代码随想录Day30

基于深度学习的苹果病害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)

news/2025/12/7 19:29:45/文章来源:https://www.cnblogs.com/codingtea/p/19318668

视频演示

基于深度学习的苹果病害检测系统演示与介绍

1. 前言

随着智慧农业的深入发展，对农作物病害进行高效、准确的自动化检测成为关键需求。为解决传统苹果病害人工识别方式效率低、主观性强、难以规模化应用等问题，本文介绍并演示了一套基于YOLO（You Only Look Once）系列目标检测算法的苹果病害智能检测系统。

该系统实现了多模态、端到端的智能检测功能，能够对静态图片、视频流及实时摄像头画面中的苹果果实进行定位，并对其所患的叶枯病、锈病、霉心病等多种常见病害进行自动识别与分类。系统核心功能模块包括：1) 一个集成YOLOv5, v8, v11, v12等多个模型版本的交互式图形用户界面，支持用户灵活选择模型、调整检测参数（置信度、交并比），并实时可视化检测结果与统计信息；2) 一套完整的模型训练与评估框架，允许用户使用自定义数据集训练专用模型，并提供混淆矩阵、F1曲线等全面的性能评估指标；3) 一个附带的命令行脚本工具，便于批量处理和集成到其他自动化流程中。

本演示将系统性地展示该系统的操作流程、检测性能与核心价值。结果表明，该系统不仅具备高精度与实时性的检测能力，其一体化的设计也为农业科研与生产实践提供了从数据标注、模型训练到场景化应用的全栈解决方案，具有较强的实用性与推广价值。

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 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：

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）；
速度最优：YOLO11n（CPU推理56.1ms），比YOLOv8n快42%，适合实时轻量部署；
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大概12000多张图片，数据集目标类别5种病害：斑枯病，健康，腐烂病，疮痂病，锈病，数据集配置代码如下：

names:
- BLOTCH
- HEALTHY
- ROT
- SCAB
- rust
nc: 5
path: D:\project\python\01Finished\yolo_Apple_Disease_Identification\train_data
test: ../test/images
train: ../train/images
val: ../valid/images