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【数据集】【YOLO】【目标检测】树木倒塌识别数据集 9957 张，YOLO道路树木断裂识别算法实战训练教程！

news 2024/11/17 13:18:44

一、数据集介绍

【数据集】树木倒塌识别数据集 9957 张，目标检测，包含YOLO/VOC格式标注。

数据集中包含1种分类：{'0': 'fallen_tree'}，代表倒塌或者断裂的树木。

数据集来自国内外图片网站和视频截图；

可用于无人机树木倒塌检测、监控树木断裂检测等。

检测场景为道路、景区、生态公园等树木倒塌检测，可用于智慧景区、智慧城市、智慧交通等，服务于城市生态环境保护、树木养护等。

1、数据概述

树木倒塌、断裂识别的重要性

树木倒塌是一个值得关注的问题，尤其在自然灾害、环境破坏等情境下。树木倒塌不仅可能对生态系统造成破坏，还可能对人类生命和财产安全构成威胁。因此，实现树木倒塌的自动识别对于预警、救援和环境保护等方面具有重要意义。
在交通方面，路边的树木倒塌可能会引起交路路段堵塞，造成交通道路瘫痪，影响城市正常运作，甚至给车辆和司机造成损失，威胁人类生命，因此实现树木倒塌识别具有重要意义。

基于YOLO的树木倒塌识别算法

数据准备：为了实现树木倒塌的识别，准备包含树木倒塌情况的标注数据集。通过收集相关图像和视频，并进行人工标注来完成。
模型选择与训练：在YOLO算法的基础上，选择合适的模型（如YOLOv5、YOLOv8等）进行训练。训练过程中需要调整模型参数，如学习率、优化器等，以获得最佳性能。
后处理与优化：为了提高识别精度和减少误报，对模型输出进行后处理，如非极大值抑制（NMS）等。此外，还可以通过模型剪枝、量化等技术优化模型大小和推理速度。

该数据集含有 9957 张图片，包含Pascal VOC XML格式和YOLO TXT格式，用于训练和测试道路、景区、生态公园等区域的树木倒塌情况。

图片格式为jpg格式，标注格式分别为：

YOLO：txt

VOC：xml

数据集均为手工标注，保证标注精确度。

2、数据集文件结构

fallen_tree/

——Annotations/

——images/

——labels/

——data.yaml

Annotations文件夹为Pascal VOC格式的XML文件 ；
images文件夹为jpg格式的数据样本；
labels文件夹是YOLO格式的TXT文件；
data.yaml是数据集配置文件，包含树木倒塌、断裂识别的目标分类和加载路径。

Annotations目录下的xml文件内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><annotation><folder>driving_annotation_dataset</folder><filename>10797.jpg</filename><size><width>640</width><height>640</height><depth>3</depth></size><object><name>fallen_tree</name><pose>Unspecified</pose><truncated>0</truncated><difficult>0</difficult><bndbox><xmin>198</xmin><ymin>273</ymin><xmax>249</xmax><ymax>422</ymax></bndbox></object><object><name>fallen_tree</name><pose>Unspecified</pose><truncated>0</truncated><difficult>0</difficult><bndbox><xmin>32</xmin><ymin>292</ymin><xmax>247</xmax><ymax>460</ymax></bndbox></object><object><name>fallen_tree</name><pose>Unspecified</pose><truncated>0</truncated><difficult>0</difficult><bndbox><xmin>317</xmin><ymin>326</ymin><xmax>462</xmax><ymax>446</ymax></bndbox></object><object><name>fallen_tree</name><pose>Unspecified</pose><truncated>0</truncated><difficult>0</difficult><bndbox><xmin>406</xmin><ymin>219</ymin><xmax>607</xmax><ymax>623</ymax></bndbox></object></annotation>

3、数据集适用范围

目标检测场景，无人机检测或监控识别
yolo训练模型或其他模型
道路、景区、生态公园等树木倒塌检测
可用于智慧城市、智慧交通、智慧景区等，服务于城市生态环境保护、树木养护等

4、数据集标注结果

4.1、数据集内容

多角度场景：包含无人机视角、监控视角、行人拍摄视角等；
标注内容：names: ['fallen_tree']，总计1个分类；
图片总量：9957张图片数据；
标注类型：含有Pascal VOC XML格式和yolo TXT格式；

5、训练过程

5.1、导入训练数据

下载YOLOv8项目压缩包，解压在任意本地workspace文件夹中。

下载YOLOv8预训练模型，导入到ultralytics-main项目根目录下。

在ultralytics-main项目根目录下，创建data文件夹，并在data文件夹下创建子文件夹：Annotations、images、imageSets、labels，其中，将pascal VOC格式的XML文件手动导入到Annotations文件夹中，将JPG格式的图像数据导入到images文件夹中，imageSets和labels两个文件夹不导入数据。

data目录结构如下：

data/

——Annotations/ //存放xml文件

——images/ //存放jpg图像

——imageSets/

——labels/

整体项目结构如下所示：

5.2、数据分割

首先在ultralytics-main目录下创建一个split_train_val.py文件，运行文件之后会在imageSets文件夹下将数据集划分为训练集train.txt、验证集val.txt、测试集test.txt，里面存放的就是用于训练、验证、测试的图片名称。

import os
import randomtrainval_percent = 0.9
train_percent = 0.9
xmlfilepath = 'data/Annotations'
txtsavepath = 'data/ImageSets'
total_xml = os.listdir(xmlfilepath)num = len(total_xml)
list = range(num)
tv = int(num * trainval_percent)
tr = int(tv * train_percent)
trainval = random.sample(list, tv)
train = random.sample(trainval, tr)ftrainval = open('data/ImageSets/trainval.txt', 'w')
ftest = open('data/ImageSets/test.txt', 'w')
ftrain = open('data/ImageSets/train.txt', 'w')
fval = open('data/ImageSets/val.txt', 'w')for i in list:name = total_xml[i][:-4] + '\n'if i in trainval:ftrainval.write(name)if i in train:ftrain.write(name)else:fval.write(name)else:ftest.write(name)ftrainval.close()
ftrain.close()
fval.close()
ftest.close()

5.3、数据集格式化处理

这段代码是用于处理图像标注数据，将其从XML格式（通常用于Pascal VOC数据集）转换为YOLO格式。

convert_annotation函数

这个函数读取一个图像的XML标注文件，将其转换为YOLO格式的文本文件。
它打开XML文件，解析树结构，提取图像的宽度和高度。
然后，它遍历每个目标对象（object），检查其类别是否在classes列表中，并忽略标注为困难（difficult）的对象。
对于每个有效的对象，它提取边界框坐标，进行必要的越界修正，然后调用convert函数将坐标转换为YOLO格式。
最后，它将类别ID和归一化后的边界框坐标写入一个新的文本文件。

import xml.etree.ElementTree as ET
import os
from os import getcwdsets = ['train', 'val', 'test']
classes = ['fallen_tree'] # 根据标签名称填写类别
abs_path = os.getcwd()
print(abs_path)def convert(size, box):dw = 1. / (size[0])dh = 1. / (size[1])x = (box[0] + box[1]) / 2.0 - 1y = (box[2] + box[3]) / 2.0 - 1w = box[1] - box[0]h = box[3] - box[2]x = x * dww = w * dwy = y * dhh = h * dhreturn x, y, w, hdef convert_annotation(image_id):in_file = open('data/Annotations/%s.xml' % (image_id), encoding='UTF-8')out_file = open('data/labels/%s.txt' % (image_id), 'w')tree = ET.parse(in_file)root = tree.getroot()size = root.find('size')w = int(size.find('width').text)h = int(size.find('height').text)for obj in root.iter('object'):difficult = obj.find('difficult').textcls = obj.find('name').textif cls not in classes or int(difficult) == 1:continuecls_id = classes.index(cls)xmlbox = obj.find('bndbox')b = (float(xmlbox.find('xmin').text),float(xmlbox.find('xmax').text),float(xmlbox.find('ymin').text),float(xmlbox.find('ymax').text))b1, b2, b3, b4 = b# 标注越界修正if b2 > w:b2 = wif b4 > h:b4 = hb = (b1, b2, b3, b4)bb = convert((w, h), b)out_file.write(str(cls_id) + " " + " ".join([str(a) for a in bb]) + '\n')wd = getcwd()
for image_set in sets:if not os.path.exists('data/labels/'):os.makedirs('data/labels/')image_ids = open('data/ImageSets/%s.txt' % (image_set)).read().strip().split()list_file = open('data/%s.txt' % (image_set), 'w')for image_id in image_ids:list_file.write(abs_path + '/data/images/%s.jpg\n' % (image_id))convert_annotation(image_id)list_file.close()

5.4、修改数据集配置文件

train: ../train/images
val: ../valid/images
test: ../test/imagesnc: 1
names: ['fallen_tree']

5.5、执行命令

执行train.py

model = YOLO('yolov8s.pt')
results = model.train(data='data.yaml', epochs=200, imgsz=640, batch=16, workers=0)

也可以在终端执行下述命令：

yolo train data=data.yaml model=yolov8s.pt epochs=200 imgsz=640 batch=16 workers=0 device=0

5.6、模型预测

你可以选择新建predict.py预测脚本文件，输入视频流或者图像进行预测。

代码如下：

import cv2
from ultralytics import YOLO# Load the YOLOv8 model
model = YOLO("./best.pt") # 自定义预测模型加载路径# Open the video file
video_path = "./demo.mp4" # 自定义预测视频路径
cap = cv2.VideoCapture(video_path) # Get the video properties
frame_width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
frame_height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)# Define the codec and create VideoWriter object
fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')  # Be sure to use lower case
out = cv2.VideoWriter('./outputs.mp4', fourcc, fps, (frame_width, frame_height)) # 自定义输出视频路径# Loop through the video frames
while cap.isOpened():# Read a frame from the videosuccess, frame = cap.read()if success:# Run YOLOv8 inference on the frame# results = model(frame)results = model.predict(source=frame, save=True, imgsz=640, conf=0.5)results[0].names[0] = "道路积水"# Visualize the results on the frameannotated_frame = results[0].plot()# Write the annotated frame to the output fileout.write(annotated_frame)# Display the annotated frame (optional)cv2.imshow("YOLOv8 Inference", annotated_frame)# Break the loop if 'q' is pressedif cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):breakelse:# Break the loop if the end of the video is reachedbreak# Release the video capture and writer objects
cap.release()
out.release()
cv2.destroyAllWindows()

也可以直接在命令行窗口或者Annoconda终端输入以下命令进行模型预测：

yolo predict model="best.pt" source='demo.jpg'

6、获取数据集

看我“头像”获取数据，或者主页私聊博主哈~

二、基于QT的目标检测可视化界面

yolo可视化界面源码

1、环境配置

# 安装torch环境
pip install torch -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
# 安装PySide6依赖项
pip install PySide6 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
# 安装opencv-python依赖项
pip install opencv-python -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

2、使用说明

界面功能介绍：

原视频/图片区：上半部分左边区域为原视频/图片展示区；
检测区：上半部分右边区域为检测结果输出展示区；
文本框：打印输出操作日志，其中告警以json格式输出，包含标签框的坐标，标签名称等；
加载模型：下拉框绑定本地文件路径，按钮加载路径下的模型文件；
置信度阈值：自定义检测区的置信度阈值，可以通过滑动条的方式设置；
文件上传：选择目标文件，包含JPG格式和MP4格式；
开始检测：执行检测程序；
停止：终止检测程序；

3、预测效果展示

3.1、图片检测

切换置信度再次执行：

上图左下区域可以看到json格式的告警信息，用于反馈实际作业中的管理系统，为管理员提供道路养护决策。

3.2、视频检测

3.3、日志文本框

4、前端代码

class MyWindow(QtWidgets.QMainWindow):def __init__(self):super().__init__()self.init_gui()self.model = Noneself.timer = QtCore.QTimer()self.timer1 = QtCore.QTimer()self.cap = Noneself.video = Noneself.file_path = Noneself.base_name = Noneself.timer1.timeout.connect(self.video_show)def init_gui(self):self.folder_path = "model_file"  # 自定义修改：设置文件夹路径self.setFixedSize(1300, 650)self.setWindowTitle('目标检测')  # 自定义修改：设置窗口名称self.setWindowIcon(QIcon("111.jpg"))  # 自定义修改：设置窗口图标central_widget = QtWidgets.QWidget(self)self.setCentralWidget(central_widget)main_layout = QtWidgets.QVBoxLayout(central_widget)# 界面上半部分： 视频框topLayout = QtWidgets.QHBoxLayout()self.oriVideoLabel = QtWidgets.QLabel(self)# 界面下半部分： 输出框 和 按钮groupBox = QtWidgets.QGroupBox(self)groupBox.setStyleSheet('QGroupBox {border: 0px solid #D7E2F9;}')bottomLayout = QtWidgets.QHBoxLayout(groupBox)main_layout.addWidget(groupBox)btnLayout = QtWidgets.QHBoxLayout()btn1Layout = QtWidgets.QVBoxLayout()btn2Layout = QtWidgets.QVBoxLayout()btn3Layout = QtWidgets.QVBoxLayout()# 创建日志打印文本框self.outputField = QtWidgets.QTextBrowser()self.outputField.setFixedSize(530, 180)self.outputField.setStyleSheet('font-size: 13px; font-family: "Microsoft YaHei"; background-color: #f0f0f0; border: 2px solid #ccc; border-radius: 10px;')self.detectlabel = QtWidgets.QLabel(self)self.oriVideoLabel.setFixedSize(530, 400)self.detectlabel.setFixedSize(530, 400)self.oriVideoLabel.setStyleSheet('border: 2px solid #ccc; border-radius: 10px; margin-top:75px;')self.detectlabel.setStyleSheet('border: 2px solid #ccc; border-radius: 10px; margin-top: 75px;')topLayout.addWidget(self.oriVideoLabel)topLayout.addWidget(self.detectlabel)main_layout.addLayout(topLayout)