基于目标检测工地安全帽和禁入危险区域识别系统

# Smart_Construction [](https://github.com/PeterH0323/Smart_Construction/stargazers) **如果帮到您请给个 star :star2::star2::star2:，您的 star:star2: 是我最大的鼓励！** **如果您觉得我的项目不错，可以将我的 Github 链接随便转发；但如果您想发文章，请将我的 Github 链接放到文章开头的位置，谢谢！开源不易，请尊重每个人的汗水！** 该项目是使用 `YOLOv5 v2.x` 的程序来训练在智能工地安全领域中头盔目标检测的应用 ## 可视化界面演示（2021.3 上新！）： :boom::boom::boom:新增可视化界面上线啦！！！！来一波演示！！！:boom::boom::boom: 使用文档: [如何使用可视化工具](./doc/Visualize_Tool_Tutorial.md) <p align="center"> <img alt="tool_gif" src="./doc/visualize_tool_gif_v2_1.gif" width="55%"> </p> ## 纯图片再来一波演示！ <p align="center"> <img alt="output_1" src="./doc/output_1.jpg" width="45%"> <img alt="output_2" src="./doc/output_2.jpg" width="45%"> </p> <p align="center"> <img alt="output_3" src="./doc/output_3.jpg" width="45%"> <img alt="output_4" src="./doc/output_4.jpg" width="45%"> </p> ## 指标 ### yolov5s 为基础训练，`epoch = 50` |分类|P|R|mAP0.5| |---|---|---|---| |总体|0.884|0.899|0.888| |人体|0.846|0.893|0.877| |头|0.889|0.883|0.871| |安全帽|0.917|0.921|0.917| 对应的**权重文件**：[百度云](https://pan.baidu.com/s/1ELPhtW-Q4G8UqEr4YrV_5A)，提取码: `b981` --- ### yolov5m 为基础训练，`epoch = 100` |分类|P|R|mAP0.5| |---|---|---|---| |总体|0.886|0.915|0.901| |人体|0.844|0.906|0.887| |头|0.9|0.911|0.9| |安全帽|0.913|0.929|0.916| 对应的**权重文件**：[百度云](https://pan.baidu.com/s/10hlKrgpxVsw4d_vHnPHwEA)，提取码: `psst` --- ### yolov5l 为基础训练，`epoch = 100` |分类|P|R|mAP0.5| |---|---|---|---| |总体|0.892|0.919|0.906| |人体|0.856|0.914|0.897| |头|0.893|0.913|0.901| |安全帽|0.927|0.929|0.919| 对应的**权重文件**：[百度云](https://pan.baidu.com/s/1iMZkRNXY1fowpQCcapFDqw)，提取码: `a66e` --- # 1.YOLO v5训练自己数据集教程 使用的数据集：[Safety-Helmet-Wearing-Dataset](https://github.com/njvisionpower/Safety-Helmet-Wearing-Dataset) ，感谢这位大神的开源数据集！ > 本文结合 [YOLOv5官方教程](https://github.com/ultralytics/yolov5/wiki/Train-Custom-Data) 来写 ## 环境准备 首先确保自己的环境： ```text Python>=3.7 Pytorch==1.5.x PyQt5==5.15.3 PyQtChart==5.15.3 PyQt5-tools GPUtil ``` 或者使用我的环境（推荐） ```shell script pip install -r requirements.txt ``` ## 官方权重 我已上传到一份到百度云：[下载链接](https://pan.baidu.com/s/1mSIjDAzfiJd1fqSxIYzRDA) , 密码: `44qm` ## 训练自己的数据 #### 提示： **关于增加数据集分类的方法，请看【[5. 增加数据集的分类](#5-增加数据集的分类)】** --- ### 1.1 创建自己的数据集配置文件 因为我这里只是判断 【人没有带安全帽】、【人有带安全帽】、【人体】 3个类别 ，基于 `data/coco128.yaml` 文件，创建自己的数据集配置文件 `custom_data.yaml` ```yaml # 训练集和验证集的 labels 和 image 文件的位置 train: ./score/images/train val: ./score/images/val # number of classes nc: 3 # class names names: ['person', 'head', 'helmet'] ``` ### 1.2 创建每个图片对应的标签文件 你可以使用 `data/gen_data/gen_head_helmet.py` 来将` VOC` 的数据集转换成 `YOLOv5` 训练需要用到的格式。 使用标注工具类似于 [Labelbox](https://labelbox.com/) 、[CVAT](https://github.com/opencv/cvat) 、[精灵标注助手](http://www.jinglingbiaozhu.com/) 标注之后，需要生成每个图片对应的 `.txt` 文件，其规范如下： - 每一行都是一个目标 - 类别序号是零索引开始的（从0开始） - 每一行的坐标 `class x_center y_center width height` 格式 - 框坐标必须采用**归一化的 xywh**格式（从0到1）。如果您的框以像素为单位，则将`x_center`和`width`除以图像宽度，将`y_center`和`height`除以图像高度。代码如下： ```python import numpy as np def convert(size, box): """ 将标注的 xml 文件生成的【左上角x,左上角y,右下角x，右下角y】标注转换为yolov5训练的坐标 :param size: 图片的尺寸： [w,h] :param box: anchor box 的坐标 [左上角x,左上角y,右下角x,右下角y,] :return: 转换后的 [x,y,w,h] """ x1 = int(box[0]) y1 = int(box[1]) x2 = int(box[2]) y2 = int(box[3]) dw = np.float32(1. / int(size[0])) dh = np.float32(1. / int(size[1])) w = x2 - x1 h = y2 - y1 x = x1 + (w / 2) y = y1 + (h / 2) x = x * dw w = w * dw y = y * dh h = h * dh return [x, y, w, h] ``` 生成的 `.txt` 文件放置的名字是图片的名字，放置在 label 文件夹中，例如： ```text ./score/images/train/00001.jpg # image ./score/labels/train/00001.txt # label ``` 生成的 `.txt` 例子： ```text 1 0.1830000086920336 0.1396396430209279 0.13400000636465847 0.15915916301310062 1 0.5240000248886645 0.29129129834473133 0.0800000037997961 0.16816817224025726 1 0.6060000287834555 0.29579580295830965 0.08400000398978591 0.1771771814674139 1 0.6760000321082771 0.25375375989824533 0.10000000474974513 0.21321321837604046 0 0.39300001866649836 0.2552552614361048 0.17800000845454633 0.2822822891175747 0 0.7200000341981649 0.5570570705458522 0.25200001196935773 0.4294294398277998 0 0.7720000366680324 0.2567567629739642 0.1520000072196126 0.23123123683035374 ``` ### 1.3 文件放置规范 文件树如下  ### 1.4 选择一个您需要的模型 在文件夹 `./models` 下选择一个你需要的模型然后复制一份出来，将文件开头的 `nc = ` 修改为数据集的分类数，下面是借鉴 `./models/yolov5s.yaml`来修改的 ```yaml # parameters nc: 3 # number of classes <============ 修改这里为数据集的分类数 depth_multiple: 0.33 # model depth multiple width_multiple: 0.50 # layer channel multiple # anchors anchors: - [10,13, 16,30, 33,23] # P3/8 - [30,61, 62,45, 59,119] # P4/16 - [116,90, 156,198, 373,326] # P5/32 # YOLOv5 backbone backbone: # [from, number, module, args] [[-1, 1, Focus, [64, 3]], # 0-P1/2 [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]], # 1-P2/4 [-1, 3, BottleneckCSP, [128]], [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]], # 3-P3/8 [-1, 9, BottleneckCSP, [256]], [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]], # 5-P4/16 [-1, 9, BottleneckCSP, [512]], [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]], # 7-P5/32 [-1, 1, SPP, [1024, [5, 9, 13]]], [-1, 3, BottleneckCSP, [1024, False]], # 9 ] # YOLOv5 head head: [[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]], [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']], [[-1, 6], 1, Concat, [1]], # cat backbone P4 [-1, 3, BottleneckCSP, [512, False]], # 13 [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]], [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']], [[-1, 4], 1, Concat, [1]], # cat backbone P3 [-1, 3, BottleneckCSP, [256, False]], # 17 [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]], [[-1, 14], 1, Concat, [1]], # cat head P4 [-1, 3, BottleneckCSP, [512, False]], # 20 [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]], [[-1, 10], 1, Concat, [1]], # cat head P5 [-1, 3, BottleneckCSP, [1024, False]], # 23 [[17, 20, 23], 1, Detect, [nc, anchors]], # Detect(P3, P4, P5) ] ``` ### 1.5 开始训练 这里选择了 `yolov5s` 模型进行训练，权重也是基于 `yolov5s.pt` 来训练 ```shell script python train.py --img 640 \ --batch 16 --epochs 10 --data ./data/custom_data.yaml \ --cfg ./models/custom_yolov5.yaml --weights ./weights/yolov5s.pt ``` 其中，`yolov5s.pt` 需要自行下载放在本工程的根目录即可，下载地址 [官方权重](https://drive.google.com/open?id=1Drs_Aiu7xx6S-ix95