总结yolov8做图像实例分割训练时的一些常识点

计算机视觉中的几个重要的研究方向。

主要包括图像分类目标检测语义分割实例分割全景分割

那么何为实例分割?

实例分割比目标检测更进一步,涉及识别图像中的各个对象并将它们与图像的其余部分分割开来。


 图像分割可分为:语义分割,实例分割,全景分割。

(a)原图,(b)语义分割,(c)实例分割,(d)全景分割

1、语义分割semantic segmentation):标注方法通常是给每个像素加上标签;常用来识别天空、草地、道路等没有固定形状的不可数事物(stuff)。

2、实例分割instance segmentation):标注方法通常是用包围盒(bbox?)或分割掩码标记目标物体;常用来识别人、动物或工具等可数的、独立的明显物体(things)。

3、全景分割Panoptic Segmentation):结合前面两者,生成统一的、全局的分割图像,既识别事物,也识别物体。

实例分割模型的输出是一组用于勾勒图像中每个对象的掩码或轮廓,以及每个对象的类别标签和置信度分数。当你不仅需要知道图像中对象的位置,还需要了解它们的确切形状时,这个时候实例分割非常有用了。

 快速演示

  1. 环境配置

  • 电脑需要先配置好对应的PyTorch--1.11.0python--3.8/11.3环境
  • 克隆下载yolov8源代码:

    git clone https://github.com/ultralytics/ultralytics

    或者克隆下载对应发行版本的(推荐8.1.0版本)

git clone https://gitee.com/xiaohuxuezhang/ultralytics-v8.1.0.git

下载好后找到对应的ultralytics文件夹,然后输入以下指令安装配置环境:

pip install -e .

快速推理

yolo predict model=yolov8n-seg.pt source='https://ultralytics.com/images/bus.jpg'

原图:

预测后的图片:

分割模型

源码:

from ultralytics im
<think>好的,用户想用YOLOv8进行植物茎秆骨架的图像分割。首先,我需要明确YOLOv8的功能。YOLOv8主要用于目标检测,但最新版本也支持实例分割。不过,骨架分割更偏向于像素级的细粒度任务,可能需要结合其他方法。 接下来,用户的需求是茎秆骨架分割,这属于图像分割中的骨架提取问题。传统方法可能使用形态学操作,比如细化算法,但深度学习方法可能更有效。YOLOv8分割模型输出的是物体轮廓的掩码,而骨架需要进一步处理,比如在掩码基础上应用骨架化算法。 然后,我需要考虑数据准备。用户需要标注茎秆的实例分割掩码,可能使用Labelme或CVAT工具。数据增强也很重要,尤其是植物图像可能存在遮挡、光照变化等问题。 模型训练方面,YOLOv8分割模式需要配置正确的数据集路径和参数。训练完成后,模型会生成预测的掩码。但这些掩码是物体的外部轮廓,要得到骨架,可能需要后处理步骤,如使用OpenCV的形态学操作进行细化。 另外,用户可能需要评估分割结果的质量,比如计算IoU或Dice系数。骨架的准确性可能需要其他指标,如骨架长度或连通性。 最后,优化方向可能包括调整模型结构,加入注意力机制,或者使用多尺度特征融合,以提升细小骨架的检测能力。同,迁移学习可以利用预训练权重加快收敛。 需要注意的是,YOLOv8本身可能不是最优选择,因为骨架分割可能需要更精细的分割模型,如UNet结合骨架化后处理。但用户明确要求使用YOLOv8,所以应在该框架下寻找解决方案,可能需结合后处理步骤。</think>### 使用YOLOv8实现植物茎秆骨架分割的步骤 #### 1. **数据准备与标注** - **数据采集**:需包含不同生长阶段、光照条件和遮挡情况的茎秆图像,建议使用高分辨率成像设备(如近红外相机)提升细节捕捉能力。 - **标注方法**:使用Labelme或CVAT工具标注茎秆的实例分割掩码,需精确勾勒茎秆轮廓。标注文件需转换为YOLOv8支持的YOLO格式(TXT文件包含类别ID和归一化多边形坐标)。 - **数据增强**:应用旋转(±30°)、随机裁剪、高斯噪声、模拟阴影等增强策略,特别需增加茎秆骨架断裂情况的模拟数据以提升模型鲁棒性。 ```python # 示例:YOLOv8数据集配置yaml文件 path: /dataset/plant_stem train: images/train val: images/val names: 0: stem ``` #### 2. **模型选择与改进** - **基础模型**:选择YOLOv8-seg(分割模式),其采用动态卷积头优化掩码预测精度。 - **改进方案**: - 添加**坐标注意力机制(CA)**到Backbone,增强细长茎秆的特征响应 - 在neck部分引入**多尺度特征自适应融合模块**,提升细小骨架的识别能力 - 使用迁移学习加载COCO预训练权重,冻结前3层加速收敛 #### 3. **训练策略** ```python from ultralytics import YOLO model = YOLO('yolov8n-seg.yaml').load('yolov8n-seg.pt') results = model.train( data='stem.yaml', epochs=300, imgsz=640, batch=16, lr0=0.01, augment=True, mixup=0.2, # 启用MixUp增强 label_smoothing=0.1, overlap_mask=True # 优化掩码重叠处理 ) ``` #### 4. **后处理与骨架提取** 使用预测掩码后需进行形态学处理: ```python import cv2 import numpy as np def skeletonize(mask): # 二值化 _, binary = cv2.threshold(mask, 0.5, 255, cv2.THRESH_BINARY) # Zhang-Suen细化算法 skeleton = cv2.ximgproc.thinning(binary.astype(np.uint8)) # 去除细小分支 kernel = cv2.getStructuringElement(cv2.MORPH_ELLIPSE,(3,3)) return cv2.morphologyEx(skeleton, cv2.MORPH_OPEN, kernel) ``` #### 5. **评估与优化** - **评估指标**: - 分割精度:mAP@50-95、Mask IoU - 骨架质量:骨架连通性指数(SCI)、平均路径长度(APL) - **可视化工具**:使用wandb集成训练过程监控,对比原始图像-预测掩码-骨架提取三阶段结果 #### 6. **部署优化** - 使用TensorRT量化模型至FP16精度,推理速度提升2-3倍 - 开发多尺度推理Pipeline:第一级检测茎秆区域,第二级局部放大进行精细分割
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