Ubuntu配置Yolov8环境并训练自己的数据集

文章目录

一、环境配置与功能测试
- 1.1 安装
- 1.2 目标检测
- 1.3 实例分割
- 1.4 分类
- 1.5 姿态检测
二、训练数据标注
三、数据集训练方法
- 3.1 命令训练
- 3.2 代码训练

前言：需要先安装CUDA和Anaconda，它们的安装参考我这篇文章：Ubuntu配置深度学习环境（TensorFlow和PyTorch）

一、环境配置与功能测试

1.1 安装

新建一个虚拟环境下安装：

#新建虚拟环境
conda create yolov8 python=3.8
#激活虚拟环境
conda activate yolov8

pip install ultralytics

源码安装：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8

# 源码安装时，要单独安装torch，上面已经安装，这里就可以忽略
conda install pytorch==2.0.0 torchvision==0.15.0 torchaudio==2.0.0 pytorch-cuda=11.7 -c pytorch -c nvidia

git clone https://github.com/ultralytics/ultralytics.git
cd ultralytics
# 安装依赖
pip install -r requirements.txt

1.2 目标检测

#激活虚拟环境
conda activate yolov8

#官方的测试案例进行程序的推理测试：
yolo task=detect mode=predict model=yolov8n.pt source=/home/zard/Pictures/2.jpeg  device=cpu save=True show=True
# 任务模型task=detect，YOLOv8可用于检测，分割，姿态和分类
# 会自动下载权重文件https://github.com/ultralytics/assets/releases/download/v0.0.0/yolov8n.pt到当前目录
# 推理的数据为source
# 这是CPU进行测试的，将device改为0用GPU

结果如下，结果保存在当前路径下的runs/detect/predict文件夹中：

Ultralytics YOLOv8.0.145 🚀 Python-3.7.16 torch-1.13.1+cu117 CPU (12th Gen Intel Core(TM) i5-12500H)
YOLOv8n summary (fused): 168 layers, 3151904 parameters, 0 gradients

image 1/1 /home/zard/Pictures/2.jpeg: 480x640 4 persons, 5 cars, 1 motorcycle, 1 suitcase, 32.9ms
Speed: 1.8ms preprocess, 32.9ms inference, 0.7ms postprocess per image at shape (1, 3, 480, 640)
Results saved to runs/detect/predict

在这里插入图片描述
GPU运行

yolo task=detect mode=predict model=yolov8n.pt source=/home/zard/Pictures/1.jpeg  device=0 save=True show=True

Ultralytics YOLOv8.0.145 🚀 Python-3.7.16 torch-1.13.1+cu117 CUDA:0 (NVIDIA GeForce RTX 3060 Laptop GPU, 5930MiB)
YOLOv8n summary (fused): 168 layers, 3151904 parameters, 0 gradients

image 1/1 /home/zard/Pictures/1.jpeg: 448x640 7 persons, 6 cars, 2 buss, 6.8ms
Speed: 1.5ms preprocess, 6.8ms inference, 0.8ms postprocess per image at shape (1, 3, 448, 640)
Results saved to runs/detect/predict2

也可以输入文件夹，处理多张图片：

yolo task=detect mode=predict model=yolov8n.pt source=/home/zard/Pictures/  device=0 save=True show=True
Ultralytics YOLOv8.0.145 🚀 Python-3.7.16 torch-1.13.1+cu117 CUDA:0 (NVIDIA GeForce RTX 3060 Laptop GPU, 5930MiB)
YOLOv8n summary (fused): 168 layers, 3151904 parameters, 0 gradients

image 1/3 /home/zard/Pictures/1.jpeg: 448x640 7 persons, 6 cars, 2 buss, 7.0ms
image 2/3 /home/zard/Pictures/2.jpeg: 480x640 4 persons, 5 cars, 1 motorcycle, 1 suitcase, 6.9ms
image 3/3 /home/zard/Pictures/3.jpeg: 448x640 7 persons, 1 car, 2 trucks, 3.7ms
Speed: 1.8ms preprocess, 5.9ms inference, 0.6ms postprocess per image at shape (1, 3, 448, 640)
Results saved to runs/detect/predict3

1.3 实例分割

#激活虚拟环境
conda activate yolov8

yolo task=segment mode=predict model=/home/zard/yolov8s-seg.pt source=/home/zard/Pictures/2.jpeg device=0 save=True show=True

# 自动下载权重文件https://github.com/ultralytics/assets/releases/download/v0.0.0/yolov8s-seg.pt

在这里插入图片描述

1.4 分类

yolo task=classify mode=predict model=yolov8x-cls.pt source=/home/zard/Pictures/2.jpeg device=0 save=True show=True

1.5 姿态检测

yolo task=pose mode=predict model=/home/zard/yolov8s-pose.pt source=/home/zard/Pictures/2.jpeg device=0 save=True show=True

请添加图片描述

二、训练数据标注

安装数据标注环境：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8
pip install labelImg

labelImg

LabelMe允许用户在图像中绘制边界框、多边形、线条和点等来标注不同类型的对象或特征。也可以标注标注类别，用户可以定义不同的标注类别，使其适应不同的项目需求。每个类别都可以有自己的名称和颜色。我这里从网上随便找了一些狗子的照片示例：
选择要标注的数据和输出目录：
在这里插入图片描述

更改数据的标注结果格式，点击save下面按钮选择输出为YOLO
在这里插入图片描述
点击Creat RectBox框选目标，填入标签：

每一帧标注完成后均要点击save，会在输出路径下生成结果，其中.txt文件包含图片中的物体信息及对应的位置之类的，class.txt列出所有的标签：

三、数据集训练方法

标注完成后，创建data文件夹，并在images中放置所有标注原图，labels保存每个图片对应的标签文件（.txt），dataSet用来保存数据集划分，例如训练集、验证集和测试集，通常以文本文件的形式列出每个数据集中的图像名称或ID，使用下面脚本生成数据集划分：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import os
import random
import argparse
 
parser = argparse.ArgumentParser()
# 标注文件的地址，根据自己的数据进行修改
parser.add_argument('--label_path', default='./labels', type=str, help='input label path')
# 数据集的划分，地址选择自己数据dataSet下
parser.add_argument('--txt_path', default='./dataSet', type=str, help='output dataset path')
opt = parser.parse_args()
 
# 训练与测试数据集比例
trainval_percent = 1.0
train_percent = 0.9
labelfilepath = opt.label_path
txtsavepath = opt.txt_path
# 读取所有已经标注文件的名称
total_label = os.listdir(labelfilepath)
if not os.path.exists(txtsavepath):
    os.makedirs(txtsavepath)
 
num = len(total_label)
list_index = range(num)
tv = int(num * trainval_percent)
tr = int(tv * train_percent)
trainval = random.sample(list_index, tv)
train = random.sample(trainval, tr)

file_trainval = open(txtsavepath + '/trainval.txt', 'w')
file_test = open(txtsavepath + '/test.txt', 'w')
file_train = open(txtsavepath + '/train.txt', 'w')
file_val = open(txtsavepath + '/val.txt', 'w')
 
for i in list_index:
    name = total_label[i][:-4] + '\n'
    # 排除掉生成的classes.txt文件
    if name=='classes' + '\n':
        continue
    if i in trainval:
        file_trainval.write(name)
        if i in train:
            file_train.write(name)
        else:
            file_val.write(name)
    else:
        file_test.write(name)
        
file_trainval.close()
file_train.close()
file_val.close()
file_test.close()

再用下面脚本将数据组织成Yolov8需要的形式（训练与验证数据集下均包含图像与对应的标签文件夹）：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

import os,shutil
rootpath="/home/zard/Pictures/data/"#待修改路径
# 输出路径
imgtrain=rootpath+"train/images/"
imgval=rootpath+"val/images/"
labeltrain=rootpath+"train/labels/"
labelval=rootpath+"val/labels/"
if not os.path.exists(imgtrain):
    os.makedirs(imgtrain)
if not os.path.exists(imgval):
    os.makedirs(imgval)
if not os.path.exists(labeltrain):
    os.makedirs(labeltrain)
if not os.path.exists(labelval):
    os.makedirs(labelval)

f = open(rootpath+"dataSet/train.txt","r")
lines = f.readlines()
for i in lines:
	shutil.copy(rootpath+"images/"+str(i).replace('\n','')+".jpg",imgtrain+str(i).replace('\n','')+".jpg")
    shutil.copy(rootpath + "labels/" + str(i).replace('\n', '') + ".txt", labeltrain + str(i).replace('\n', '') + ".txt")
 
f = open(rootpath+"dataSet/val.txt","r")
lines = f.readlines()
for i in lines:
    shutil.copy(rootpath+"images/"+str(i).replace('\n','')+".jpg",imgval+str(i).replace('\n','')+".jpg")
    shutil.copy(rootpath + "labels/" + str(i).replace('\n', '') + ".txt", labelval + str(i).replace('\n', '') + ".txt")
shutil.copy(rootpath+"dataSet/train.txt",rootpath+"train.txt")
shutil.copy(rootpath+"dataSet/trainval.txt",rootpath+"trainval.txt")
shutil.copy(rootpath+"dataSet/test.txt",rootpath+"test.txt")
shutil.copy(rootpath+"dataSet/val.txt",rootpath+"val.txt")

然后编写ymal文件，${Youpath}替换为你的路径：

train: ${Youpath}/data/train/images
val: ${Youpath}/data/val/images
test: ${Youpath}/data/test/images

# number of classes
nc: 1

# class names
names: ['dog']

然后去Yolo源码里找到yolov8.yaml参数文件，复制一份并修改：

nc: 1  # number of classes

最后的文件结构如下，蓝色文件夹下均为图像和对应的标注文件：
在这里插入图片描述

3.1 命令训练

#激活虚拟环境
conda activate yolov8

cd ${Youpath}/data
yolo task=detect mode=train model=yolov8.yaml data=dog.yaml batch=32 epochs=100 imgsz=640 workers=16 device=0

model部分可以进行模型的选择与更改，其余的参数都可以根据自己电脑的性能进行修改。训练完成后就可以进入runs文件夹下面看自己的训练成果：
在这里插入图片描述
结果如下，包括一些图表和验证结果：其中weights下包含两个训练的权重文件（最好的和上一次的）

利用训练得到的权重推理：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8
yolo task=detect mode=predict model=best.pt source=15.jpg  device=cpu save=True show=True

由于就只有十几张图片，没有训练出来效果就不展示了
best.pt还可以作为下一次训练的初值：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8
yolo task=detect mode=predict model= ./runs/detect/train/weights/best.pt source=15.jpg  device=cpu save=True show=True

3.2 代码训练

训练：

from ultralytics import YOLO

# Load a model
# model = YOLO('yolov8n.pt')  # load a pretrained model (recommended for training)
# model = YOLO('./runs/detect/train/weights/best.pt')  # load a pretrained model (recommended for training)
model = YOLO('yolov8.yaml')  # load a pretrained model (recommended for training)

# Train the model
model.train(data='dog.yaml', epochs=100, imgsz=640，workers=16 device=0)

运行，与上面效果是一样的：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8
python3 train.py

推理：

from ultralytics import YOLO
from PIL import Image
import cv2


model = YOLO("runs/detect/train/weights/best.pt")
# accepts all fonmats - image/dir/Path/URL/video/PIL/ndarray. 0 for webcamresults = model.predict(source="0")
# results = model.predict(source="0") # 用摄像头
# results = model.predict(source="folder",show=True)# Display preds. Accepts all YoLO predict argument


#from PIL
im1 = Image.open("15.jpg")
results = model.predict(source=im1, save=True) # save plotted images

#from ndarray
# im2 = cv2.imread("test.jpg")
# results = model.predict(source=im2,save=True,save_txt=True) # save predictions as labels
# #from list of PIL/ndancay
# results = model. predict(source=[im1, im2])

运行：

#激活虚拟环境
conda activate yolov8
python3 train.py