YOLOv5 模型集成

📚 本指南介绍了如何在测试和推理期间使用 Ultralytics YOLOv5 🚀 模型集成，以提高 mAP 和召回率。

集成建模是一个创建多个不同模型来预测结果的过程，可以通过使用许多不同的建模算法或使用不同的训练数据集来实现。然后，集成模型聚合每个基本模型的预测，并为未见过的数据生成最终预测。使用集成模型的动机是减少预测的泛化误差。只要基本模型是多样且独立的，当使用集成方法时，模型的预测误差就会减少。该方法旨在寻求集体智慧来进行预测。即使集成模型在模型中具有多个基本模型，它也充当并执行为单个模型。

开始之前

克隆仓库并在 Python>=3.8.0 环境中安装 requirements.txt，包括 PyTorch>=1.8。模型和数据集会自动从最新的 YOLOv5 版本下载。

git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 # clone
cd yolov5
pip install -r requirements.txt # install

正常测试

在集成之前，先确定单个模型的基准性能。此命令在 COCO val2017 数据集上以 640 像素的图像大小测试 YOLOv5x。 yolov5x.pt 是可用的最大和最准确的模型。其他选项是 yolov5s.pt, yolov5m.pt 和 yolov5l.pt，或者您自己从自定义数据集训练的检查点 ./weights/best.pt。有关所有可用模型的详细信息，请参阅预训练检查点表.

python val.py --weights yolov5x.pt --data coco.yaml --img 640 --half

输出：

val: data=./data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.65, task=val, device=, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True
YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Fusing layers...
Model Summary: 476 layers, 87730285 parameters, 0 gradients

val: Scanning '../datasets/coco/val2017' images and labels...4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupted: 100% 5000/5000 [00:01<00:00, 2846.03it/s]
val: New cache created: ../datasets/coco/val2017.cache
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [02:30<00:00,  1.05it/s]
                 all       5000      36335      0.746      0.626       0.68       0.49
Speed: 0.1ms pre-process, 22.4ms inference, 1.4ms NMS per image at shape (32, 3, 640, 640)  # <--- baseline speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.504  # <--- baseline mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.688
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.546
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.351
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.551
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.644
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.382
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.628
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.681  # <--- baseline mAR
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.524
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.735
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.826

集成测试

通过简单地将额外的模型附加到测试和推理时，可以将多个预训练模型集成在一起 --weights val.py 或 detect.py 命令中的参数。此示例一起测试 2 个模型的集成：

YOLOv5x
YOLOv5l6

python val.py --weights yolov5x.pt yolov5l6.pt --data coco.yaml --img 640 --half

输出：

val: data=./data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt', 'yolov5l6.pt'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.6, task=val, device=, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True
YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Fusing layers...
Model Summary: 476 layers, 87730285 parameters, 0 gradients  # Model 1
Fusing layers...
Model Summary: 501 layers, 77218620 parameters, 0 gradients  # Model 2
Ensemble created with ['yolov5x.pt', 'yolov5l6.pt']  # Ensemble notice

val: Scanning '../datasets/coco/val2017.cache' images and labels... 4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupted: 100% 5000/5000 [00:00<00:00, 49695545.02it/s]
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [03:58<00:00,  1.52s/it]
                 all       5000      36335      0.747      0.637      0.692      0.502
Speed: 0.1ms pre-process, 39.5ms inference, 2.0ms NMS per image at shape (32, 3, 640, 640)  # <--- ensemble speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp3/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.515  # <--- ensemble mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.699
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.557
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.356
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.563
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.668
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.387
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.638
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.689  # <--- ensemble mAR
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.526
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.743
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.844

集成推理

将额外的模型附加到 --weights 参数以运行集成推理：

python detect.py --weights yolov5x.pt yolov5l6.pt --img 640 --source data/images

输出：

YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Fusing layers...
Model Summary: 476 layers, 87730285 parameters, 0 gradients
Fusing layers...
Model Summary: 501 layers, 77218620 parameters, 0 gradients
Ensemble created with ['yolov5x.pt', 'yolov5l6.pt']

image 1/2 /content/yolov5/data/images/bus.jpg: 640x512 4 persons, 1 bus, 1 tie, Done. (0.063s)
image 2/2 /content/yolov5/data/images/zidane.jpg: 384x640 3 persons, 2 ties, Done. (0.056s)
Results saved to runs/detect/exp2
Done. (0.223s)

YOLO 推理结果

模型集成的优势

使用 YOLOv5 进行模型集成具有以下优势：

提高的准确性：如以上示例所示，集成多个模型可将 mAP 从 0.504 提高到 0.515，并将 mAR 从 0.681 提高到 0.689。
更好的泛化能力: 结合不同的模型有助于减少过拟合，并提高在各种数据上的性能。
增强的鲁棒性: 集成通常对数据中的噪声和异常值更具鲁棒性。
互补优势: 不同的模型可能擅长检测不同类型的对象或在不同的环境条件下表现出色。

主要的权衡是推理时间增加，如速度指标所示（单个模型为 22.4 毫秒，集成模型为 39.5 毫秒）。

何时使用模型集成

在以下情况下，考虑使用模型集成：

当准确性比推理速度更重要时
对于必须最大限度地减少假阴性的关键应用
当处理具有不同光照、遮挡或比例的具有挑战性的图像时
在需要最高性能的比赛或基准测试期间

对于具有严格延迟要求的实时应用，单模型推理可能更合适。

支持的环境

Ultralytics 提供一系列即用型环境，每个环境都预装了必要的依赖项，如 CUDA、CUDNN、Python 和 PyTorch，以快速启动您的项目。

免费 GPU Notebooks:
Google Cloud：GCP 快速入门指南
Amazon：AWS 快速入门指南
Azure：AzureML 快速入门指南
Docker: Docker 快速入门指南

项目状态

此徽章表示所有 YOLOv5 GitHub Actions 持续集成 (CI) 测试均已成功通过。这些 CI 测试严格检查 YOLOv5 在各个关键方面的功能和性能：训练、验证、推理、导出和基准测试。它们确保在 macOS、Windows 和 Ubuntu 上运行的一致性和可靠性，测试每 24 小时进行一次，并在每次提交新内容时进行。

📅 创建于 1 年前 ✏️ 更新于 2 个月前