YOLOv5车牌识别实战教程(三)模型训练与评估

摘要：本篇博客将详细介绍如何使用YOLOv5进行车牌识别模型的训练与评估。我们将搭建训练环境、准备数据、配置模型参数、启动训练过程，以及使用验证集评估模型性能。

3.1 搭建训练环境

首先，我们需要搭建YOLOv5的训练环境。YOLOv5使用PyTorch框架，所以需要安装PyTorch及其依赖库。此外，还需要安装YOLOv5所需的其他库，如numpy、opencv-python等。

可以使用以下命令安装所需的库：

pip install torch torchvision
pip install numpy opencv-python

接下来，克隆YOLOv5的GitHub仓库：

git clone https://github.com/ultralytics/yolov5.git
cd yolov5

3.2 数据准备

根据博客2中的内容，我们已经将数据集划分为训练集、验证集和测试集，并转换为YOLOv5所需的标注格式。接下来，我们需要创建一个数据集配置文件（如data.yaml），用于指定数据集路径和类别信息。

data.yaml 示例：

train: dataset/images/train
val: dataset/images/val
test: dataset/images/test

nc: 1  # 类别数量（车牌识别只有1个类别）
names: ["license_plate"]  # 类别名称

3.3 配置模型参数

YOLOv5提供了多种预定义的模型配置（如yolov5s.yaml、yolov5m.yaml、yolov5l.yaml和yolov5x.yaml），可以根据硬件条件和性能需求选择合适的配置。

我们以yolov5s.yaml为例，修改模型配置以适应车牌识别任务：

# 参数: nc（类别数量）
nc: 1

# 模型结构
backbone:
 type: CSPNet
 ...
head:
 type: YOLOHead
 ...

3.4 启动训练过程

准备好数据和模型配置后，我们可以使用Python代码启动训练过程。YOLOv5提供了一个命令行工具train.py，可以用于训练和评估模型。

运行以下命令开始训练：

python train.py --data data.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights yolov5s.pt --batch-size 16 --epochs 50

其中：

• --data：指定数据集配置文件路径；

• --cfg：指定模型配置文件路径；

• --weights：指定预训练权重文件路径；

• `--batch

• -size`：指定批次大小；

• --epochs：指定训练轮数。

训练过程将在GPU上进行（如果可用），并实时显示训练损失、精度等指标。训练完成后，模型权重将保存到runs/train/exp/weights目录下。

3.5 模型评估

训练完成后，我们可以使用验证集对模型性能进行评估。YOLOv5的train.py脚本会自动在每个训练轮次结束时评估模型，并保存最佳权重。

我们可以使用以下命令运行模型评估：

python val.py --data data.yaml --cfg yolov5s.yaml --weights runs/train/exp/weights/best.pt

其中：

• --data：指定数据集配置文件路径；

• --cfg：指定模型配置文件路径；

• --weights：指定训练得到的最佳权重文件路径。

评估过程将计算模型在验证集上的mAP（mean Average Precision）等指标。我们可以根据这些指标调整模型参数、训练策略，以提高模型性能。

3.6 可视化训练过程

YOLOv5支持使用TensorBoard可视化训练过程。我们可以通过以下命令启动TensorBoard：

tensorboard --logdir runs/train

然后，在浏览器中访问http://localhost:6006，查看训练损失、精度等指标的变化曲线。

3.7 模型调优

在实际应用中，我们可能需要对模型进行调优，以达到更好的性能。以下是一些建议：

1. 更换模型配置：YOLOv5提供了不同大小的模型配置（yolov5s、yolov5m、yolov5l和yolov5x）。更大的模型可能具有更好的性能，但需要更多的计算资源。可以根据硬件条件和性能需求选择合适的配置。

2. 调整学习率：合适的学习率可以加速训练收敛，提高模型性能。可以尝试使用不同的初始学习率和学习率衰减策略。

3. 数据增强：使用更多样化的数据增强方法可以提高模型的泛化能力。可以尝试添加更多的数据增强方法，如随机旋转、缩放、对比度调整等。

4. 调整损失函数权重：YOLOv5的损失函数包括分类损失、坐标损失和尺寸损失。可以尝试调整这些损失的权重，以优化模型在特定任务上的性能。

3.8 实际应用

训练好的YOLOv5车牌识别模型可以用于实际应用，如智能交通监控、车辆管理等。我们可以使用YOLOv5提供的detect.py脚本进行实时检测。

运行以下命令进行实时车牌检测：

python detect.py --source 0 --weights runs/train/exp/weights/best.pt --conf-thres 0.5

其中：

• --source：指定输入源，可以是摄像头（如0或1）、图片文件或视频文件；

• --weights：指定训练得到的最佳权重文件路径；

• --conf-thres：指定置信度阈值，用于过滤低置信度的检测结果。

检测结果将实时显示在屏幕上，并保存到runs/detect/exp目录下。

来源：https://blog.csdn.net/m0_68036862/article/details/129919001