上海建设工程网站,大同网站建设熊掌号,中企动力官网电话,求职网站怎么做摘要#xff1a;智能火焰与烟雾检测系统用于智能日常火灾检测报警#xff0c;利用摄像头画面实时识别火焰与烟雾#xff0c;另外支持图片、视频火焰检测并进行结果可视化。本文详细介绍基于智能火焰与烟雾检测系统#xff0c;在介绍算法原理的同时#xff0c;给出Python的…
摘要智能火焰与烟雾检测系统用于智能日常火灾检测报警利用摄像头画面实时识别火焰与烟雾另外支持图片、视频火焰检测并进行结果可视化。本文详细介绍基于智能火焰与烟雾检测系统在介绍算法原理的同时给出Python的实现代码以及PyQt的UI界面。在界面中可以选择各种图片、视频进行检测识别可对图像中存在的多目标进行识别分类检测速度快、识别精度高。博文提供了完整的Python代码和使用教程适合新入门的朋友参考完整代码资源文件请转至文末的下载链接。本博文目录如下 文章目录前言1. 效果演示2. 智能火焰与烟雾数据集及训练3. 智能火焰与烟雾检测下载链接结束语➷点击跳转至文末所有涉及的完整代码文件下载页☇ 智能火焰与烟雾检测系统演示与介绍前言 火灾事故的产生始终是人们在日常生活中较难避免的灾情其中之一。人们一直以来尝试寻找正确的方式降低火灾事故所带来的经济财产损失。虽说完全杜绝火灾事故的产生不切实际但是能够数据监测火灾事故的产生根据声光报警快速查找明火用最快的时间灭掉它以此降低火灾事故造成的损失所以火焰和烟雾的识别始终是人们研究至关重要的方向。 火焰与烟雾分辨搭配监控摄像头实时分辨监管物流仓库内不同区域发生的明火状况若检测过有火灾安全隐患立刻发出预警并通报监测中心解决。火焰与烟雾分辨预警平台自动识别烟火监测系统充分运用已有普通的视频监控无须安装热成像相机无需控制器。火焰与烟雾分辨预警平台自动识别烟火监测系统根据智能视频分析和深度学习神经网络技术完成对监管区域范围火焰开展实时分析识、告警同时把火焰屏幕截图和烟火视频保留下来同时把火灾数据及时推送到有关的人员及时进行处理。 本系统基于YoloV5采用登录注册进行用户管理对于图片、视频和摄像头捕获的实时画面可检测火焰与烟雾系统支持结果记录、展示和保存每次检测的结果记录在表格中。对此这里给出博主设计的界面同款的简约风功能也可以满足图片、视频和摄像头的识别检测希望大家可以喜欢初始界面如下图 检测类别时的界面截图点击图片可放大如下图可识别画面中存在的多个类别也可开启摄像头或视频检测 详细的功能演示效果参见博主的B站视频或下一节的动图演示觉得不错的朋友敬请点赞、关注加收藏系统UI界面的设计工作量较大界面美化更需仔细雕琢大家有任何建议或意见和可在下方评论交流。 1. 效果演示 软件好不好用颜值很重要首先我们还是通过动图看一下识别的效果系统主要实现的功能是对图片、视频和摄像头画面中的火焰与烟雾进行识别识别的结果可视化显示在界面和图像中另外提供多个目标的显示选择功能演示效果如下。
一系统介绍 智能火焰与烟雾检测系统主要用于日常场景中火灾检测识别火焰与烟雾并标注着火点的数目、位置、预测置信度等连接摄像头设备可开启实时检测功能另外对图片、视频等文件中的火焰烟雾情况也可进行测试和检测登录系统提供用户注册、登录、管理功能训练和调优的模型可有效检测火灾情况模型可选择切换可选择单个目标进行单独显示和标注结果一键保存。
二技术特点 1检测算法采用YoloV5深度学习模型便捷式训练和切换 2选择图片、视频或摄像头方式检测火焰与烟雾情况 3界面基于PyQt5实现结果展示、切换和保存功能 4支持用户登录、注册、管理界面缩放、可视化等功能
三用户注册登录界面 这里设计了一个登录界面可以注册账号和密码然后进行登录。界面还是参考了当前流行的UI设计左侧是一个动图右侧输入账号、密码、验证码等等。 四选择图片识别 系统允许选择图片文件进行识别点击图片选择按钮图标选择图片后显示所有识别的结果可通过下拉选框查看单个结果以便具体判断某一特定目标。本功能的界面展示如下图所示 五视频识别效果展示 很多时候我们需要识别一段视频中的多个火焰与烟雾这里设计了视频选择功能。点击视频按钮可选择待检测的视频系统会自动解析视频逐帧识别多个火焰与烟雾并将火焰与烟雾的分类和计数结果记录在右下角表格中效果如下图所示 六摄像头检测效果展示 在真实场景中我们往往利用摄像头获取实时画面同时需要对火焰与烟雾进行识别因此本文考虑到此项功能。如下图所示点击摄像头按钮后系统进入准备状态系统显示实时画面并开始检测画面中的火焰与烟雾识别结果展示如下图 2. 智能火焰与烟雾数据集及训练 YOLO简介 YOLO的名字来历颇有意思他的本意是流行语You Only Live Once的缩写而模型的作者Joseph Redmon改了一个词将You Only Look One作为模型的名字。这是由于相对于R-CNN系列算法将检测问题分解为划定位置和判定类别分两步做YOLO系列算法没有显式寻找区域的过程可以实现端到端的快速预测即输入一幅图片在输出中给出若干目标的位置、类别和置信度。 而相对于同样是一步到位的SSD算法YOLO系列的特点在于算法一经发出便有各种各样的人和团队对他进行更新迭代。通过不断地更新迭代模型版本YOLO也得到了效果上持续的提升和更广泛的关注。但值得注意的是YOLO模型的原作者Joseph Redmon更新到v3版本后就退出了相关的研究而后续的版本都是其他研究人员的工作包括我们今天介绍的YoloV5。 我们首先介绍一下最原始的YOLO模型然后简要介绍一下YoloV5版本主要通过具体的例子一起看看怎么把YOLOv5模型用好。 YOLOv1的网络结构并没有什么特别和我们熟悉的图像分类一样都是卷积神经网络但它的输出向量却不太一样。如果把神经网络看作我们熟悉的回归分析问题那YOLO做的事情就是改变了模型响应的结构而这也奠定了YOLO目标检测的基础。YOLO的输出向量不仅包括目标的类别还有边界框的坐标和预测的置信度。它的核心思想在于把图像分割成S*S的若干个小块在每个格子中预先放置两个边界框通过卷积神经网络预测得到每个边界框的坐标、类别和置信度然后通过非极大值抑制获得局部唯一的预测框。 经过若干年的版本迭代YoloV5的网络结构博采众长已经变得格外复杂主要包括在Backbone中通过卷积和池化网络结构提取特征在Neck部分不断地和之前提取的特征进行融合Head部分则是用来进行最终的检测和输出如下图所示。 我们今天选取YoloV5作为介绍一方面是因为从最终效果来看YoloV5已经相当优秀是发展的比较完备、使用比较广泛的一个版本而更重要的是YoloV5的调用、训练和预测都十分方便为初学者提供了良好的练手工具。YoloV5的另一个特点就是它为不同的设备需求和不同的应用场景提供了大小和参数数量不同的网络。 如图所示大一点的模型比如YOLOv5l和YOLOv5x参数更多在大规模的COCO数据集上有更高的预测准确率而小模型比如YOLOv5n或YOLOv5s占空间更小适合部署在移动设备上且推理速度更快适合于高帧 率视频的实时检测。 数据集介绍 这里我们使用的火焰与烟雾识别数据集包含训练集3850张图片验证集405张测试集218张图片共计4473张图片。其中部分图像和标注如下图所示。 每张图像均提供了图像类标记信息图像中的bounding box关键part信息以及属性信息数据集并解压后得到如下的图片。 配置模型的参数即可训练设置好模型的地址图形的输入尺寸为480×480置信度阈值设为0.25NMS阈值设为0.45使用GPU进行训练。
parser argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument(--weights, nargs, typestr, default./weights/fireSmoke-best.pt,helpmodel.pt path(s)) # 模型路径仅支持.pt文件
parser.add_argument(--img-size, typeint, default480, helpinference size (pixels)) # 检测图像大小仅支持480
parser.add_argument(--conf-thres, typefloat, default0.25, helpobject confidence threshold) # 置信度阈值
parser.add_argument(--iou-thres, typefloat, default0.45, helpIOU threshold for NMS) # NMS阈值
# 选中运行机器的GPU或者cpu有GPU则GPU没有则cpu若想仅使用cpu可以填cpu即可
parser.add_argument(--device, default,helpcuda device, i.e. 0 or 0,1,2,3 or cpu)
parser.add_argument(--save-dir, typestr, defaultinference, helpdirectory to save results) # 文件保存路径
parser.add_argument(--classes, nargs, typeint,helpfilter by class: --class 0, or --class 0 2 3) # 分开类别
parser.add_argument(--agnostic-nms, actionstore_true, helpclass-agnostic NMS) # 使用NMS
opt parser.parse_args() # opt局部变量重要
out, weight, imgsz opt.save_dir, opt.weights, opt.img_size # 得到文件保存路径文件权重路径图像尺寸
device select_device(opt.device) # 检验计算单元,gpu还是cpu
half device.type ! cpu # 如果使用gpu则进行半精度推理model attempt_load(weight, map_locationdevice) # 读取模型
imgsz check_img_size(imgsz, smodel.stride.max()) # 检查图像尺寸
if half: # 如果是半精度推理model.half() # 转换模型的格式
names model.module.names if hasattr(model, module) else model.names # 得到模型训练的类别名colors [[random.randint(0, 255) for _ in range(3)] for _ in range(len(names))] # 给每个类别一个颜色
img torch.zeros((1, 3, imgsz, imgsz), devicedevice) # 创建一个图像进行预推理
_ model(img.half() if half else img) if device.type ! cpu else None # 预推理在cmd终端中运行train.py进行训练以下是训练过程中的结果截图。历经8小时便完成了训练模型大小为14.1Mb。 在深度学习中我们通常通过损失函数下降的曲线来观察模型训练的情况。而YOLOv5训练时主要包含三个方面的损失矩形框损失(box_loss)、置信度损失obj_loss和分类损失(cls_loss)在训练结束后我们也可以在logs目录下找到生成对若干训练过程统计图。下图为博主训练火焰和烟雾识别的模型训练曲线图。 一般我们会接触到两个指标分别是召回率recall和精度precision两个指标p和r都是简单地从一个角度来判断模型的好坏均是介于0到1之间的数值其中接近于1表示模型的性能越好接近于0表示模型的性能越差为了综合评价目标检测的性能一般采用均值平均密度map来进一步评估模型的好坏。我们通过设定不同的置信度的阈值可以得到在模型在不同的阈值下所计算出的p值和r值一般情况下p值和r值是负相关的绘制出来可以得到如下图所示的曲线其中曲线的面积我们称AP目标检测模型中每种目标可计算出一个AP值对所有的AP值求平均则可以得到模型的mAP值。 以PR-curve为例可以看到我们的模型在验证集上的均值平均准确率为0.676。
3. 智能火焰与烟雾检测 在训练完成后得到最佳模型接下来我们将帧图像输入到这个网络进行预测从而得到预测结果预测方法predict.py部分的代码如下所示
def predict(img):img torch.from_numpy(img).to(device)img img.half() if half else img.float()img / 255.0if img.ndimension() 3:img img.unsqueeze(0)t1 time_synchronized()pred model(img, augmentFalse)[0]pred non_max_suppression(pred, opt.conf_thres, opt.iou_thres, classesopt.classes,agnosticopt.agnostic_nms)t2 time_synchronized()InferNms round((t2 - t1), 2)return pred, InferNms得到预测结果我们便可以将帧图像中的火焰与烟雾框出然后在图片上用opencv绘图操作输出火焰与烟雾的类别及火焰与烟雾的预测分数。以下是读取一个火焰与烟雾图片并进行检测的脚本首先将图片数据进行预处理后送predict进行检测然后计算标记框的位置并在图中标注出来。
if __name__ __main__:img_path ./UI_rec/test_/Burning-Couches_-The-Sequel-_mp4-96_jpg.rf.28706d695c18b0daccc1711efdebab0a.jpgimage cv_imread(img_path)image cv2.resize(image, (850, 500))img0 image.copy()img letterbox(img0, new_shapeimgsz)[0]img np.stack(img, 0)img img[:, :, ::-1].transpose(2, 0, 1) # BGR to RGB, to 3x416x416img np.ascontiguousarray(img)pred, useTime predict(img)det pred[0]p, s, im0 None, , img0if det is not None and len(det): # 如果有检测信息则进入det[:, :4] scale_coords(img.shape[1:], det[:, :4], im0.shape).round() # 把图像缩放至im0的尺寸number_i 0 # 类别预编号detInfo []for *xyxy, conf, cls in reversed(det): # 遍历检测信息c1, c2 (int(xyxy[0]), int(xyxy[1])), (int(xyxy[2]), int(xyxy[3]))# 将检测信息添加到字典中detInfo.append([names[int(cls)], [c1[0], c1[1], c2[0], c2[1]], %.2f % conf])number_i 1 # 编号数1label %s %.2f % (names[int(cls)], conf)# 画出检测到的目标物plot_one_box(image, xyxy, labellabel, colorcolors[int(cls)])# 实时显示检测画面cv2.imshow(Stream, image)# if cv2.waitKey(1) 0xFF ord(q):# breakc cv2.waitKey(0) 0xff执行得到的结果如下图所示图中火焰与烟雾的种类和置信度值都标注出来了预测速度较快。基于此模型我们可以将其设计成一个带有界面的系统在界面上选择图片、视频或摄像头然后调用模型进行检测。 博主对整个系统进行了详细测试最终开发出一版流畅得到清新界面就是博文演示部分的展示完整的UI界面、测试图片视频、代码文件以及Python离线依赖包方便安装运行也可自行配置环境均已打包上传感兴趣的朋友可以通过下载链接获取。 下载链接 若您想获得博文中涉及的实现完整全部程序文件包括测试图片、视频py, UI文件等如下图这里已打包上传至博主的面包多平台见可参考博客与视频已将所有涉及的文件同时打包到里面点击即可运行完整文件截图如下 在文件夹下的资源显示如下下面的链接中也给出了Python的离线依赖包读者可在正确安装Anaconda和Pycharm软件后复制离线依赖包至项目目录下进行安装离线依赖的使用详细演示也可见本人B站视频win11从头安装软件和配置环境运行深度学习项目、Win10中使用pycharm和anaconda进行python环境配置教程。 注意该代码采用PycharmPython3.8开发经过测试能成功运行运行界面的主程序为runMain.py和LoginUI.py测试图片脚本可运行testPicture.py测试视频脚本可运行testVideo.py。为确保程序顺利运行请按照requirements.txt配置Python依赖包的版本。Python版本3.8请勿使用其他版本详见requirements.txt文件
完整资源中包含数据集及训练代码环境配置与界面中文字、图片、logo等的修改方法请见视频项目完整文件下载请见参考博客文章里面或参考视频的简介处给出➷➷➷
参考博客文章https://www.cnblogs.com/sixuwuxian/p/17238083.html
参考视频演示https://www.bilibili.com/video/BV1WY411z7eG/
离线依赖库下载链接https://pan.baidu.com/s/1hW9z9ofV1FRSezTSj59JSg?pwdoy4n 提取码oy4n 界面中文字、图标和背景图修改方法 在Qt Designer中可以彻底修改界面的各个控件及设置然后将ui文件转换为py文件即可调用和显示界面。如果只需要修改界面中的文字、图标和背景图的可以直接在ConfigUI.config文件中修改步骤如下 1打开UI_rec/tools/ConfigUI.config文件若乱码请选择GBK编码打开。 2如需修改界面文字只要选中要改的字符替换成自己的就好。 3如需修改背景、图标等只需修改图片的路径。例如原文件中的背景图设置如下
mainWindow :/images/icons/back-image.png可修改为自己的名为background2.png图片位置在UI_rec/icons/文件夹中可将该项设置如下即可修改背景图
mainWindow ./icons/background2.png结束语 由于博主能力有限博文中提及的方法即使经过试验也难免会有疏漏之处。希望您能热心指出其中的错误以便下次修改时能以一个更完美更严谨的样子呈现在大家面前。同时如果有更好的实现方法也请您不吝赐教。
