基于深度学习的交通标志检测系统演示与介绍(YOLOv12/v11/v8/v5模型+Pyqt5界面+训练代码+数据集)

视频演示

基于深度学习的交通标志检测系统

1. 前言​

大家好，欢迎来到 Coding茶水间。

在智能交通与自动驾驶快速发展的当下，准确、实时地识别道路上的交通标识，已成为保障行车安全与提升驾驶辅助系统性能的关键环节。然而，现实场景中交通标识种类繁多、形态各异，且受光照变化、遮挡、天气等因素影响，传统图像处理方法往往难以兼顾检测速度与精度；即便引入深度学习，不同模型在复杂环境下的鲁棒性与可部署性也存在差异。此外，很多现有系统功能单一，仅支持图片或视频检测，缺乏批量处理、实时摄像头接入、结果可视化与语音播报等一体化能力，也难以满足实际开发与测试的多场景需求。

针对这一现状，我们团队基于 YOLO 系列算法，研发了一套 交通标识检测系统，能够一次性识别多达 55 种常见交通标识，覆盖禁令、警告、指示等多种类型，兼容国内外通用标识。系统不仅提供直观的图形化操作界面，支持图片、视频、文件夹批量及实时摄像头检测，还具备模型切换、置信度与 IoU 参数调节、检测耗时与目标统计展示、类别过滤、检测结果导出与语音播报等功能，并配套登录管理、脚本化调用以及完整的模型训练流程，帮助开发者快速验证与迭代算法。

今天，我们就带大家全面了解这套系统的界面设计、核心功能与实际演示效果，看看它如何在多种场景下稳定、高效地完成交通标识检测任务。

2. 项目演示

2.1 用户登录界面

登录界面布局简洁清晰，左侧展示系统主题，用户需输入用户名、密码及验证码完成身份验证后登录系统。

2.2 新用户注册

注册时可自定义用户名与密码，支持上传个人头像；如未上传，系统将自动使用默认头像完成账号创建。

2.3 主界面布局

主界面采用三栏结构，左侧为功能操作区，中间用于展示检测画面，右侧呈现目标详细信息，布局合理，交互流畅。

2.4 个人信息管理

用户可在此模块中修改密码或更换头像，个人信息支持随时更新与保存。

2.5 多模态检测展示

系统支持图片、视频及摄像头实时画面的目标检测。识别结果将在画面中标注显示，并且带有语音播报提醒，并在下方列表中逐项列出。点击具体目标可查看其类别、置信度及位置坐标等详细信息。

2.6 检测结果保存

可以将检测后的图片、视频进行保存，生成新的图片和视频，新生成的图片和视频中会带有检测结果的标注信息，并且还可以将所有检测结果的数据信息保存到excel中进行，方便查看检测结果。

2.7 多模型切换

系统内置多种已训练模型，用户可根据实际需求灵活切换，以适应不同检测场景或对比识别效果。

、

3.模型训练核心代码

本脚本是YOLO模型批量训练工具，可自动修正数据集路径为绝对路径，从pretrained文件夹加载预训练模型，按设定参数（100轮/640尺寸/批次8）一键批量训练YOLOv5nu/v8n/v11n/v12n模型。

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
该脚本用于执行YOLO模型的训练。它会自动处理以下任务：
1. 动态修改数据集配置文件 (data.yaml)，将相对路径更新为绝对路径，以确保训练时能正确找到数据。
2. 从 'pretrained' 文件夹加载指定的预训练模型。
3. 使用预设的参数（如epochs, imgsz, batch）启动训练过程。要开始训练，只需直接运行此脚本。
"""
import os
import yaml
from pathlib import Path
from ultralytics import YOLOdef main():"""主训练函数。该函数负责执行YOLO模型的训练流程，包括：1. 配置预训练模型。2. 动态修改数据集的YAML配置文件，确保路径为绝对路径。3. 加载预训练模型。4. 使用指定参数开始训练。"""# --- 1. 配置模型和路径 ---# 要训练的模型列表models_to_train = [{'name': 'yolov5nu.pt', 'train_name': 'train_yolov5nu'},{'name': 'yolov8n.pt', 'train_name': 'train_yolov8n'},{'name': 'yolo11n.pt', 'train_name': 'train_yolo11n'},{'name': 'yolo12n.pt', 'train_name': 'train_yolo12n'}]# 获取当前工作目录的绝对路径，以避免相对路径带来的问题current_dir = os.path.abspath(os.getcwd())# --- 2. 动态配置数据集YAML文件 ---# 构建数据集yaml文件的绝对路径data_yaml_path = os.path.join(current_dir, 'train_data', 'data.yaml')# 读取原始yaml文件内容with open(data_yaml_path, 'r', encoding='utf-8') as f:data_config = yaml.safe_load(f)# 将yaml文件中的 'path' 字段修改为数据集目录的绝对路径# 这是为了确保ultralytics库能正确定位到训练、验证和测试集data_config['path'] = os.path.join(current_dir, 'train_data')# 将修改后的配置写回yaml文件with open(data_yaml_path, 'w', encoding='utf-8') as f:yaml.dump(data_config, f, default_flow_style=False, allow_unicode=True)# --- 3. 循环训练每个模型 ---for model_info in models_to_train:model_name = model_info['name']train_name = model_info['train_name']print(f"\n{'='*60}")print(f"开始训练模型: {model_name}")print(f"训练名称: {train_name}")print(f"{'='*60}")# 构建预训练模型的完整路径pretrained_model_path = os.path.join(current_dir, 'pretrained', model_name)if not os.path.exists(pretrained_model_path):print(f"警告: 预训练模型文件不存在: {pretrained_model_path}")print(f"跳过模型 {model_name} 的训练")continuetry:# 加载指定的预训练模型model = YOLO(pretrained_model_path)# --- 4. 开始训练 ---print(f"开始训练 {model_name}...")# 调用train方法开始训练model.train(data=data_yaml_path,  # 数据集配置文件epochs=100,           # 训练轮次imgsz=640,            # 输入图像尺寸batch=8,             # 每批次的图像数量name=train_name,      # 模型名称)print(f"{model_name} 训练完成！")except Exception as e:print(f"训练 {model_name} 时出现错误: {str(e)}")print(f"跳过模型 {model_name}，继续训练下一个模型")continueprint(f"\n{'='*60}")print("所有模型训练完成！")print(f"{'='*60}")if __name__ == "__main__":# 当该脚本被直接执行时，调用main函数main()

4. 技术栈

• 语言：Python 3.10

• 前端界面：PyQt5

• 数据库：SQLite（存储用户信息）

• 模型：YOLOv5、YOLOv8、YOLOv11、YOLOv12

5. YOLO模型对比与识别效果解析

5.1 YOLOv5/YOLOv8/YOLOv11/YOLOv12模型对比

基于Ultralytics官方COCO数据集训练结果：

模型	尺寸(像素)	mAPval 50-95	速度(CPU ONNX/毫秒)	参数(M)	FLOPs(B)
YOLO12n	640	40.6	-	2.6	6.5
YOLO11n	640	39.5	56.1 ± 0.8	2.6	6.5
YOLOv8n	640	37.3	80.4	3.2	8.7
YOLOv5nu	640	34.3	73.6	2.6	7.7

关键结论：

1. 精度最高：YOLO12n（mAP 40.6%），显著领先其他模型（较YOLOv5nu高约6.3个百分点）；

2. 速度最优：YOLO11n（CPU推理56.1ms），比YOLOv8n快42%，适合实时轻量部署；

3. 效率均衡：YOLO12n/YOLO11n/YOLOv8n/YOLOv5nu参数量均为2.6M，FLOPs较低（YOLO12n/11n仅6.5B）；YOLOv8n参数量（3.2M）与计算量（8.7B）最高，但精度优势不明显。

综合推荐：

• 追求高精度：优先选YOLO12n（精度与效率兼顾）；

• 需高速低耗：选YOLO11n（速度最快且精度接近YOLO12n）；

• YOLOv5nu/YOLOv8n因性能劣势，无特殊需求时不建议首选。

5.2 数据集分析

数据集中训练集和验证集一共4300张图片，数据集目标类别33种：禁止前行, 禁止左转, 禁止超车, 禁止右转, 禁止超过10公里/小时, 禁止超过100公里/小时, 禁止超过130公里/小时, 禁止超过20公里/小时, 禁止超过30公里/小时, 禁止超过40公里/小时, 禁止超过5公里/小时, 禁止超过50公里/小时, 禁止超过60公里/小时, 禁止超过70公里/小时, 禁止超过80公里/小时, 禁止超过90公里/小时, 禁止停车, 禁止货车通行, 禁止掉头, 禁止总质量超过3.5吨车辆通行, 禁止总质量超过7.5吨车辆通行, 公交车站信息, 人行横道信息, 高速公路信息, 单向交通信息, 停车场信息, 出租车停车位信息, 自行车道强制, 强制左转, 强制左右转, 强制靠左行驶, 强制靠左或靠右行驶, 强制靠右行驶, 强制右转, 环岛强制, 直行或左转强制, 强制直行, 直行或右转强制, 让行优先权, 优先道路, 停车优先权, 注意儿童警告, 施工警告, 注意人行横道警告, 注意骑行者警告, 注意家畜警告, 其他危险警告, 路面不良警告, 环岛警告, 湿滑路面警告, 减速带警告, 注意红绿灯警告, 有轨电车警告, 双向交通警告, 注意野生动物警告，数据集配置代码如下：

train: ../train/images
val: ../valid/images
test: ../test/images
path: data
nc: 55
names: ['forb_ahead', 'forb_left', 'forb_overtake', 'forb_right', 'forb_speed_over_10', 
'forb_speed_over_100', 'forb_speed_over_130', 'forb_speed_over_20', 'forb_speed_over_30', 
'forb_speed_over_40', 'forb_speed_over_5', 'forb_speed_over_50', 'forb_speed_over_60', 
'forb_speed_over_70', 'forb_speed_over_80', 'forb_speed_over_90', 'forb_stopping', 
'forb_trucks', 'forb_u_turn', 'forb_weight_over_3.5t', 'forb_weight_over_7.5t', 
'info_bus_station', 'info_crosswalk', 'info_highway', 'info_one_way_traffic', 'info_parking',
'info_taxi_parking', 'mand_bike_lane', 'mand_left', 'mand_left_right', 'mand_pass_left', 
'mand_pass_left_right', 'mand_pass_right', 'mand_right', 'mand_roundabout', 'mand_straigh_left', 
'mand_straight', 'mand_straight_right', 'prio_give_way', 'prio_priority_road', 'prio_stop', 
'warn_children', 'warn_construction', 'warn_crosswalk', 'warn_cyclists', 'warn_domestic_animals',
'warn_other_dangers', 'warn_poor_road_surface', 'warn_roundabout', 'warn_slippery_road', 
'warn_speed_bumper', 'warn_traffic_light', 'warn_tram', 'warn_two_way_traffic', 'warn_wild_animals']

上面的图片就是部分样本集训练中经过数据增强后的效果标注。

5.3 训练结果

混淆矩阵显示中识别精准度显示是一条对角线，方块颜色越深代表对应的类别识别的精准度越高。

F1指数（F1 Score）是统计学和机器学习中用于评估分类模型性能的核心指标，综合了模型的精确率（Precision）和召回率（Recall），通过调和平均数平衡两者的表现。 

当置信度为0.481时，所有类别的综合F1值达到了0.79（蓝色曲线）。

mAP@0.5：是目标检测任务中常用的评估指标，表示在交并比（IoU）阈值为0.5时计算的平均精度均值（mAP）。其核心含义是：只有当预测框与真实框的重叠面积（IoU）≥50%时，才认为检测结果正确。

图中可以看到综合mAP@0.5达到了0.854（85.4%），准确率非常高。

6. 源码获取方式

源码获取方式：https://www.bilibili.com/video/BV1ervHBqE76