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简单实用

透视代码

"(《世界人权宣言》) ultralytics 软件包附带了大量实用程序，可以支持、增强和加快工作流程。还有更多可用的工具，但以下是对大多数开发人员有用的一些。在学习编程时，它们也是一个很好的参考点。



观看： Ultralytics 实用工具 | 自动注释、资源管理器 API 和数据集转换

数据

YOLO 数据资源管理器

YOLO 探险家 在 8.1.0 Explorer 是一款功能强大的工具，可用于更好地了解您的数据集。YOLO Explorer 提供的主要功能之一是使用文本查询来查找数据集中的对象实例。

自动标签/注释

数据集标注是一个非常耗费资源和时间的过程。如果您有一个在合理数据量上训练有素的YOLO 物体检测模型，您就可以使用它来自动标注附加数据（分割格式）。 SAM来自动标注其他数据（分割格式）。

from ultralytics.data.annotator import auto_annotate

auto_annotate(  # (1)!
    data="path/to/new/data",
    det_model="yolov8n.pt",
    sam_model="mobile_sam.pt",
    device="cuda",
    output_dir="path/to/save_labels",
)

  1. 该函数不会返回任何内容

  2. 参见参考资料部分 annotator.auto_annotate 了解该功能如何运行。

  3. 与 功能 segments2boxes 同时生成对象检测边界框

将 COCO 转换为YOLO 格式

用于将 COCO JSON 注释转换为适当的YOLO 格式。用于对象检测（边界框）数据集、 use_segments 和 use_keypoints 都应 False

from ultralytics.data.converter import convert_coco

convert_coco(  # (1)!
    "../datasets/coco/annotations/",
    use_segments=False,
    use_keypoints=False,
    cls91to80=True,
)
  1. 该函数不会返回任何内容

有关 convert_coco 功能、 访问参考页面

获取边框尺寸

from ultralytics.utils.plotting import Annotator
from ultralytics import YOLO
import cv2

model = YOLO('yolov8n.pt')  # Load pretrain or fine-tune model

# Process the image
source = cv2.imread('path/to/image.jpg')
results = model(source)

# Extract results
annotator = Annotator(source, example=model.names)

for box in results[0].boxes.xyxy.cpu():
    width, height, area = annotator.get_bbox_dimension(box)
    print("Bounding Box Width {}, Height {}, Area {}".format(
        width.item(), height.item(), area.item()))

将边框转换为线段

现有的 x y w h 边框数据，使用 yolo_bbox2segment 功能。图像和注释文件需要这样组织：

data
|__ images
    ├─ 001.jpg
    ├─ 002.jpg
    ├─ ..
    └─ NNN.jpg
|__ labels
    ├─ 001.txt
    ├─ 002.txt
    ├─ ..
    └─ NNN.txt

from ultralytics.data.converter import yolo_bbox2segment

yolo_bbox2segment(  # (1)!
    im_dir="path/to/images",
    save_dir=None,  # saved to "labels-segment" in images directory
    sam_model="sam_b.pt",
)
  1. 该函数不会返回任何内容

访问 yolo_bbox2segment 参考页 了解有关该功能的更多信息。

将线段转换为边框

如果您的数据集使用了 分割数据集格式 您可以轻松地将其转换为上下（或水平）边界框 (x y w h 格式）。

import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import segments2boxes

segments = np.array(
    [
        [805, 392, 797, 400, ..., 808, 714, 808, 392],
        [115, 398, 113, 400, ..., 150, 400, 149, 298],
        [267, 412, 265, 413, ..., 300, 413, 299, 412],
    ]
)

segments2boxes([s.reshape(-1, 2) for s in segments])
# >>> array([[ 741.66, 631.12, 133.31, 479.25],
#           [ 146.81, 649.69, 185.62, 502.88],
#           [ 281.81, 636.19, 118.12, 448.88]],
#           dtype=float32) # xywh bounding boxes

要了解该功能的工作原理，请访问参考页面

公用设施

图像压缩

将单个图像文件压缩至更小尺寸，同时保留其宽高比和质量。如果输入图像小于最大尺寸，则不会调整其大小。

from pathlib import Path

from ultralytics.data.utils import compress_one_image

for f in Path("path/to/dataset").rglob("*.jpg"):
    compress_one_image(f)  # (1)!
  1. 该函数不会返回任何内容

自动分割数据集

自动将数据集分割成 train/val/test 分割，并将分割结果保存到 autosplit_*.txt 文件。该功能将使用随机取样，而使用 fraction 培训论据.

from ultralytics.data.utils import autosplit

autosplit(  # (1)!
    path="path/to/images",
    weights=(0.9, 0.1, 0.0),  # (train, validation, test) fractional splits
    annotated_only=False,  # split only images with annotation file when True
)
  1. 该函数不会返回任何内容

有关该功能的更多详情，请参阅参考页面。

分段多边形到二进制掩码

将单个多边形（列表形式）转换为指定图像大小的二进制掩码。多边形的形式为 [N, 2] 与 N 作为 (x, y) 定义多边形轮廓的点。

警告

N 总要 是偶数。

import numpy as np

from ultralytics.data.utils import polygon2mask

imgsz = (1080, 810)
polygon = np.array([805, 392, 797, 400, ..., 808, 714, 808, 392])  # (238, 2)

mask = polygon2mask(
    imgsz,  # tuple
    [polygon],  # input as list
    color=255,  # 8-bit binary
    downsample_ratio=1,
)

边界框

边界框（水平）实例

要管理边界框数据，可使用 Bboxes 类将有助于在方框坐标格式之间进行转换、缩放方框尺寸、计算面积、包含偏移等！

import numpy as np

from ultralytics.utils.instance import Bboxes

boxes = Bboxes(
    bboxes=np.array(
        [
            [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
            [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
            [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
            [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
            [0, 550.53, 63.01, 873.44],
            [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
        ]
    ),
    format="xyxy",
)

boxes.areas()
# >>> array([ 4.1104e+05,       99216,       68000,       55772,       20347,      2288.5])

boxes.convert("xywh")
print(boxes.bboxes)
# >>> array(
#     [[ 413.93, 494.05,  782.1, 525.56],
#      [ 146.95, 650.63,  196.8, 504.15],
#      [  739.6, 634.62, 140.25, 484.85],
#      [ 283.25, 631.67, 123.46, 451.74],
#      [ 31.505, 711.99,  63.01, 322.91],
#      [  16.31, 289.67, 32.503,  70.41]]
# )

参见 Bboxes 参考部分 了解更多可用属性和方法。

提示

可以使用 Bboxes 类 但如果你想直接使用这些函数，请参阅下一小节，了解如何独立导入这些函数。

缩放盒

当向上或向下缩放图像时，可以使用 ultralytics.utils.ops.scale_boxes.

import cv2 as cv
import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import scale_boxes

image = cv.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")
h, w, c = image.shape
resized = cv.resize(image, None, (), fx=1.2, fy=1.2)
new_h, new_w, _ = resized.shape

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
        [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)

new_boxes = scale_boxes(
    img1_shape=(h, w),  # original image dimensions
    boxes=xyxy_boxes,  # boxes from original image
    img0_shape=(new_h, new_w),  # resized image dimensions (scale to)
    ratio_pad=None,
    padding=False,
    xywh=False,
)

print(new_boxes)  # (1)!
# >>> array(
#     [[  27.454,  277.52,  965.98,   908.2],
#     [   58.262,  478.27,  294.42,  1083.3],
#     [   803.36,  470.63,  971.66,  1052.4],
#     [   265.82,  486.96,  413.98,    1029],
#     [        0,  660.64,  75.612,  1048.1],
#     [   0.0701,  305.35,  39.073,  389.84]]
# )
  1. 根据新图像尺寸缩放边界框

边框格式转换

XYXY → XYWH

将边界框坐标从 (x1, y1, x2, y2) 格式转换为 (x, y, width, height) 格式，其中 (x1, y1) 为左上角，(x2, y2) 为右下角。

import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import xyxy2xywh

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
        [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)
xywh = xyxy2xywh(xyxy_boxes)

print(xywh)
# >>> array(
#     [[ 413.93,  494.05,   782.1, 525.56],
#     [  146.95,  650.63,   196.8, 504.15],
#     [   739.6,  634.62,  140.25, 484.85],
#     [  283.25,  631.67,  123.46, 451.74],
#     [  31.505,  711.99,   63.01, 322.91],
#     [   16.31,  289.67,  32.503,  70.41]]
# )

所有边框转换

from ultralytics.utils.ops import (
    ltwh2xywh,
    ltwh2xyxy,
    xywh2ltwh,  # xywh → top-left corner, w, h
    xywh2xyxy,
    xywhn2xyxy,  # normalized → pixel
    xyxy2ltwh,  # xyxy → top-left corner, w, h
    xyxy2xywhn,  # pixel → normalized
)

for func in (ltwh2xywh, ltwh2xyxy, xywh2ltwh, xywh2xyxy, xywhn2xyxy, xyxy2ltwh, xyxy2xywhn):
    print(help(func))  # print function docstrings

请参阅每个函数的文档说明，或访问 ultralytics.utils.ops 参考页 阅读更多关于每种功能的信息。

绘图

绘制注释

Ultralytics 包含一个注释器类，可用于注释任何类型的数据。它最容易用于对象检测边界框、姿势关键点和定向边界框。

水平边界框

import cv2 as cv
import numpy as np

from ultralytics.utils.plotting import Annotator, colors

names = {  # (1)!
    0: "person",
    5: "bus",
    11: "stop sign",
}

image = cv.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")
ann = Annotator(
    image,
    line_width=None,  # default auto-size
    font_size=None,  # default auto-size
    font="Arial.ttf",  # must be ImageFont compatible
    pil=False,  # use PIL, otherwise uses OpenCV
)

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [5, 22.878, 231.27, 804.98, 756.83],  # class-idx x1 y1 x2 y2
        [0, 48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [0, 669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [0, 221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [11, 0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)

for nb, box in enumerate(xyxy_boxes):
    c_idx, *box = box
    label = f"{str(nb).zfill(2)}:{names.get(int(c_idx))}"
    ann.box_label(box, label, color=colors(c_idx, bgr=True))

image_with_bboxes = ann.result()
  1. 名称可用于 model.names 当 处理检测结果

定向边框（OBB）

import cv2 as cv
import numpy as np

from ultralytics.utils.plotting import Annotator, colors

obb_names = {10: "small vehicle"}
obb_image = cv.imread("datasets/dota8/images/train/P1142__1024__0___824.jpg")
obb_boxes = np.array(
    [
        [0, 635, 560, 919, 719, 1087, 420, 803, 261],  # class-idx x1 y1 x2 y2 x3 y2 x4 y4
        [0, 331, 19, 493, 260, 776, 70, 613, -171],
        [9, 869, 161, 886, 147, 851, 101, 833, 115],
    ]
)
ann = Annotator(
    obb_image,
    line_width=None,  # default auto-size
    font_size=None,  # default auto-size
    font="Arial.ttf",  # must be ImageFont compatible
    pil=False,  # use PIL, otherwise uses OpenCV
)
for obb in obb_boxes:
    c_idx, *obb = obb
    obb = np.array(obb).reshape(-1, 4, 2).squeeze()
    label = f"{obb_names.get(int(c_idx))}"
    ann.box_label(
        obb,
        label,
        color=colors(c_idx, True),
        rotated=True,
    )

image_with_obb = ann.result()

边界框 圆形注释（圆形标签）

import cv2

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.utils.plotting import Annotator, colors

model = YOLO("yolov8s.pt")
cap = cv2.VideoCapture("path/to/video/file.mp4")

w, h, fps = (int(cap.get(x)) for x in (cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, cv2.CAP_PROP_FPS))
writer = cv2.VideoWriter("Ultralytics circle annotation.avi", cv2.VideoWriter_fourcc(*"MJPG"), fps, (w, h))

while True:
    ret, im0 = cap.read()
    if not ret:
        break

    annotator = Annotator(im0, line_width=2)

    results = model.predict(im0)
    boxes = results[0].boxes.xyxy.cpu()
    clss = results[0].boxes.cls.cpu().tolist()

    for box, cls in zip(boxes, clss):
        x1, y1 = int((box[0] + box[2]) // 2), int((box[1] + box[3]) // 2)
        annotator.circle_label(box, label=model.names[int(cls)], color=colors(int(cls), True))

    writer.write(im0)
    cv2.imshow("Ultralytics circle annotation", im0)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):
        break

writer.release()
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

边框文本注释（文本标签）

import cv2

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.utils.plotting import Annotator, colors

model = YOLO("yolov8s.pt")
cap = cv2.VideoCapture("path/to/video/file.mp4")

w, h, fps = (int(cap.get(x)) for x in (cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, cv2.CAP_PROP_FPS))
writer = cv2.VideoWriter("Ultralytics text annotation.avi", cv2.VideoWriter_fourcc(*"MJPG"), fps, (w, h))

while True:
    ret, im0 = cap.read()
    if not ret:
        break

    annotator = Annotator(im0, line_width=2)

    results = model.predict(im0)
    boxes = results[0].boxes.xyxy.cpu()
    clss = results[0].boxes.cls.cpu().tolist()

    for box, cls in zip(boxes, clss):
        x1, y1 = int((box[0] + box[2]) // 2), int((box[1] + box[3]) // 2)
        annotator.text_label(box, label=model.names[int(cls)], color=colors(int(cls), True))

    writer.write(im0)
    cv2.imshow("Ultralytics text annotation", im0)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):
        break

writer.release()
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

参见 Annotator 参考页面 了解更多信息。

杂项

代码剖析

检查代码运行/处理的持续时间，可以使用 with 或作为装饰设计师。

from ultralytics.utils.ops import Profile

with Profile(device="cuda:0") as dt:
    pass  # operation to measure

print(dt)
# >>> "Elapsed time is 9.5367431640625e-07 s"

Ultralytics 支持的格式

希望或需要以编程方式使用Ultralytics 支持的图像或视频类型格式？如有需要，请使用这些常量。

from ultralytics.data.utils import IMG_FORMATS, VID_FORMATS

print(IMG_FORMATS)
# {'tiff', 'pfm', 'bmp', 'mpo', 'dng', 'jpeg', 'png', 'webp', 'tif', 'jpg'}

print(VID_FORMATS)
# {'avi', 'mpg', 'wmv', 'mpeg', 'm4v', 'mov', 'mp4', 'asf', 'mkv', 'ts', 'gif', 'webm'}

可分割

计算最近的整数 x 除以 y.

from ultralytics.utils.ops import make_divisible

make_divisible(7, 3)
# >>> 9
make_divisible(7, 2)
# >>> 8

常见问题

Ultralytics 软件包中包含哪些实用程序来增强机器学习工作流程？

Ultralytics 软件包包含多种实用程序，旨在简化和优化机器学习工作流程。主要实用程序包括用于标注数据集的自动注释、使用convert_coco 将 COCO 转换为YOLO 格式、压缩图像以及数据集自动分割。这些工具旨在减少人工操作，确保一致性，提高数据处理效率。

如何使用Ultralytics 自动标注数据集？

如果您有预先训练好的Ultralytics YOLO 物体检测模型，您可以将其与 SAM模型来自动标注分割格式的数据集。下面是一个例子：

from ultralytics.data.annotator import auto_annotate

auto_annotate(
    data="path/to/new/data",
    det_model="yolov8n.pt",
    sam_model="mobile_sam.pt",
    device="cuda",
    output_dir="path/to/save_labels",
)

有关详细信息，请查看auto_annotate 参考章节。

如何在Ultralytics 中将 COCO 数据集注释转换为YOLO 格式？

要将 COCO JSON 注释转换为YOLO 格式以用于对象检测，可以使用 convert_coco 实用工具。下面是一个示例代码片段：

from ultralytics.data.converter import convert_coco

convert_coco(
    "../datasets/coco/annotations/",
    use_segments=False,
    use_keypoints=False,
    cls91to80=True,
)

有关其他信息，请访问convert_coco 参考页面。

Ultralytics 软件包中的YOLO Data Explorer 有什么作用？

"(《世界人权宣言》) YOLO 探险家 中引入的一个强大工具。 8.1.0 更新，以增强对数据集的理解。通过它，您可以使用文本查询来查找数据集中的对象实例，从而更轻松地分析和管理数据。该工具为数据集的组成和分布提供了宝贵的见解，有助于改进模型训练和性能。

如何在Ultralytics 中将边界框转换为线段？

要转换现有的边界框数据（以 x y w h 格式）到线段，可以使用 yolo_bbox2segment 功能。确保文件有序，图像和标签有独立的目录。

from ultralytics.data.converter import yolo_bbox2segment

yolo_bbox2segment(
    im_dir="path/to/images",
    save_dir=None,  # saved to "labels-segment" in the images directory
    sam_model="sam_b.pt",
)

更多信息，请访问yolo_bbox2segment 参考页面。



创建于 2024-02-20，更新于 2024-07-04
作者：glenn-jocher(9)、ambitious-octopus(1)、IvorZhu331(1)、RizwanMunawar(1)、Burhan-Q(2)

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