【YOLO 系列】基于YOLOV8的智能花卉分类检测系统【python源码+Pyqt5界面+数据集+训练代码】

2024-09-07 23:44
文章标签 python 代码 数据 源码 系统 训练 pyqt5 界面 分类 智能 系列 检测 yolov8 yolo 花卉

本文主要是介绍【YOLO 系列】基于YOLOV8的智能花卉分类检测系统【python源码+Pyqt5界面+数据集+训练代码】，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

前言：

花朵作为自然界中的重要组成部分，不仅在生态学上具有重要意义，也在园艺、农业以及艺术领域中占有一席之地。随着图像识别技术的发展，自动化的花朵分类对于植物研究、生物多样性保护以及园艺爱好者来说变得越发重要。为了提高花朵分类的效率和准确性，我们启动了基于YOLO V8的花朵分类智能识别系统项目。该项目利用深度学习技术，通过分析花朵图像，自动识别并分类不同种类的花朵，为用户提供一个高效的花朵识别工具。

通过对102种类别的花朵数据集进行深入分析和精确标注，我们训练了YOLO V8模型，使其能够准确识别和分类各种花朵。这一系统能够处理高质量的图像数据，提供准确的分类结果，即使在花朵形态多变和环境复杂的情况下，也能保持高准确度。

基于此项目，设计了一个使用Pyqt5库来搭建页面展示系统。本系统支持的功能包括训练模型的导入、初始化；置信度与IOU阈值的调节、图像上传、检测、可视化结果展示、结果导出与结束检测；视频的上传、检测、可视化结果展示、结果导出与结束检测；摄像头的上传、检测、可视化结果展示与结束检测；已检测目标信息列表、位置信息；以及推理用时。本博文提供了完整的Python代码和使用教程，适合新入门的朋友参考，完整代码资源文件请转至文末的下载链接。

优势：

  1. 多种类识别：系统能够识别102种不同种类的花朵，覆盖了广泛的花卉种类。

  2. 高准确性：YOLO V8模型经过专门训练，提高了对花朵特征的识别准确度。

  3. 实时性：系统能够快速处理图像数据，提供实时的花朵分类结果，适用于需要快速响应的应用场景。

  4. 鲁棒性：即使在花朵姿态多变、环境复杂的情况下，系统也能保持较高的识别率。

  5. 用户友好：系统界面简洁直观，易于用户操作和理解分类结果。

应用场景：

  1. 植物研究：系统可以辅助植物学家和研究人员快速识别和分类植物，促进植物分类学的研究。

  2. 生物多样性保护：在自然保护区和生态调查中，系统可以帮助监测和记录不同种类的花朵，评估生物多样性。

  3. 园艺应用：为园艺爱好者和专业人士提供花朵识别工具，帮助他们更好地了解和照顾植物。

  4. 农业管理：在农业生产中，系统可以用于识别和分类作物花朵，为作物管理提供信息支持。

  5. 教育工具：作为教育工具，帮助学生学习和了解不同种类的花朵，增强自然观察能力。

  6. 旅游和自然观察：在旅游和自然观察活动中，系统可以帮助游客识别遇到的花卉，增加活动的趣味性和教育性。

通过本项目，我们期望能够为花朵分类领域带来创新性的技术支持，提高分类的效率和准确性，为植物学研究、生物多样性保护和园艺实践提供有力的工具。

一、软件核心功能介绍及效果演示

软件主要功能

  1. 支持图片、图片批量、视频及摄像头进行检测，同时摄像头可支持内置摄像头和外设摄像头；

  2. 可对检测结果进行单独分析，并且显示单个检测物体的类别、置信度等;

  3. 支持图片、视频及摄像头的结果保存，将检测结果保持为excel文件；

界面参数设置说明

 

  1. 标签4 摄像头源/相机/网络源；

  2. 标签5 显卡选择：在进行推理时是否使用显卡，默认勾选（使用显卡）；

  3. 标签6 训练好的模型：最终要进行推理的模型，一般选择最优的一个模型；

视频演示

智能花卉分类检测系统

图片检测演示

  1. 点击打开图片按钮，选择需要检测的图片，或者点击打开文件夹按钮，选择需要批量检测图片所在的文件夹，操作演示如下：

  2. 点击表格中的指定行，界面会显示该行表格所写的信息内容。

视频检测演示

  1. 点击视频按钮图标，打开选择需要检测的视频，在点击开始运行会自动显示检测结果。再次点击停止按钮，会停止检测视频。

  2. 点击表格中的指定行，界面会显示该行表格所写的信息内容。

摄像头检测演示

  1. 在选择相机源中输入需要检测的摄像头（可以是电脑自带摄像头，也可以是外接摄像头，视频流等方式），然后点击摄像头图标来固定选择的推理流方式，最后在点击开始运行即可开始检测，当点击停止运行时则关闭摄像头检测。

  2. 点击表格中的指定行，界面会显示该行表格所写的信息内容。

检测结果保存

点击导出数据按钮后，会将当前选择的图片【含批量图片】、视频或者摄像头的检测结果进行保存为excel文档，结果会存储在output目录下。

二、环境搭建

创建专属环境

conda create -n yolo python==3.8

激活专属环境

conda activate yolo

安装torch-GPU库

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple "torch-2.0.1+cu118-cp38-cp38-win_amd64.whl"

安装torchvision-GPU库

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple "torchvision-0.15.2+cu118-cp38-cp38-win_amd64.whl"

安装ultralytics库

pip install ultralytics -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

测试环境

yolo predict model=yolov8n.pt source='https://ultralytics.com/images/bus.jpg'

此时就表明环境安装成功！！！

安装图形化界面库 pyqt5

pip install pyqt5 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 
pip install pyqt5-tools -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

三、算法原理

YOLOv8是一种前沿的深度学习技术，它基于先前YOLO版本在目标检测任务上的成功，进一步提升了性能和灵活性，在精度和速度方面都具有尖端性能。在之前YOLO 版本的基础上，YOLOv8 引入了新的功能和优化，使其成为广泛应用中各种物体检测任务的理想选择。主要的创新点包括一个新的骨干网络、一个新的 Ancher-Free 检测头和一个新的损失函数，可以在从 CPU 到 GPU 的各种硬件平台上运行。

YOLOv8目标检测算法具有如下的几点优势：

（1）更友好的安装/运行方式；

（2）速度更快、准确率更高；

（3）新的backbone，将YOLOv5中的C3更换为C2F；

（4）YOLO系列第一次使用anchor-free；

（5）新的损失函数。

YOLO各版本性能对比

网络结构

YOLOv8模型的整体结构如下图所示：

YOLOv8与YOLOv5模型最明显的差异是使用C2F模块替换了原来的C3模块；另外Head 部分变化最大，从原先的耦合头变成了解耦头，并且从 YOLOv5 的 Anchor-Based 变成了 Anchor-Free。

YOLOv8的网络架构包含了多个关键组件，这些组件共同工作以实现快速而准确的目标检测。首先是其创新的特征提取网络（Backbone），YOLOv8的Backbone采用了最新的网络设计理念，通过深层次的特征融合和精细的特征提取策略来增强对目标的识别能力。这一策略的成功关键在于其特征提取器能够充分捕获目标的细微特征，同时保持计算效率。

YOLOv8在训练策略上也进行了优化。与YOLOv7相比，YOLOv8采用了SPFF（Spatial Pyramid Fusion Fast）策略，该策略通过高效的多尺度特征融合提高了模型对不同大小目标的检测能力。此外，YOLOv8在训练过程中引入了一种名为Task Aligned Assigner的新技术，这种技术能够更精准地将预测框与真实目标对齐，从而提高检测的准确率。

在损失函数的设计上，YOLOv8进行了创新，采用了JFL（Joint Family Losses），这是一种集成了多个损失函数的复合损失函数，能够同时优化目标检测的多个方面。这些损失函数包括用于提升模型对目标位置和大小预测准确性的CIOU Loss，以及优化分类准确性的分类损失函数。JFL的设计允许YOLOv8更全面地考虑检测任务中的不同需求，通过协调各种损失来提升总体的性能。

YOLOv8的原理不仅在于其创新的技术点，更在于这些技术如何被综合应用于解决实际的目标检测问题。通过其精心设计的网络架构、高效的训练策略以及综合的损失函数设计，YOLOv8实现了在保持实时性的同时，提高了在复杂场景下的检测准确率。这些改进使得YOLOv8成为了一个强大的工具，适用于从自动驾驶到智能视频监控等多种应用场景。

四、模型的训练、评估与推理

数据集准备

本文使用的 102类的花朵分类 数据集共包含 8189 张图片。

Oxford 102 Flowers Dataset 是一个花卉集合数据集，主要用于图像分类，它分为 102 个类别共计 102 种花，其中每个类别包含 40 到 258 张图像。

该数据集由牛津大学工程科学系于 2008 年发布，相关论文有《Automated flower classification over a large number of classes》。

图片数据集的存放格式如下：

运行 data_process.py 即可得到 datasets 里面的分类数据。

模型训练

数据准备完成后，通过调用train.py文件进行模型训练，epochs参数用于调整训练的轮数，代码如下：

from ultralytics import YOLOif __name__ == "__main__":# build from YAML and transfer weightsmodel = YOLO("./weights/yolov8n-cls.pt")# Train the modelmodel.train(data="./102flowers/datasets", epochs=100, imgsz=640)

训练结果分析

YOLOv8在训练结束后，可以在runs/目录下找到训练过程及结果文件，如下所示：

confusion_matrix_normalized.png

results.png

训练 batch

验证 batch

模型推理

模型训练完成后，可以得到一个最佳的训练结果模型best.pt文件，在runs/trian/weights目录下。我们通过使用该文件进行后续的推理检测。

图片检测代码如下：

from ultralytics import YOLOif __name__ == "__main__":# Load a modelmodel = YOLO('./runs/detect/train/weights/best.pt')# Run batched inference on a list of imagesmodel("./img", imgsz=640, save=True, device=0)

执行上述代码后，会将执行的结果直接标注在图片上，结果如下：

关于该系统涉及到的完整源码、UI界面代码、数据集、训练代码、测试图片视频等相关文件，均已打包上传，感兴趣的小伙伴可以通过下载链接自行获取。

五、获取方式

本文涉及到的完整全部程序文件：包括 python源码、数据集、训练好的结果文件、训练代码、UI源码、测试图片视频等（见下图），获取方式见文末：

注意：该代码基于Python3.8开发，运行界面的主程序为GUI.py，其他测试脚本说明见上图。为确保程序顺利运行，请按照requirements.txt配置软件运行所需环境。

关注下方公众号：【AI算法与电子竞赛】，发送【YOLO系列源码】即可获取下载方式

六、链接作者

欢迎关注我的公众号：@AI算法与电子竞赛

硬性的标准其实限制不了无限可能的我们，所以啊！少年们加油吧！

这篇关于【YOLO 系列】基于YOLOV8的智能花卉分类检测系统【python源码+Pyqt5界面+数据集+训练代码】的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1146508。

相关文章

Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 从入门到进阶系列教程

Spring Security 入门系列 《保护 Web 应用的安全》 《Spring-Security-入门（一）：登录与退出》 《Spring-Security-入门（二）：基于数据库验证》 《Spring-Security-入门（三）：密码加密》 《Spring-Security-入门（四）：自定义-Filter》 《Spring-Security-入门（五）：在 Sprin
阅读更多...
大模型研发全揭秘：客服工单数据标注的完整攻略

大模型研发全揭秘：客服工单数据标注的完整攻略

在人工智能（AI）领域，数据标注是模型训练过程中至关重要的一步。无论你是新手还是有经验的从业者，掌握数据标注的技术细节和常见问题的解决方案都能为你的AI项目增添不少价值。在电信运营商的客服系统中，工单数据是客户问题和解决方案的重要记录。通过对这些工单数据进行有效标注，不仅能够帮助提升客服自动化系统的智能化水平，还能优化客户服务流程，提高客户满意度。本文将详细介绍如何在电信运营商客服工单的背景下进行
阅读更多...
不懂推荐算法也能设计推荐系统

不懂推荐算法也能设计推荐系统

本文以商业化应用推荐为例，告诉我们不懂推荐算法的产品，也能从产品侧出发， 设计出一款不错的推荐系统。 相信很多新手产品，看到算法二字，多是懵圈的。 什么排序算法、最短路径等都是相对传统的算法（注：传统是指科班出身的产品都会接触过）。但对于推荐算法，多数产品对着网上搜到的资源，都会无从下手。特别当某些推荐算法 和 “AI”扯上关系后，更是加大了理解的难度。 但，不了解推荐算法，就无法做推荐系
阅读更多...
基于MySQL Binlog的Elasticsearch数据同步实践

基于MySQL Binlog的Elasticsearch数据同步实践

一、为什么要做 随着马蜂窝的逐渐发展，我们的业务数据越来越多，单纯使用 MySQL 已经不能满足我们的数据查询需求，例如对于商品、订单等数据的多维度检索。 使用 Elasticsearch 存储业务数据可以很好的解决我们业务中的搜索需求。而数据进行异构存储后，随之而来的就是数据同步的问题。 二、现有方法及问题 对于数据同步，我们目前的解决方案是建立数据中间表。把需要检索的业务数据，统一放到一张M
阅读更多...
关于数据埋点，你需要了解这些基本知识

关于数据埋点，你需要了解这些基本知识

产品汪每天都在和数据打交道，你知道数据来自哪里吗？ 移动app端内的用户行为数据大多来自埋点，了解一些埋点知识，能和数据分析师、技术侃大山，参与到前期的数据采集，更重要是让最终的埋点数据能为我所用，否则可怜巴巴等上几个月是常有的事。   埋点类型 根据埋点方式，可以区分为： 手动埋点半自动埋点全自动埋点 秉承“任何事物都有两面性”的道理：自动程度高的，能解决通用统计，便于统一化管理，但个性化定
阅读更多...
基于人工智能的图像分类系统

基于人工智能的图像分类系统

目录 引言项目背景环境准备 硬件要求软件安装与配置系统设计 系统架构关键技术代码示例 数据预处理模型训练模型预测应用场景结论 1. 引言 图像分类是计算机视觉中的一个重要任务，目标是自动识别图像中的对象类别。通过卷积神经网络（CNN）等深度学习技术，我们可以构建高效的图像分类系统，广泛应用于自动驾驶、医疗影像诊断、监控分析等领域。本文将介绍如何构建一个基于人工智能的图像分类系统，包括环境
阅读更多...
水位雨量在线监测系统概述及应用介绍

水位雨量在线监测系统概述及应用介绍

在当今社会，随着科技的飞速发展，各种智能监测系统已成为保障公共安全、促进资源管理和环境保护的重要工具。其中，水位雨量在线监测系统作为自然灾害预警、水资源管理及水利工程运行的关键技术，其重要性不言而喻。 一、水位雨量在线监测系统的基本原理 水位雨量在线监测系统主要由数据采集单元、数据传输网络、数据处理中心及用户终端四大部分构成，形成了一个完整的闭环系统。 数据采集单元：这是系统的“眼睛”，
阅读更多...
python: 多模块(.py)中全局变量的导入

python: 多模块(.py)中全局变量的导入

文章目录 global关键字可变类型和不可变类型数据的内存地址单模块(单个py文件)的全局变量示例总结 多模块(多个py文件)的全局变量from x import x导入全局变量示例 import x导入全局变量示例 总结 global关键字 global 的作用范围是模块(.py)级别： 当你在一个模块（文件）中使用 global 声明变量时，这个变量只在该模块的全局命名空
阅读更多...
使用SecondaryNameNode恢复NameNode的数据

使用SecondaryNameNode恢复NameNode的数据

1）需求： NameNode进程挂了并且存储的数据也丢失了，如何恢复NameNode 此种方式恢复的数据可能存在小部分数据的丢失。 2）故障模拟 （1）kill -9 NameNode进程 [lytfly@hadoop102 current]$ kill -9 19886 （2）删除NameNode存储的数据（/opt/module/hadoop-3.1.4/data/tmp/dfs/na
阅读更多...
异构存储（冷热数据分离）

异构存储（冷热数据分离）

异构存储主要解决不同的数据，存储在不同类型的硬盘中，达到最佳性能的问题。 异构存储Shell操作 （1）查看当前有哪些存储策略可以用 [lytfly@hadoop102 hadoop-3.1.4]$ hdfs storagepolicies -listPolicies （2）为指定路径（数据存储目录）设置指定的存储策略 hdfs storagepolicies -setStoragePo
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2