txt.write("Best Anchors = " + str(best_anchors) + "\r\n")
anchors_txt.write("Best Ratios = " + str(best_ratios))
anchors_txt.close()
运行生成anchors文件。如果生成文件为空，重新运行即可。
第二行 Best Anchors 后面需要用到。（这就是手动获取到的anchors的值）
2.修改模型配置文件
选择一个模型，在yolov5目录下的model文件夹下是模型的配置文件，有n、s、m、l、x版本，逐渐增大（随着架构的增大，训练时间也是逐渐增大）。
这里选用 yolov5s.yaml 用记事本打开
主要改两个参数：
把 nc：后面改成自己的标注类别数（图里还没改，而且图里错打开yolov5m了...）
修改anchors，根据 anchors.txt 中的 Best Anchors 修改，需要取整（四舍五入、向上、向下都可以）。
保持yaml中的anchors格式不变，按顺序一对一即可，如我框出的六个和anchors的第一行6个（18个都要改）
六、模型训练
1.开始训练
打开anaconda终端，选到yolov5的文件下，并激活相应的环境（我起名是yolov5）
接着输入如下训练命令：
python train.py --weights weights/yolov5s.pt --cfg models/yolov5s.yaml --data data/myvoc.yaml --epoch 200 --batch-size 8 --img 640 --device 0
参数解释：
–weights weights/yolov5s.pt ：这个也许你需要更改路径。我是将yolov5的pt文件都放在weights目录下，你可能没有，需要更改路径。
–epoch 200 ：训练200次
–batch-size 8：训练8张图片后进行权重更新
–device cpu：使用CPU训练。//这里device 0为gpu训练
1.5问题分析：
报错1：页面太小，无法完成操作——解决：虚拟内存不足，我设置了一下电脑的虚拟内存然后就可以了，（参考这个）或者降低线程 --workers (默认是8) ，调小 --batch-size，降低 --epoch。
2.训练过程
训练时间有点长，146张图片，要识别八个数字，用gpu一共训练了20来分钟？（没细算）
训练好的模型会被保存在 yolov5 目录下的 runs/train/weights/expxx下。
七、测试效果
yolov5主目录下找到detect.py文件，打开该文件。
主要是weights和source处修改：
以打开笔记本摄像头为例子：
加载训练器：找到这行并修改
parser.add_argument('--weights', nargs='+', type=str, default='runs/train/exp8/weights/best.pt', help='model.pt path(s)')加载摄像头进行识别：（图片视频default修改路径就行如'test1.jpg'，摄像头default为0）
parser.add_argument('--source', type=str, default=0, help='source') #file/dir/URL/glob/screen/0(webcam)运行detect.py：
训练图片越多准确率越高，我每个数字只训练了70张左右，准确率还是喜人的！
近日我也有在博客发关于yolov5的模型解析，欢迎大家来捧场~
深度学习Week9-YOLOv5-C3模块实现（Pytorch）_牛大了2022的博客-CSDN博客
参考文章：初学入门YOLOv5手势识别之制作并训练自己的数据集
Yolov5训练自己的数据集（详细完整版）文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-831499.html
目标检测---教你利用yolov5训练自己的目标检测模型文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-831499.html
到了这里，关于小白YOLOv5全流程-训练+实现数字识别的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
