目标检测ultralytics-YOLOv8学习笔记（持续更新）

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    • 总结
  • 上述命令输出
  • • 性能指标输出
    • 类别性能指标
    • 速度指标输出
    • 总结
• IOU阈值
• • 1. mAP50
  • 2. mAP50-95
  • 区别总结：
  • 实际应用中的选择：
  • 示例：
• 精度与召回率
• • 精度（Precision）
  • 召回率（Recall）
  • 区别总结：
  • 示例：
  • 计算示例：
  • 平衡精度与召回率：

以下知识点大部分由阿里AI语言大模型 通义千问 生成，本帖只做问题的发现和答案的整理工作。

YOLOV8

官方文档

Ultralytics yolo commands use the following syntax:

yolo TASK MODE ARGS 

• TASK (optional) is one of (detect, segment, classify, pose)
• MODE (required) is one of (train, val, predict, export, track)
• ARGS (optional) are arg=value pairs like imgsz=640 that override defaults.

See all ARGS in the full Configuration Guide or with the yolo cfg CLI command.

示例

yolo val model=yolov8n.pt data=coco8.yaml batch=1 imgsz=640 

这条命令是用来运行 YOLOv8 模型进行验证的。让我们逐个解析命令中的各个选项：

命令格式

yolo val model=<path_to_model> data=<path_to_data_config> batch=<batch_size> imgsz=<image_size> 

各项参数解释

1. yolo val：

   • 这是运行 YOLOv8 模型进行验证的命令。val 是验证模式的命令。

2. model=yolov8n.pt：

   • model 参数指定了要使用的模型文件路径。在这里，yolov8n.pt 是一个预训练的 YOLOv8 模型文件。yolov8n 表示的是 YOLOv8 的 nano 版本，这是一个较小的模型，适合快速推理和较小的数据集。

3. data=coco8.yaml：

   • data 参数指定了数据配置文件的路径。coco8.yaml 是一个 YAML 文件，包含了关于数据集的信息，比如类别名称、训练集路径、验证集路径等。这个文件告诉模型如何加载和使用数据集。

4. batch=1：

   • batch 参数指定了每个批次（batch）中图像的数量。这里设置为 1，意味着每次只处理一张图像。

5. imgsz=640：

   • imgsz 参数指定了输入图像的大小。在这里，640 表示输入图像会被缩放至 640x640 的尺寸。这有助于标准化输入，使模型能够在相同的尺寸下进行推理。

总结

这条命令将使用预训练的 YOLOv8 nano 模型 (yolov8n.pt) 对 COCO 数据集的一个验证集进行验证。它将使用单张图像作为每个批次的输入，并将输入图像的尺寸调整为 640x640。数据集的配置信息存储在 coco8.yaml 文件中。

如果你需要运行这条命令，确保你已经安装了 YOLOv8 的相应版本，并且拥有正确的模型文件和数据配置文件。如果你有任何疑问或需要进一步的帮助，请随时告诉我。

这条输出信息提供了关于YOLOv8模型在验证集上的性能指标，以及每张图像处理的速度。下面是各项指标的解释：

上述命令输出

       Class     Images  Instances      Box(P          R      mAP50  mAP50-95): 100%|██████████| 4/4 [00:02<00:00,  1.63it/s]       person          3         10          1      0.449      0.555      0.279          dog          1          1      0.865          1      0.995      0.497        horse          1          2      0.771          1      0.995      0.747     elephant          1          2          1      0.912      0.995      0.415     umbrella          1          1       0.68          1      0.995      0.995 potted plant          1          1      0.871          1      0.995      0.895 yolo val model=yolov8n.pt data=coco8.yaml batch=1 imgsz=640yolo val model=yolov8n.pt data=coco8.yaml batch=1 imgsz=640Speed: 6.1ms preprocess, 125.9ms inference, 0.0ms loss, 20.8ms postprocess per image 

性能指标输出

Class     Images  Instances      Box(P          R      mAP50  mAP50-95): 100%|██████████| 4/4 [00:02<00:00,  1.63it/s] 

• Class：表示类别名称。
• Images：表示该类别在验证集中出现的图像数量。
• Instances：表示该类别在验证集中出现的实例数量。
• Box：表示针对该类别的检测结果。
  • P (Precision)：表示精确度，即正确预测的比例。
  • R (Recall)：表示召回率，即实际存在的实例中有多少被正确预测到了。
  • mAP50：表示平均精度均值（mean Average Precision），IoU阈值设为0.5。
  • mAP50-95：表示不同IoU阈值（0.5到0.95之间，步长为0.05）下的平均精度均值。

类别性能指标

• person：该类别出现在3张图像中，共有10个实例。精确度为0.449，召回率为0.555，mAP50为0.279，mAP50-95为0.279。
• dog：该类别出现在1张图像中，共有1个实例。精确度为0.865，召回率为1.000，mAP50为0.995，mAP50-95为0.497。
• horse：该类别出现在1张图像中，共有2个实例。精确度为0.771，召回率为1.000，mAP50为0.995，mAP50-95为0.747。
• elephant：该类别出现在1张图像中，共有2个实例。精确度为1.000，召回率为0.912，mAP50为0.995，mAP50-95为0.415。
• umbrella：该类别出现在1张图像中，共有1个实例。精确度为0.680，召回率为1.000，mAP50为0.995，mAP50-95为0.995。
• potted plant：该类别出现在1张图像中，共有1个实例。精确度为0.871，召回率为1.000，mAP50为0.995，mAP50-95为0.895。

速度指标输出

Speed: 6.1ms preprocess, 125.9ms inference, 0.0ms loss, 20.8ms postprocess per image 

• preprocess：表示对每张图像进行预处理所需的时间，这里是6.1毫秒。
• inference：表示模型进行一次推理所需的时间，这里是125.9毫秒。
• loss：在验证过程中，通常不会计算损失，这里显示为0.0毫秒，因为验证模式并不涉及反向传播。
• postprocess：表示对模型输出进行后处理所需的时间，这里是20.8毫秒。

总结

• 这段输出显示了YOLOv8模型在COCO数据集验证集上的性能指标，包括精确度、召回率、mAP50和mAP50-95。
• 模型对不同的类别有不同的性能，例如对于“person”类别的性能较差，而对于“dog”、“horse”等类别的性能较好。
• 每张图像的处理速度显示模型在单张图像上的预处理、推理和后处理时间。

IOU阈值

不同IoU（Intersection over Union）阈值的平均精度均值（mAP，mean Average Precision）是评估目标检测算法性能的重要指标之一。mAP 是衡量检测算法在不同 IoU 阈值下平均精度的综合指标。下面详细介绍不同IoU阈值的mAP之间的区别：

1. mAP50

• 定义：mAP50 是指 IoU 阈值固定为 0.5 时计算得到的平均精度均值。
• 特点：mAP50 更关注于检测框与真实框之间的重叠程度大于等于 50% 的情况。这意味着即使检测框与真实框的重叠程度较低，只要超过 50%，也会被视为正确检测。
• 应用场景：mAP50 常用于快速评估模型的基本性能，因为它计算简单且速度快。

2. mAP50-95

• 定义：mAP50-95 是指在 IoU 阈值从 0.5 到 0.95 之间，每隔 0.05 计算一次 AP（Average Precision），然后取这些 AP 的平均值。
• 特点：mAP50-95 更全面地考虑了不同重叠程度下的检测质量，这要求模型不仅能够检测出目标，还要确保检测框与真实框之间的重叠足够高。
• 应用场景：mAP50-95 经常被用作评估目标检测算法性能的标准，因为它更严格地评估了模型的整体性能，特别是在小目标和大目标上的表现。

区别总结：

• 严格程度：mAP50-95 比 mAP50 更严格，因为它考虑了更高IoU阈值下的性能。
• 计算复杂度：mAP50-95 的计算更为复杂，因为它涉及到多个IoU阈值的计算。
• 性能评估：mAP50-95 提供了更全面的性能评估，因为它覆盖了从较宽松到较严格的重叠标准。

实际应用中的选择：

• 如果你希望快速评估模型的基本性能，可以选择 mAP50。
• 如果你希望进行更严格的性能评估，特别是对于那些需要高精度的应用场景，应选择 mAP50-95。

示例：

在你提供的输出中，我们看到了不同类别的 mAP50 和 mAP50-95 的值。例如，对于 “person” 类别：

• mAP50：0.279
• mAP50-95：0.279

这表明 “person” 类别的 mAP50 和 mAP50-95 相同，这可能是因为该类别在所有 IoU 阈值下的 AP 值变化不大，或者模型在 IoU 高于 0.5 时的表现并不好。

对于 “dog” 类别：

• mAP50：0.995
• mAP50-95：0.497

这表明 “dog” 类别的 mAP50 很高，但 mAP50-95 较低，这可能是因为模型在 IoU 低于 0.5 时的性能很好，但在更高的 IoU 阈值下性能下降。

精度与召回率

精度（Precision）和召回率（Recall）是评估分类器或信息检索系统性能的两个重要指标。它们分别衡量了分类器或检索系统的不同方面：

精度（Precision）

• 定义：精度是检索出的相关文档数与检索出的所有文档数的比率。
• 计算公式：$\text{Precision}=\frac{\text{True Positives}}{\text{True Positives}+\text{False Positives}}$
• 含义：在所有被分类器标记为正例的样本中，有多少比例实际上是正例。
• 应用场景：精度常用于需要减少误报（False Positives）的场合，例如在医学诊断中，我们希望减少不必要的后续检查。

召回率（Recall）

• 定义：召回率是检索出的相关文档数与文档库中所有的相关文档数的比率。
• 计算公式：$\text{Recall}=\frac{\text{True Positives}}{\text{True Positives}+\text{False Negatives}}$
• 含义：在所有实际为正例的样本中，有多少比例被正确地识别出来。
• 应用场景：召回率常用于需要尽量找出所有正例的场合，例如在搜索引擎中，我们希望尽可能多地返回相关结果。

区别总结：

• 精度关注的是：在所有被分类为正例的样本中，有多少是真正的正例。
• 召回率关注的是：在所有实际为正例的样本中，有多少被正确地识别出来。

示例：

假设我们有一个垃圾邮件分类器，用于将邮件分类为垃圾邮件（正例）或非垃圾邮件（负例）：

• True Positives (TP)：分类器正确识别出的垃圾邮件数量。
• False Positives (FP)：分类器错误地将非垃圾邮件识别为垃圾邮件的数量。
• False Negatives (FN)：分类器错误地将垃圾邮件识别为非垃圾邮件的数量。
• True Negatives (TN)：分类器正确识别出的非垃圾邮件数量。

计算示例：

• 假设 TP = 90，FP = 10，FN = 5。
• 精度：$Precision=90÷(90+10)=90÷100=0.9$
• 召回率：$Recall=90÷(90+5)=90÷95=0.95$

平衡精度与召回率：

• 在实际应用中，通常需要在精度和召回率之间寻找平衡点。提高精度可能会降低召回率，反之亦然。
• 一个好的模型应该在精度和召回率之间取得良好的平衡，以便既能准确识别正例，又能尽量减少误报。