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本文的主要目的是想要以焊缝场景为切入点基于YOLOv7多个不同参数量级的模型来开发构建工业焊缝场景下焊缝质量检测识别系统首先看下实例效果 YOLOv7是 YOLO 系列最新推出的YOLO 结构在 5 帧/秒到 160 帧/秒范围内其速度和精度都超过了大部分已知的目标检测器在 GPU V100 已知的 30 帧/秒以上的实时目标检测器中YOLOv7 的准确率最高。根据代码运行环境的不同(边缘 GPU、普通 GPU 和云 GPU)YOLOv7 设置了三种基本模型分别称为 YOLOv7-tiny、YOLOv7和 YOLOv7-W6。相比于 YOLO 系列其他网络 模 型 YOLOv7 的 检 测 思 路 与YOLOv4、YOLOv5相似YOLOv7 网络主要包含了 Input(输入)、Backbone(骨干网络)、Neck(颈部)、Head(头部)这四个部分。首先图片经过输入部分数据增强等一系列操作进行预处理后被送入主干网主干网部分对处理后的图片提取特征随后提取到的特征经过 Neck 模块特征融合处理得到大、中、小三种尺寸的特征最终融合后的特征被送入检测头经过检测之后输出得到结果。 YOLOv7 网络模型的主干网部分主要由卷积、E-ELAN 模块、MPConv 模块以及SPPCSPC 模块构建而成 。在 Neck 模块YOLOv7 与 YOLOv5 网络相同也采用了传统的 PAFPN 结构。FPN是YoloV7的加强特征提取网络在主干部分获得的三个有效特征层会在这一部分进行特征融合特征融合的目的是结合不同尺度的特征信息。在FPN部分已经获得的有效特征层被用于继续提取特征。在YoloV7里依然使用到了Panet的结构我们不仅会对特征进行上采样实现特征融合还会对特征再次进行下采样实现特征融合。Head检测头部分YOLOv7 选用了表示大、中、小三种目标尺寸的 IDetect 检测头RepConv模块在训练和推理时结构具有一定的区别。 接下来简单看下数据集情况 这里主要是选择了yolov7-tiny、yolov7和yolov7x这三款不同参数量级的模型来进行开发训练训练数据配置文件如下
# txt path
train: ./dataset/images/train
val: ./dataset/images/test
test: ./dataset/images/test# number of classes
nc: 2# class names
names: [bad, good]
在实验阶段保持完全相同的参数设置等待全部训练完成之后来从多个指标的维度来进行综合的对比分析。
【Precision曲线】 精确率曲线Precision-Recall Curve是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的精确率性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的精确率和召回率之间的关系图来帮助我们了解模型在不同阈值下的表现。 精确率Precision是指被正确预测为正例的样本数占所有预测为正例的样本数的比例。召回率Recall是指被正确预测为正例的样本数占所有实际为正例的样本数的比例。 绘制精确率曲线的步骤如下 使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常当预测概率大于阈值时样本被分类为正例否则分类为负例。 对于每个阈值计算相应的精确率和召回率。 将每个阈值下的精确率和召回率绘制在同一个图表上形成精确率曲线。 根据精确率曲线的形状和变化趋势可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。 通过观察精确率曲线我们可以根据需求确定最佳的阈值以平衡精确率和召回率。较高的精确率意味着较少的误报而较高的召回率则表示较少的漏报。根据具体的业务需求和成本权衡可以在曲线上选择合适的操作点或阈值。 精确率曲线通常与召回率曲线Recall Curve一起使用以提供更全面的分类器性能分析并帮助评估和比较不同模型的性能。 【Recall曲线】 召回率曲线Recall Curve是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的召回率性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的召回率和对应的精确率之间的关系图来帮助我们了解模型在不同阈值下的表现。 召回率Recall是指被正确预测为正例的样本数占所有实际为正例的样本数的比例。召回率也被称为灵敏度Sensitivity或真正例率True Positive Rate。 绘制召回率曲线的步骤如下 使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常当预测概率大于阈值时样本被分类为正例否则分类为负例。 对于每个阈值计算相应的召回率和对应的精确率。 将每个阈值下的召回率和精确率绘制在同一个图表上形成召回率曲线。 根据召回率曲线的形状和变化趋势可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。 通过观察召回率曲线我们可以根据需求确定最佳的阈值以平衡召回率和精确率。较高的召回率表示较少的漏报而较高的精确率意味着较少的误报。根据具体的业务需求和成本权衡可以在曲线上选择合适的操作点或阈值。 召回率曲线通常与精确率曲线Precision Curve一起使用以提供更全面的分类器性能分析并帮助评估和比较不同模型的性能。 【F1值曲线】 F1值曲线是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的精确率Precision、召回率Recall和F1分数的关系图来帮助我们理解模型的整体性能。 F1分数是精确率和召回率的调和平均值它综合考虑了两者的性能指标。F1值曲线可以帮助我们确定在不同精确率和召回率之间找到一个平衡点以选择最佳的阈值。 绘制F1值曲线的步骤如下 使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常当预测概率大于阈值时样本被分类为正例否则分类为负例。 对于每个阈值计算相应的精确率、召回率和F1分数。 将每个阈值下的精确率、召回率和F1分数绘制在同一个图表上形成F1值曲线。 根据F1值曲线的形状和变化趋势可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。 F1值曲线通常与接收者操作特征曲线ROC曲线一起使用以帮助评估和比较不同模型的性能。它们提供了更全面的分类器性能分析可以根据具体应用场景来选择合适的模型和阈值设置。 【loss曲线】 对比来看tiny轻量级的模型并没有被yolov7l和yolov7x拉开明显的差距而l和x两款模型也没有呈现明显的差距保持相近的结果水平综合考虑这里我们线上yolov7系列最终选定的是l系列的模型。
接下来以l系列模型为基准看下详细的结果信息
【混淆矩阵】 【Batch实例】 【训练可视化】 【PR曲线】 感兴趣的话都可以自行动手尝试下
如果自己不具备开发训练的资源条件或者是没有时间自己去训练的话这里我提供出来对应的训练结果可供自行按需索取。
单个模型的训练结果默认YOLOv7-tiny
全系列三个模型的训练结果总集
