第Y8周:yolov8.yaml文件解读

本文详细解读了YOLOv8n、YOLOv8s和YOLOv8l三种模型的参数配置及结构,重点关注backbone和head模块,以及如何从YOLOv8n和YOLOv8s推导出YOLOv8l的模型输出,展示了深度学习模型设计的原理和性能优化策略。

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目录

一、参数配置

二、模型整体结构

1.Backbone模块:

2.head模块

三、模型结构输出

 yolov8n.yaml模型:

yolov8s.yaml模型:

yolov8l.yaml模型:

四、个人总结

👉 本周任务:

● 请根据YOLOv8n、YOLOv8s模型的结构输出,手写出YOLOv8l的模型输出

文件位置:./ultralytics/cfg/models/v8/yolov8.yaml

一、参数配置

# Parameters
nc: 80 # number of classes
scales: # model compound scaling constants, i.e. 'model=yolov8n.yaml' will call yolov8.yaml with scale 'n'
  # [depth, width, max_channels]
  n: [0.33, 0.25, 1024] # YOLOv8n summary: 225 layers,  3157200 parameters,  3157184 gradients,   8.9 GFLOPs
  s: [0.33, 0.50, 1024] # YOLOv8s summary: 225 layers, 11166560 parameters, 11166544 gradients,  28.8 GFLOPs
  m: [0.67, 0.75, 768] # YOLOv8m summary: 295 layers, 25902640 parameters, 25902624 gradients,  79.3 GFLOPs
  l: [1.00, 1.00, 512] # YOLOv8l summary: 365 layers, 43691520 parameters, 43691504 gradients, 165.7 GFLOPs
  x: [1.00, 1.25, 512] # YOLOv8x summary: 365 layers, 68229648 parameters, 68229632 gradients, 258.5 GFLOPs

Parameters:

nc:80 是类别数量,即模型可以识别的物体类别数。
scales: 包含了不同模型配置的尺度参数,英语调整模型的规模,通过尺度参数可以实现不同复杂度的模型设计。YOLOv8n、YOLOv8s、YOLOv8m、YOLOv8l、YOLOv8x五种模型的区别在于depth、width、max_channels这三个参数的不同。
depth: 深度,控制子模块的数量, = int(number*depth)
width: 宽度,控制卷积核的数量, = int(number*width)
max_channels: 最大通道数

二、模型整体结构

1.Backbone模块:

backbone:
  # [from, repeats, module, args]
  - [-1, 1, Conv, [64, 3, 2]] # 0-P1/2
  - [-1, 1, Conv, [128, 3, 2]] # 1-P2/4
  - [-1, 3, C2f, [128, True]]
  - [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]] # 3-P3/8
  - [-1, 6, C2f, [256, True]]
  - [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]] # 5-P4/16
  - [-1, 6, C2f, [512, True]]
  - [-1, 1, Conv, [1024, 3, 2]] # 7-P5/32
  - [-1, 3, C2f, [1024, True]]
  - [-1, 1, SPPF, [1024, 5]] # 9

YOLOv8的backbone,每一个模块算一行,每行由四个参数构成。分别是:

from:表示当前模块的输入来自那一层的输出,-1表示来自上一层的输出,层编号由0开始计数。
repeats:表示当前模块的理论重复次数,实际的重复次数还要由上面的参数depth_multiple共同决定,该参数影响整体网络模型的深度。
model:模块类名,通过这个类名在common.py中寻找相应的类,进行模块化的搭建网络。
args:是一个list,模块搭建所需参数,channel,kernel_size,stride,padding,bias等。

这个模块是YOLOv8的主干网络(backbone),用于提取输入图像的特征以便后续的目标检测任务。YOLOv8的主干网络采用了一些标准的卷积神经网络模块,例如卷积层(Conv)、深度可分离卷积层(C2f)以及空间金字塔池化层(SPPF)。它们在不同层数级上增强了网络的表示能力和视野范围,使之更好地适应各种尺寸的输入图像。该模块的输入是一份图像,输出是多个不同层数级的特征图(feature maps),它们将传递给输出头部(output heads)以产生物体检测的结果。

2.head模块

head:
 1. [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]
 2. [[-1, 6], 1, Concat, [1]] # cat backbone P4
 3. [-1, 3, C2f, [512]] # 12

 4. [-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, "nearest"]]
 5. [[-1, 4], 1, Concat, [1]] # cat backbone P3
 6. [-1, 3, C2f, [256]] # 15 (P3/8-small)

 7. [-1, 1, Conv, [256, 3, 2]]
 8. [[-1, 12], 1, Concat, [1]] # cat head P4
 9. [-1, 3, C2f, [512]] # 18 (P4/16-medium)

 10. [-1, 1, Conv, [512, 3, 2]]
 11. [[-1, 9], 1, Concat, [1]] # cat head P5
 12. [-1, 3, C2f, [1024]] # 21 (P5/32-large)

 13. [[15, 18, 21], 1, Detect, [nc]] # Detect(P3, P4, P5)

这个模块是YOLOv8的输出头(head),用于将主干网络(backbone)的特征图(feature maps)转化为目标检测的输出结果。该模块主要包括三个部分,即上采样(Upsample)、特征融合(Concat)和检测(Detect)层。其中,上采样层将不同层数级的特征图进行放大以便它们能够进行特征融合。特征融合层将不同层数级的特征图拼接起来,产生更加丰富和全面的特征表示,并使得检测器能够对不同大小、不同位置的物体进行检测。最后,检测层将特征图通过多个卷积层(Conv)和恰当的激活函数进行处理,以产生物体检测的结果,包括类别、置信度和边界框坐标等信息。在YOLOv8中,检测层称为Detect层,它接收来自不同层数级的特征图,使用卷积和全连接层对它们进行处理,最终输出目标检测的结果。

三、模型结构输出

 yolov8n.yaml模型:

                   from  n    params  module                                       arguments                     
  0                  -1  1       464  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [3, 16, 3, 2]                 
  1                  -1  1      4672  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [16, 32, 3, 2]                
  2                  -1  1      7360  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [32, 32, 1, True]             
  3                  -1  1     18560  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [32, 64, 3, 2]                
  4                  -1  2     49664  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [64, 64, 2, True]             
  5                  -1  1     73984  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [64, 128, 3, 2]               
  6                  -1  2    197632  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [128, 128, 2, True]           
  7                  -1  1    295424  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 256, 3, 2]              
  8                  -1  1    460288  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [256, 256, 1, True]           
  9                  -1  1    164608  ultralytics.nn.modules.block.SPPF            [256, 256, 5]                 
 10                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 11             [-1, 6]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 12                  -1  1    148224  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [384, 128, 1]                 
 13                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 14             [-1, 4]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 15                  -1  1     37248  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [192, 64, 1]                  
 16                  -1  1     36992  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [64, 64, 3, 2]                
 17            [-1, 12]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 18                  -1  1    123648  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [192, 128, 1]                 
 19                  -1  1    147712  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 128, 3, 2]              
 20             [-1, 9]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 21                  -1  1    493056  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [384, 256, 1]                 
 22        [15, 18, 21]  1    752092  ultralytics.nn.modules.head.Detect           [4, [64, 128, 256]]           
YOLOv8n summary: 225 layers, 3011628 parameters, 3011612 gradients, 8.2 GFLOPs

yolov8s.yaml模型:

                   from  n    params  module                                       arguments                     
  0                  -1  1       928  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [3, 32, 3, 2]                 
  1                  -1  1     18560  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [32, 64, 3, 2]                
  2                  -1  1     29056  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [64, 64, 1, True]             
  3                  -1  1     73984  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [64, 128, 3, 2]               
  4                  -1  2    197632  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [128, 128, 2, True]           
  5                  -1  1    295424  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 256, 3, 2]              
  6                  -1  2    788480  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [256, 256, 2, True]           
  7                  -1  1   1180672  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [256, 512, 3, 2]              
  8                  -1  1   1838080  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [512, 512, 1, True]           
  9                  -1  1    656896  ultralytics.nn.modules.block.SPPF            [512, 512, 5]                 
 10                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 11             [-1, 6]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 12                  -1  1    591360  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [768, 256, 1]                 
 13                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 14             [-1, 4]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 15                  -1  1    148224  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [384, 128, 1]                 
 16                  -1  1    147712  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 128, 3, 2]              
 17            [-1, 12]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 18                  -1  1    493056  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [384, 256, 1]                 
 19                  -1  1    590336  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [256, 256, 3, 2]              
 20             [-1, 9]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 21                  -1  1   1969152  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [768, 512, 1]                 
 22        [15, 18, 21]  1   2117596  ultralytics.nn.modules.head.Detect           [4, [128, 256, 512]]          
YOLOv8s summary: 225 layers, 11137148 parameters, 11137132 gradients, 28.7 GFLOPs

yolov8l.yaml模型:

                   from  n    params  module                                       arguments                     
  0                  -1  1      1856  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [3, 64, 3, 2]                 
  1                  -1  1     73984  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [64, 128, 3, 2]               
  2                  -1  3    279808  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [128, 128, 3, True]           
  3                  -1  1    295424  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [128, 256, 3, 2]              
  4                  -1  6   2101248  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [256, 256, 6, True]           
  5                  -1  1   1180672  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [256, 512, 3, 2]              
  6                  -1  6   8396800  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [512, 512, 6, True]           
  7                  -1  1   2360320  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [512, 512, 3, 2]              
  8                  -1  3   4461568  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [512, 512, 3, True]           
  9                  -1  1    656896  ultralytics.nn.modules.block.SPPF            [512, 512, 5]                 
 10                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 11             [-1, 6]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 12                  -1  3   4723712  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [1024, 512, 3]                
 13                  -1  1         0  torch.nn.modules.upsampling.Upsample         [None, 2, 'nearest']          
 14             [-1, 4]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 15                  -1  3   1247744  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [768, 256, 3]                 
 16                  -1  1    590336  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [256, 256, 3, 2]              
 17            [-1, 12]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 18                  -1  3   4592640  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [768, 512, 3]                 
 19                  -1  1   2360320  ultralytics.nn.modules.conv.Conv             [512, 512, 3, 2]              
 20             [-1, 9]  1         0  ultralytics.nn.modules.conv.Concat           [1]                           
 21                  -1  3   4723712  ultralytics.nn.modules.block.C2f             [1024, 512, 3]                
 22        [15, 18, 21]  1   5585884  ultralytics.nn.modules.head.Detect           [4, [256, 512, 512]]          
YOLOv8l summary: 365 layers, 43632924 parameters, 43632908 gradients, 165.4 GFLOPs

四、个人总结

本周的任务:基于YOLOv8n和YOLOv8s模型的结构,手写出YOLOv8l的模型输出。为了完成这个任务,我首先深入分析了yolov8.yaml的参数配置,这让我对模型的细节有了更深入的理解。接着,我研究了backbone模块和head模块,这些是模型中至关重要的部分。

通过分析YOLOv8n和YOLOv8s,我能够逐步构建出YOLOv8l.yaml文件的模型结构输出。这个过程不仅考验了我的技术能力,还锻炼了我的逻辑思维和问题解决能力。在比较不同模型结构时,我注意到了它们在性能和效率上的权衡,这让我对深度学习模型设计有了更深刻的认识。

<think>嗯,用户现在在做毕业设计,用的是YOLOv8进行行人目标检测。首先,我需要理解用户的需求。他需要分成哪些步骤来完成这个项目,以及需要学习哪些知识。用户可能对YOLOv8有一定的了解,但作为毕业设计,可能需要更详细的指导,特别是步骤和所需知识。 首先,我应该回顾YOLO系列的发展,特别是YOLOv8的特点,比如速度与精度的平衡,以及它在目标检测中的应用。然后,考虑毕业设计的典型结构,分成几个步骤,比如问题定义、数据准备、模型训练、优化、测试和部署等。 用户可能需要明确的步骤分解,每个阶段需要做什么,以及每个阶段需要掌握的知识点。例如,在数据准备阶段,可能需要学习数据标注工具和数据增强技术。模型训练阶段可能需要了解迁移学习、超参数调整等。 同时,用户可能没有提到的隐含需求,比如如何评估模型性能,或者如何处理实际应用中的问题,比如遮挡、不同光照条件下的检测。这些也需要在步骤中涵盖,或者在学习内容中提到。 另外,考虑到用户是学生,可能需要推荐一些学习资源,比如官方文档、开源项目、相关论文,以及实践中的注意事项,比如避免过拟合、处理数据不平衡等。 最后,要确保回答结构清晰,步骤合理,知识点全面,并且给出实际应用的建议,比如模型部署到移动端或边缘设备,这样毕业设计不仅有理论还有实际应用价值。</think>以下是完成基于YOLOv8的行人目标检测毕业设计的详细步骤和所需知识体系,按照项目开发流程分阶段说明: --- ### **第一阶段:基础理论准备(1-2)** #### **需掌握的核心知识:** 1. **目标检测基础** - 两阶段 vs 单阶段检测器原理(R-CNN系列 vs YOLO/SSD) - 评价指标:$ \text{mAP} = \frac{1}{N}\sum_{i=1}^{N} AP_i $,$ \text{IoU} = \frac{A \cap B}{A \cup B} $,FPS - 损失函数:CIoU Loss $ \mathcal{L}_{CIoU} = 1 - IoU + \frac{\rho^2(b_{pred}, b_{gt})}{c^2} + \alpha v $ 2. **YOLOv8架构特性** - 改进点:Anchor-free设计、CSPDarknet骨干网络、Task-aligned Assigner - 模型规格:n/s/m/l/x不同尺寸的参数量与计算量对比(如YOLOv8s仅含11.2M参数) 3. **行人检测特殊需求** - 小目标检测挑战(行人密集场景下$ \text{面积} < 80 \times 80 \text{像素} $) - 遮挡处理技术(如Repulsion Loss) #### **推荐学习资源**: - 精读论文:[YOLOv8官方技术报告](https://arxiv.org/abs/2301.12565) - 实战教程:[Ultralytics官方文档](https://docs.ultralytics.com/) --- ### **第二阶段:数据工程(2-3)** #### **关键步骤:** 1. **数据集选择与预处理** - 常用数据集: - COCO(通用目标检测,含行人类别) - CrowdHuman(密集行人场景) - 自建数据集(需标注至少1000+图像) - 数据清洗:删除模糊/重复图像,统一分辨率至$ 640 \times 640 $ 2. **标注规范与工具** - 标注格式:YOLO格式(`class_id x_center y_center width height`) - 工具使用:LabelImg/CVAT标注,验证标注一致性(可通过`pycocotools`检查) 3. **数据增强策略** - 基础增强:Mosaic(四图拼接)、MixUp(图像混合) - 行人专用增强: ```python # Albumentations示例 A.Compose([ A.HorizontalFlip(p=0.5), A.RandomBrightnessContrast(p=0.2), A.RandomSizedBBoxSafeCrop(height=640, width=640, p=0.5) # 针对小目标 ]) ``` #### **需掌握的技能**: - OpenCV图像处理(色彩空间转换、ROI提取) - 数据分布分析(使用`matplotlib`绘制目标尺寸分布直方图) --- ### **第三阶段:模型训练与调优(3-4)** #### **实施流程:** 1. **环境配置** - 硬件要求:至少4GB显存的GPU(RTX 3060+推荐) - 安装依赖: ```bash pip install ultralytics torch==2.0.1+cu117 torchvision==0.15.2+cu117 ``` 2. **基线模型训练** - 启动命令: ```bash yolo detect train data=coco.yaml model=yolov8s.pt epochs=100 imgsz=640 ``` - 关键参数解析: - `batch=16`(根据显存调整) - `lr0=0.01`(使用Cosine衰减调度) 3. **性能优化方法** - 改进方向: - 替换SPPF为SPPCSPC模块(提升小目标检测) - 添加CBAM注意力模块(代码修改位置:`models/common.py`) - 消融实验设计:对比mAP@0.5:0.95提升幅度 #### **调优技巧**: - 使用W&B监控训练过程(可视化损失曲线、权重分布) - 冻结骨干网络层(`freeze=10`表示冻结前10层) --- ### **第四阶段:模型评估与部署(1-2)** #### **核心任务:** 1. **定量评估** - 测试命令: ```bash yolo detect val model=best.pt data=test_data/ ``` - 关键输出解读: - `mAP@0.5`(宽松阈值下的精度) - `mAP@0.5:0.95`(多阈值平均精度) 2. **定性分析** - 可视化工具: ```python from ultralytics import YOLO model = YOLO('best.pt') results = model.predict('input.jpg', save=True, conf=0.5) ``` 3. **部署方案** - 移动端:转换为ONNX格式后部署到Android(使用NCNN框架) - 边缘设备:TensorRT加速(FP16量化可提升2-3倍FPS) #### **注意事项**: - 导出模型时检查输入输出维度:`print(net.get_inputs()[0].shape)` - 测试极端场景(低光照、运动模糊)下的鲁棒性 --- ### **第五阶段:论文撰写与答辩(持续进行)** #### **文档要点**: 1. **创新点提炼** - 改进YOLOv8的颈部网络结构 - 提出针对行人遮挡的数据增强方法 2. **实验对比表格示例**: | 模型 | mAP@0.5 | 参数量(M) | FPS | |--------------|---------|-----------|------| | YOLOv8s | 0.672 | 11.2 | 45 | | 改进模型 | 0.703 | 12.8 | 41 | 3. **可视化展示** - 损失函数下降曲线(训练稳定性证明) - 检测效果对比图(改进前后对比) --- ### **附加建议** 1. **代码管理**:使用Git进行版本控制(`.gitignore`需包含数据集路径) 2. **时间规划**:建议采用甘特图管理各阶段进度 3. **硬件备份**:定期保存模型到云端(AWS S3或Google Drive) 通过以上步骤的系统实施,可确保毕业设计兼具理论深度与实践价值。在模型优化阶段,建议重点关注行人检测中的误检率(False Positive Rate)优化,这是实际应用中的关键指标。
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