yolo目标检测PR指标计算

本文提供了一段Python脚本,用于计算YOLO目标检测模型在特定置信度和IoU阈值下的精度(Precision)与召回率(Recall)。脚本读取真实标签与预测结果,通过比较得到评价指标。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

目标检测yolo格式数据,给定置信度阈值和iou阈值时的PR指标计算脚本。
labels文件夹下标签文件格式:cls x y w h
在这里插入图片描述
results文件夹下预测结果格式:cls x y w h conf
在这里插入图片描述
注意:labels文件夹和results文件夹下的txt名称要对应,比如labels/1.txt对应1.jpg的标签,results/1.txt对应1.jpg的预测结果。

from pathlib import Path


annotation_dir = r'./labels/'   #labels的路径
prediction_dir = r'./results/'  #预测结果路径

ann_files = Path(annotation_dir).glob('*')
pre_files = Path(prediction_dir).glob('*')

annotation = {}
prediction = {}

CONF_THRE = 0.5 #置信度阈值
IOU_THRE = 0.5  #iou阈值


for ann_file in ann_files:  
    annotation[Path(ann_file).name] = []
    with open(ann_file,'r') as fin:
        for line in fin:
            line_list = line.split()     
            x_min = float(line_list[1])-float(line_list[3])/2
            y_min = float(line_list[2])-float(line_list[4])/2
            x_max = float(line_list[1])+float(line_list[3])/2
            y_max = float(line_list[2])+float(line_list[4])/2
            obj = [x_min, y_min, x_max, y_max, int(line_list[0])] #x_min, y_min, x_max, y_max, annotation_class_id
            annotation[Path(ann_file).name].append(obj)

for pre_file in pre_files:  
    prediction[Path(pre_file).name] = []
    with open(pre_file,'r') as fin:
        for line in fin:
            line_list = line.split()    
            x_min = float(line_list[1])-float(line_list[3])/2
            y_min = float(line_list[2])-float(line_list[4])/2
            x_max = float(line_list[1])+float(line_list[3])/2
            y_max = float(line_list[2])+float(line_list[4])/2
            obj = [x_min, y_min, x_max, y_max, int(line_list[0])] #x_min, y_min, x_max, y_max, prediction_class_id
            if float(line_list[5]) >= CONF_THRE:
                prediction[Path(pre_file).name].append(obj)
 

def calculate_iou(rect1,rect2):
    overlap_x1 = max(rect1[0], rect2[0])
    overlap_y1 = max(rect1[1], rect2[1])
    overlap_x2 = min(rect1[2], rect2[2])
    overlap_y2 = min(rect1[3], rect2[3])
    if overlap_x2 - overlap_x1 <=0 or overlap_y2 - overlap_y1 <= 0:
        return 0
    iou_area = (overlap_x2 - overlap_x1)*(overlap_y2 - overlap_y1)
    union_area = (rect1[2] - rect1[0]) * (rect1[3] - rect1[1]) + (rect2[2] - rect2[0]) * (rect2[3] - rect2[1]) - iou_area
    return float(iou_area) / union_area


correct_obj_num = 0
prediction_obj_num = 0
annotation_obj_num = 0

for key, value in annotation.items():
    annotation_obj_num += len(value)
    if key in prediction:
        prediction_value = prediction[key]
        prediction_obj_num += len(prediction_value)
        for i in range(len(prediction_value)):
            for j in range(len(value)):
                iou = calculate_iou(prediction_value[i], value[j])
                if iou >= IOU_THRE and prediction_value[i][4] == value[j][4]:
                    correct_obj_num += 1
                    break

P = float(correct_obj_num) / prediction_obj_num
R = float(correct_obj_num) / annotation_obj_num
print('Precision ratio: ',P)
print('Recall ratio: ',R)                                      
<think>嗯,用户想了解如何改进YOLO目标检测算法的精度性能优化。首先,我需要回忆一下YOLO各个版本的特点,特别是最新的YOLOv8。根据引用3,YOLOv8采用了无锚点的分割头部设计,平衡了准确性速度。那改进的话应该从网络结构、数据增强、损失函数、后处理这些方面入手吧。 用户可能是在做目标检测项目,遇到了精度不够或者速度不达标的问题。他们可能已经尝试过预训练模型,但需要针对自己的数据集进行优化。这时候,改进方法可能包括调整网络结构,比如修改骨干网络,或者使用更高效的卷积层。例如,CSP结构或者深度可分离卷积,这些在YOLOv4YOLO其他版本中被提到过。 然后数据增强方面,MosaicMixUp是常用的方法,可以增加数据的多样性,提升模型泛化能力。不过要注意过拟合的问题,可能需要自适应数据增强策略,根据训练情况动态调整。另外,自监督预训练也是一个方向,引用3提到YOLOv8有预训练模型,但用户可能需要在自己的数据上进行微调。 损失函数方面,CIoU Loss比传统的IoU Loss考虑得更全面,包括中心点距离长宽比,这有助于提升检测框的准确性。另外,分类损失可能会用Focal Loss来解决类别不平衡的问题,特别是当数据集中某些类别样本较少时。 后处理优化,比如动态阈值NMS,可以解决密集物体检测时的漏检问题。传统的NMS使用固定阈值,可能会把正确但IoU高的框去掉,动态调整阈值可能更有效。此外,多尺度训练测试也是提升精度的常用方法,引用2提到YOLOv3用了多尺度预测,可能YOLOv8也有类似机制,可以进一步优化。 模型轻量化方面,用户如果需要在边缘设备上部署,可能需要剪枝、量化或者知识蒸馏。比如通道剪枝可以减少模型参数,量化可以降低计算资源消耗,而知识蒸馏则可以用大模型指导小模型,保持性能的同时减小模型尺寸。 注意力机制,像SE模块或CBAM,可以增强模型对重要特征的关注,抑制无关信息。这可能在小目标检测中特别有效,因为模型需要更关注细节部分。 硬件框架优化也不可忽视,比如使用TensorRT或OpenVINO进行推理加速,混合精度训练可以节省显存并加快训练速度。这些工程上的优化对实际应用中的性能提升很关键。 最后,用户可能需要具体的代码示例,比如修改模型结构或数据增强的实现。例如,在YOLOv8中添加CBAM模块,或者使用Albumentations库进行数据增强。同时,评估指标的分析也很重要,通过混淆矩阵PR曲线找出模型的弱点,针对性地改进。 可能用户没有明确说出来的需是,如何在实际项目中平衡速度精度,以及如何选择适合自己应用场景的改进方法。需要给出不同方向的建议,让他们可以根据具体情况调整。另外,提到的引用23中的多尺度预测无锚点设计,可能也是改进的切入点,比如结合最新的研究进展调整模型架构。</think>### YOLO目标检测算法改进方法及性能优化 #### 一、精度提升方向 1. **网络结构改进** - 使用更高效的骨干网络(如CSPDarknet53、Swin Transformer)增强特征提取能力[^3] - 引入注意力机制(如CBAM、SE模块),增强重要特征的权重 - 改进特征金字塔网络(BiFPN、ASFF)优化多尺度特征融合 $$ \text{BiFPN输出} = \sum \frac{w_i}{\epsilon + \sum w_j} \cdot f_i(x) $$ 2. **数据增强优化** - 采用Mosaic增强与MixUp组合策略,提升小目标检测能力 - 添加自适应数据增强(如AutoAugment),根据训练状态动态调整策略 - 引入自监督预训练(如SimCLR)增强特征表示[^1] 3. **损失函数改进** - 使用CIoU Loss替代传统IoU损失,优化边界框回归: $$ \mathcal{L}_{CIoU} = 1 - IoU + \frac{\rho^2(b,b^{gt})}{c^2} + \alpha v $$ - 引入Focal Loss缓解类别不平衡问题 #### 二、性能优化方向 1. **轻量化改进** - 使用深度可分离卷积替代标准卷积 - 实施通道剪枝(Channel Pruning)层融合(Layer Fusion) - 采用知识蒸馏技术(Teacher-Student框架) 2. **后处理优化** - 改进NMS算法(如Soft-NMS、Cluster-NMS) - 实施动态阈值机制,针对不同类别设置不同置信度阈值 - 采用多模型集成推理策略[^2] 3. **工程实现优化** - 使用TensorRT进行模型量化(FP16/INT8) - 部署混合精度训练(APEX) - 优化内存访问模式(如GPU显存预分配) #### 三、典型改进方案示例 ```python # 添加CBAM注意力模块示例 class CBAM(nn.Module): def __init__(self, c): super().__init__() self.channel_att = ChannelGate(c) self.spatial_att = SpatialGate() def forward(self, x): x = self.channel_att(x) * x x = self.spatial_att(x) * x return x # 改进后的YOLO检测头 class EnhancedHead(nn.Module): def __init__(self, nc, anchors): super().__init__() self.cbam = CBAM(256) self.conv = nn.Conv2d(256, nc*5, 3) def forward(self, x): x = self.cbam(x) return self.conv(x) ``` #### 四、评估与调优 1. 建立多维评估体系: - 精度指标:$mAP^{0.5:0.95}$、$mAP^{0.5}$ - 速度指标:FPS、端到端延迟 - 资源消耗:FLOPs、参数量 2. 采用消融实验验证改进效果: ```markdown | 改进方案 | mAP@0.5 | FPS | 参数量(M) | |----------------|---------|------|----------| | Baseline | 68.2 | 45 | 63.7 | | +CBAM | 70.1(+1.9)| 43 | 65.2 | | +深度可分离卷积 | 69.3(+1.1)| 52 | 58.4 | ``` 3. 使用可视化工具分析: - 特征图可视化(Grad-CAM) - 损失曲面分析 - 混淆矩阵解析
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

给算法爸爸上香

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值