一覽YOLOv5中的評(píng)價(jià)方式

代碼倉(cāng)庫(kù)地址：https://github.com/Oneflow-Inc/one-yolov5歡迎star one-yolov5項(xiàng)目 獲取最新的動(dòng)態(tài)。

源碼解讀：https://github.com/Oneflow-Inc/one-yolov5/blob/main/val.py 。文章里面的超鏈接可能被公眾號(hào)吃掉，可以直接到我們的文檔網(wǎng)站閱讀獲得更好的體驗(yàn)：https://start.oneflow.org/oneflow-yolo-doc/source_code_interpretation/val_py.htmlUltralytics YOLOv5 官方給的介紹:

Validate a model's accuracy on COCO val or test-dev datasets. Models are downloaded automatically from the latest YOLOv5 release. To show results by class use the --verbose flag. Note that pycocotools metrics may be ~1% better than the equivalent repo metrics, as is visible below, due to slight differences in mAP computation.

import argparse # 解析命令行參數(shù)模塊
import json     # 字典列表和JSON字符串之間的相互解析模塊
import os       # 與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互的模塊 包含文件路徑操作和解析
import sys      # sys系統(tǒng)模塊 包含了與Python解釋器和它的環(huán)境有關(guān)的函數(shù)
from pathlib import Path  # Path將str轉(zhuǎn)換為Path對(duì)象 使字符串路徑易于操作的模塊

import numpy as np # NumPy（Numerical Python）是Python的一種開(kāi)源的數(shù)值計(jì)算擴(kuò)展
import oneflow as flow # OneFlow 深度學(xué)習(xí)框架
from tqdm import tqdm # 進(jìn)度條模塊
 
from models.common import DetectMultiBackend # 下面都是 one-yolov5 定義的模塊，在本系列的其它文章都有涉及
from utils.callbacks import Callbacks
from utils.dataloaders import create_dataloader
from utils.general import (
    LOGGER,
    check_dataset,
    check_img_size,
    check_requirements,
    check_yaml,
    coco80_to_coco91_class,
    colorstr,
    increment_path,
    non_max_suppression,
    print_args,
    scale_coords,
    xywh2xyxy,
    xyxy2xywh,
)
from utils.metrics import ConfusionMatrix, ap_per_class, box_iou
from utils.oneflow_utils import select_device, time_sync
from utils.plots import output_to_target, plot_images, plot_val_study

根據(jù)解析的opt參數(shù)，調(diào)用run函數(shù)

def main(opt):
    #  檢測(cè)requirements文件中需要的包是否安裝好了
    check_requirements(requirements=ROOT / "requirements.txt", exclude=("tensorboard", "thop"))
    
    if opt.task in ("train", "val", "test"):  # run normally
        if opt.conf_thres > 0.001:  # 更多請(qǐng)見(jiàn) https://github.com/ultralytics/yolov5/issues/1466
            LOGGER.info(f"WARNING: confidence threshold {opt.conf_thres} > 0.001 produces invalid results")
        run(**vars(opt))

    else:
        weights = opt.weights if isinstance(opt.weights, list) else [opt.weights]
        opt.half = True  # FP16 for fastest results
        if opt.task == "speed":  # speed benchmarks
            # python val.py --task speed --data coco.yaml
            #                --batch 1 --weights yolov5n/ yolov5s/ ...
            opt.conf_thres, opt.iou_thres, opt.save_json = 0.25, 0.45, False
            for opt.weights in weights:
                run(**vars(opt), plots=False)

        elif opt.task == "study":  # speed vs mAP benchmarks
            # python val.py --task study --data coco.yaml
            #                --iou 0.7 --weights yolov5n/ yolov5s/...
            for opt.weights in weights:
                f = f"study_{Path(opt.data).stem}_{Path(opt.weights).stem}.txt"
                x, y = (
                    list(range(256, 1536 + 128, 128)),
                    [],
                )  # x axis (image sizes), y axis
                # "study": 模型在各個(gè)尺度下的指標(biāo)并可視化，
                # 上面list(range(256, 1536 + 128, 128)),代表 img-size 的各個(gè)尺度, 具體代碼如下：
                for opt.imgsz in x:  # img-size
                    LOGGER.info(f"\nRunning {f} --imgsz {opt.imgsz}...")
                    r, _, t = run(**vars(opt), plots=False)
                    y.append(r + t)  # results and times
                np.savetxt(f, y, fmt="%10.4g")  # save
            os.system("zip -r study.zip study_*.txt")
            # 可視化各個(gè)指標(biāo)
            plot_val_study(x=x)  # plot

https://github.com/Oneflow-Inc/one-yolov5/blob/bf8c66e011fcf5b8885068074ffc6b56c113a20c/val.py#L112-L383

# 不參與反向傳播
@flow.no_grad() 
def run(
    data, # 數(shù)據(jù)集配置文件地址 包含數(shù)據(jù)集的路徑、類(lèi)別個(gè)數(shù)、類(lèi)名、下載地址等信息 train.py時(shí)傳入data_dict
    weights=None,  # 模型的權(quán)重文件地址 運(yùn)行train.py=None 運(yùn)行test.py=默認(rèn)weights/yolov5s
    batch_size=32,  # 前向傳播的批次大小 運(yùn)行test.py傳入默認(rèn)32 運(yùn)行train.py則傳入batch_size // WORLD_SIZE * 2
    imgsz=640,  # 輸入網(wǎng)絡(luò)的圖片分辨率 運(yùn)行test.py傳入默認(rèn)640 運(yùn)行train.py則傳入imgsz_test
    conf_thres=0.001,  # object置信度閾值 默認(rèn)0.001
    iou_thres=0.6,  # 進(jìn)行NMS時(shí)IOU的閾值 默認(rèn)0.6
    task="val",  # 設(shè)置測(cè)試的類(lèi)型 有train, val, test, speed or study幾種 默認(rèn)val
    device="",  # 執(zhí)行 val.py 所在的設(shè)備 cuda device, i.e. 0 or 0,1,2,3 or cpu
    workers=8,  # dataloader中的最大 worker 數(shù)（線程個(gè)數(shù)）
    single_cls=False,  # 數(shù)據(jù)集是否只有一個(gè)類(lèi)別 默認(rèn)False
    augment=False,  # 測(cè)試時(shí)增強(qiáng)，詳細(xì)請(qǐng)看我們的教程：https://start.oneflow.org/oneflow-yolo-doc/tutorials/03_chapter/TTA.html
    verbose=False,  # 是否打印出每個(gè)類(lèi)別的mAP 運(yùn)行test.py傳入默認(rèn)Fasle 運(yùn)行train.py則傳入nc < 50 and final_epoch
    save_txt=False,  # 是否以txt文件的形式保存模型預(yù)測(cè)框的坐標(biāo) 默認(rèn)True
    save_hybrid=False,  # 是否save label+prediction hybrid results to *.txt  默認(rèn)False
    save_conf=False,  # 是否保存預(yù)測(cè)每個(gè)目標(biāo)的置信度到預(yù)測(cè)txt文件中 默認(rèn)True
    save_json=False,  # 是否按照coco的json格式保存預(yù)測(cè)框，并且使用cocoapi做評(píng)估（需要同樣coco的json格式的標(biāo)簽）,
                      #運(yùn)行test.py傳入默認(rèn)Fasle 運(yùn)行train.py則傳入is_coco and final_epoch(一般也是False)
    project=ROOT / "runs/val",  # 驗(yàn)證結(jié)果保存的根目錄 默認(rèn)是 runs/val
    name="exp",   # 驗(yàn)證結(jié)果保存的目錄 默認(rèn)是exp  最終: runs/val/exp
    exist_ok=False,  # 如果文件存在就increment name，不存在就新建  默認(rèn)False(默認(rèn)文件都是不存在的)
    half=True,    # 使用 FP16 的半精度推理
    dnn=False,    # 在 ONNX 推理時(shí)使用 OpenCV DNN 后段端
    model=None,   # 如果執(zhí)行val.py就為None 如果執(zhí)行train.py就會(huì)傳入( model=attempt_load(f, device).half() )
    dataloader=None,   # 數(shù)據(jù)加載器 如果執(zhí)行val.py就為None 如果執(zhí)行train.py就會(huì)傳入testloader
    save_dir=Path(""), # 文件保存路徑 如果執(zhí)行val.py就為‘’ , 如果執(zhí)行train.py就會(huì)傳入save_dir(runs/train/expn)
    plots=True,  # 是否可視化 運(yùn)行val.py傳入，默認(rèn)True 
    callbacks=Callbacks(), 
    compute_loss=None, # 損失函數(shù) 運(yùn)行val.py傳入默認(rèn)None 運(yùn)行train.py則傳入compute_loss(train)
):

  if training:  # 通過(guò) train.py 調(diào)用的run函數(shù)
        device, of, engine = (
            next(model.parameters()).device,
            True,
            False,
        )  # get model device, OneFlow model
        half &= device.type != "cpu"  # half precision only supported on CUDA
        model.half() if half else model.float()
    else:  # 直接通過(guò) val.py 調(diào)用 run 函數(shù)
        device = select_device(device, batch_size=batch_size)

        # Directories  生成 save_dir 文件路徑  run/val/expn
        save_dir = increment_path(Path(project) / name, exist_ok=exist_ok)  # increment run
        (save_dir / "labels" if save_txt else save_dir).mkdir(parents=True, exist_ok=True)  # make dir

        # 加載模型 只在運(yùn)行 val.py 才需要自己加載model
        model = DetectMultiBackend(weights, device=device, dnn=dnn, data=data, fp16=half)
        
        stride, of, engine = model.stride, model.of, model.engine
        # 檢測(cè)輸入圖片的分辨率 imgsz 是否能被 stride 整除 
        imgsz = check_img_size(imgsz, s=stride)  # check image size
        half = model.fp16  # FP16 supported on limited backends with CUDA
        if engine:
            batch_size = model.batch_size
        else:
            device = model.device
            if not of:
                batch_size = 1  # export.py models default to batch-size 1
                LOGGER.info(f"Forcing --batch-size 1 inference (1,3,{imgsz},{imgsz}) for non-OneFlow models")
        
        # Data
        data = check_dataset(data)  # check

# 配置
model.eval() # 啟動(dòng)模型驗(yàn)證模式
cuda = device.type != "cpu"
is_coco = isinstance(data.get("val"), str) and data["val"].endswith(f"coco{os.sep}val2017.txt")  # 通過(guò) COCO 數(shù)據(jù)集的文件夾組織結(jié)構(gòu)判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)集是否為 COCO 數(shù)據(jù)集
nc = 1 if single_cls else int(data["nc"])  # number of classes
# 設(shè)置iou閾值 從0.5-0.95取10個(gè)(0.05間隔)   iou vector for mAP@0.5:0.95
# iouv: [0.50000, 0.55000, 0.60000, 0.65000, 0.70000, 0.75000, 0.80000, 0.85000, 0.90000, 0.95000]
iouv = flow.linspace(0.5, 0.95, 10, device=device)  # iou vector for mAP@0.5:0.95
niou = iouv.numel() # 示例 mAP@0.5:0.95 iou閾值個(gè)數(shù)=10個(gè)，計(jì)算 mAP 的詳細(xì)教程可以在 https://start.oneflow.org/oneflow-yolo-doc/tutorials/05_chapter/map_analysis.html 這里查看

通過(guò) train.py 調(diào)用 run 函數(shù)會(huì)傳入一個(gè) Dataloader，而通過(guò) val.py 需要加載測(cè)試數(shù)據(jù)集

# Dataloader
# 如果不是訓(xùn)練(執(zhí)行val.py腳本調(diào)用run函數(shù))就調(diào)用create_dataloader生成dataloader
# 如果是訓(xùn)練(執(zhí)行train.py調(diào)用run函數(shù))就不需要生成dataloader 可以直接從參數(shù)中傳過(guò)來(lái)testloader
if not training: # 加載val數(shù)據(jù)集
    if of and not single_cls:  # check --weights are trained on --data
        ncm = model.model.nc
        assert ncm == nc, (
            f"{weights} ({ncm} classes) trained on different --data than what you passed ({nc} " f"classes). Pass correct combination of" f" --weights and --data that are trained together."
        )
    model.warmup(imgsz=(1 if of else batch_size, 3, imgsz, imgsz))  # warmup
    pad = 0.0 if task in ("speed", "benchmark") else 0.5
    rect = False if task == "benchmark" else of  # square inference for benchmarks
    task = task if task in ("train", "val", "test") else "val"  # path to train/val/test images
    # 創(chuàng)建dataloader 這里的rect默認(rèn)為T(mén)rue 矩形推理用于測(cè)試集 在不影響mAP的情況下可以大大提升推理速度
    dataloader = create_dataloader(
        data[task],
        imgsz,
        batch_size,
        stride,
        single_cls,
        pad=pad,
        rect=rect,
        workers=workers,
        prefix=colorstr(f"{task}: "),
    )[0]

# 初始化驗(yàn)證的圖片的數(shù)量
seen = 0
# 初始化混淆矩陣
confusion_matrix = ConfusionMatrix(nc=nc)

#  獲取數(shù)據(jù)集所有目標(biāo)類(lèi)別的類(lèi)名
names = dict(enumerate(model.names if hasattr(model, "names") else model.module.names))

# coco80_to_coco91_class :  converts 80-index (val2014) to 91-index (paper) 
# https://tech.amikelive.com/node-718/what-object-categories-labels-are-in-coco-dataset/
class_map = coco80_to_coco91_class() if is_coco else list(range(1000))
# 設(shè)置進(jìn)度條模塊顯示信息
s = ("%20s" + "%11s" * 6) % (
    "Class",
    "Images",
    "Labels",
    "P",
    "R",
    "mAP@.5",
    "mAP@.5:.95",
)
# 初始化時(shí)間 dt[t0（預(yù)處理的時(shí)間）, t1（推理的時(shí)間）, t2（后處理的時(shí)間）] 和 p, r, f1, mp, mr, map50, map指標(biāo)
dt, p, r, f1, mp, mr, map50, map = (
    [0.0, 0.0, 0.0],
    0.0,
    0.0,
    0.0,
    0.0,
    0.0,
    0.0,
    0.0,
)
#  初始化驗(yàn)證集的損失
loss = flow.zeros(3, device=device)
#  初始化 json 文件中的字典， 統(tǒng)計(jì)信息， ap， ap_class 
jdict, stats, ap, ap_class = [], [], [], []
callbacks.run("on_val_start")
# 初始化 tqdm 進(jìn)度條模塊
pbar = tqdm(dataloader, desc=s, bar_format="{l_bar}{bar:10}{r_bar}{bar:-10b}")

示例輸出

val: data=data/coco.yaml, weights=['yolov5x'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.6, task=val, 
    device=, workers=8, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_hybrid=False, 
    save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True, dnn=False
YOLOv5 
				
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