无人机助力电力设备螺母缺销智能检测识别，python基于YOLOv7开发构建电力设备螺母缺销小目标检测识别系统
传统作业场景下电力设备的运维和维护都是人工来完成的，随着现代技术科技手段的不断发展，基于无人机航拍飞行的自动智能化电力设备问题检测成为了一种可行的手段，本文的核心内容就是基于YOLOv7来开发构建电力设备螺母缺销检测识别系统，首先看下实例效果：
电力设施螺母缺销检测识别在前面的博文中已经有了相关的实践了，感兴趣的话可以自行移步阅读即可：
《无人机助力电力设备螺母缺销智能检测识别，python基于YOLOv5开发构建电力设备螺母缺销小目标检测识别系统》
《无人机助力电力设备螺母缺销智能检测识别，python基于YOLOv7开发构建电力设备螺母缺销高分辨率图像小目标检测系统》
本文是前面两篇文章的延续，考虑基于yolov7来开发构建对应的检测系统，前文主要侧重：高分辨率图像和小目标这两个关键的任务点，而本文则在是子图的基础上直接开发构建目标检测模型，完成推理计算的。
简单看下数据集：
yolo格式标注文件如下所示：
实例标注内容如下所示：
0 0.457813 0.473828 0.045312 0.041406
0 0.587109 0.416016 0.041406 0.039844
0 0.658203 0.106641 0.021094 0.021094
1 0.328516 0.239453 0.019531 0.017969
1 0.140234 0.690234 0.033594 0.030469
0 0.267578 0.670312 0.028906 0.021875
2 0.396875 0.975 0.025 0.023438
模型层面主要选择了轻量级的tiny模型和yolov7模型作为候选模型进行开发，如下：
【yolov7-tiny】
# parameters
nc: 3 # number of classes
depth_multiple: 1.0 # model depth multiple
width_multiple: 1.0 # layer channel multiple# anchors
anchors:- [10,13, 16,30, 33,23] # P3/8- [30,61, 62,45, 59,119] # P4/16- [116,90, 156,198, 373,326] # P5/32# yolov7-tiny backbone
backbone:# [from, number, module, args] c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True[[-1, 1, Conv, [32, 3, 2, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 0-P1/2 [-1, 1, Conv, [64, 3, 2, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 1-P2/4 [-1, 1, Conv, [32, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [32, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [32, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [32, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 7[-1, 1, MP, []], # 8-P3/8[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 14[-1, 1, MP, []], # 15-P4/16[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 21[-1, 1, MP, []], # 22-P5/32[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [512, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 28]# yolov7-tiny head
head:[[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, SP, [5]],[-2, 1, SP, [9]],[-3, 1, SP, [13]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -7], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 37[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],[21, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # route backbone P4[[-1, -2], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 47[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],[14, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # route backbone P3[[-1, -2], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [32, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [32, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [32, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [32, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 57[-1, 1, Conv, [128, 3, 2, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, 47], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [64, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 65[-1, 1, Conv, [256, 3, 2, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, 37], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-2, 1, Conv, [128, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[-1, -2, -3, -4], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]], # 73[57, 1, Conv, [128, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[65, 1, Conv, [256, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[73, 1, Conv, [512, 3, 1, None, 1, nn.LeakyReLU(0.1)]],[[74,75,76], 1, IDetect, [nc, anchors]], # Detect(P3, P4, P5)]
【yolov7】
# parameters
nc: 3 # number of classes
depth_multiple: 1.0 # model depth multiple
width_multiple: 1.0 # layer channel multiple# anchors
anchors:- [12,16, 19,36, 40,28] # P3/8- [36,75, 76,55, 72,146] # P4/16- [142,110, 192,243, 459,401] # P5/32# yolov7 backbone
backbone:# [from, number, module, args][[-1, 1, Conv, [32, 3, 1]], # 0[-1, 1, Conv, [64, 3, 2]], # 1-P1/2 [-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 2]], # 3-P2/4 [-1, 1, Conv, [64, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [64, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]], # 11[-1, 1, MP, []],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-3, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],[[-1, -3], 1, Concat, [1]], # 16-P3/8 [-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]], # 24[-1, 1, MP, []],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-3, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],[[-1, -3], 1, Concat, [1]], # 29-P4/16 [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [1024, 1, 1]], # 37[-1, 1, MP, []],[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],[-3, 1, Conv, [512, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [512, 3, 2]],[[-1, -3], 1, Concat, [1]], # 42-P5/32 [-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[[-1, -3, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [1024, 1, 1]], # 50]# yolov7 head
head:[[-1, 1, SPPCSPC, [512]], # 51[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],[37, 1, Conv, [256, 1, 1]], # route backbone P4[[-1, -2], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[[-1, -2, -3, -4, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]], # 63[-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-1, 1, nn.Upsample, [None, 2, 'nearest']],[24, 1, Conv, [128, 1, 1]], # route backbone P3[[-1, -2], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [64, 3, 1]],[[-1, -2, -3, -4, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1]], # 75[-1, 1, MP, []],[-1, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-3, 1, Conv, [128, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 2]],[[-1, -3, 63], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [128, 3, 1]],[[-1, -2, -3, -4, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]], # 88[-1, 1, MP, []],[-1, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-3, 1, Conv, [256, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 2]],[[-1, -3, 51], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]],[-2, 1, Conv, [512, 1, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[-1, 1, Conv, [256, 3, 1]],[[-1, -2, -3, -4, -5, -6], 1, Concat, [1]],[-1, 1, Conv, [512, 1, 1]], # 101[75, 1, RepConv, [256, 3, 1]],[88, 1, RepConv, [512, 3, 1]],[101, 1, RepConv, [1024, 3, 1]],[[102,103,104], 1, IDetect, [nc, anchors]], # Detect(P3, P4, P5)]
在训练阶段保持完全相同的训练参数，经过100次epoch的迭代计算之后，我们来整体对比分析模型的性能。
【Precision曲线】
精确率曲线（Precision-Recall Curve）是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的精确率性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的精确率和召回率之间的关系图来帮助我们了解模型在不同阈值下的表现。
精确率（Precision）是指被正确预测为正例的样本数占所有预测为正例的样本数的比例。召回率（Recall）是指被正确预测为正例的样本数占所有实际为正例的样本数的比例。
绘制精确率曲线的步骤如下：
使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常，当预测概率大于阈值时，样本被分类为正例，否则分类为负例。
对于每个阈值，计算相应的精确率和召回率。
将每个阈值下的精确率和召回率绘制在同一个图表上，形成精确率曲线。
根据精确率曲线的形状和变化趋势，可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。
通过观察精确率曲线，我们可以根据需求确定最佳的阈值，以平衡精确率和召回率。较高的精确率意味着较少的误报，而较高的召回率则表示较少的漏报。根据具体的业务需求和成本权衡，可以在曲线上选择合适的操作点或阈值。
精确率曲线通常与召回率曲线（Recall Curve）一起使用，以提供更全面的分类器性能分析，并帮助评估和比较不同模型的性能。
【Recall曲线】
召回率曲线（Recall Curve）是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的召回率性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的召回率和对应的精确率之间的关系图来帮助我们了解模型在不同阈值下的表现。
召回率（Recall）是指被正确预测为正例的样本数占所有实际为正例的样本数的比例。召回率也被称为灵敏度（Sensitivity）或真正例率（True Positive Rate）。
绘制召回率曲线的步骤如下：
使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常，当预测概率大于阈值时，样本被分类为正例，否则分类为负例。
对于每个阈值，计算相应的召回率和对应的精确率。
将每个阈值下的召回率和精确率绘制在同一个图表上，形成召回率曲线。
根据召回率曲线的形状和变化趋势，可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。
通过观察召回率曲线，我们可以根据需求确定最佳的阈值，以平衡召回率和精确率。较高的召回率表示较少的漏报，而较高的精确率意味着较少的误报。根据具体的业务需求和成本权衡，可以在曲线上选择合适的操作点或阈值。
召回率曲线通常与精确率曲线（Precision Curve）一起使用，以提供更全面的分类器性能分析，并帮助评估和比较不同模型的性能。
【F1值曲线】
F1值曲线是一种用于评估二分类模型在不同阈值下的性能的可视化工具。它通过绘制不同阈值下的精确率（Precision）、召回率（Recall）和F1分数的关系图来帮助我们理解模型的整体性能。
F1分数是精确率和召回率的调和平均值，它综合考虑了两者的性能指标。F1值曲线可以帮助我们确定在不同精确率和召回率之间找到一个平衡点，以选择最佳的阈值。
绘制F1值曲线的步骤如下：
使用不同的阈值将预测概率转换为二进制类别标签。通常，当预测概率大于阈值时，样本被分类为正例，否则分类为负例。
对于每个阈值，计算相应的精确率、召回率和F1分数。
将每个阈值下的精确率、召回率和F1分数绘制在同一个图表上，形成F1值曲线。
根据F1值曲线的形状和变化趋势，可以选择适当的阈值以达到所需的性能要求。
F1值曲线通常与接收者操作特征曲线（ROC曲线）一起使用，以帮助评估和比较不同模型的性能。它们提供了更全面的分类器性能分析，可以根据具体应用场景来选择合适的模型和阈值设置。
从精度层面来看：tiny模型和yolov7模型有着不小的差距，虽然在推理速度上略有优势但是考虑到精度比较低这里最终选择的还是yolov7模型。
整体训练过程中loss对比曲线如下所示：
两种模型在前期训练过程中都有波动起伏，但是到训练末期，loss都已经稳定收敛。
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文章目录 1. 什么是MVCC2. 快照读和当前读3. 复习4. MVCC实现原理之ReadView5. 总结 文章目录 1. 什么是MVCC2. 快照读和当前读3. 复习4. MVCC实现原理之ReadView5. 总结 1. 什么是MVCC 口述：MVCC其实他是解决这种读-写的情况的，当然读-写也可以用 锁来…...
基于FPGA的PID算法学习———实现PID比例控制算法
基于FPGA的PID算法学习 前言一、PID算法分析二、PID仿真分析1. PID代码2.PI代码3.P代码4.顶层5.测试文件6.仿真波形 总结 前言 学习内容：参考网站： PID算法控制 PID即：Proportional（比例）、Integral（积分&…...
Appium+python自动化（十六）- ADB命令
简介 Android 调试桥(adb)是多种用途的工具，该工具可以帮助你你管理设备或模拟器 的状态。 adb ( Android Debug Bridge)是一个通用命令行工具，其允许您与模拟器实例或连接的 Android 设备进行通信。它可为各种设备操作提供便利，如安装和调试…...
k8s从入门到放弃之Ingress七层负载
k8s从入门到放弃之Ingress七层负载 在Kubernetes（简称K8s）中，Ingress是一个API对象，它允许你定义如何从集群外部访问集群内部的服务。Ingress可以提供负载均衡、SSL终结和基于名称的虚拟主机等功能。通过Ingress，你可…...
前端导出带有合并单元格的列表
// 导出async function exportExcel(fileName "共识调整.xlsx") {// 所有数据const exportData await getAllMainData();// 表头内容let fitstTitleList [];const secondTitleList [];allColumns.value.forEach(column > {if (!column.children) {fitstTitleL…...
.Net Framework 4/C# 关键字（非常用，持续更新...）
一、is 关键字 is 关键字用于检查对象是否于给定类型兼容，如果兼容将返回 true，如果不兼容则返回 false，在进行类型转换前，可以先使用 is 关键字判断对象是否与指定类型兼容，如果兼容才进行转换，这样的转换是安全的。 例如有：首先创建一个字符串对象，然后将字符串对象隐…...
OPENCV形态学基础之二腐蚀
一.腐蚀的原理 (图1) 数学表达式：dst(x,y) erode(src(x,y)) min(x,y)src(xx,yy) 腐蚀也是图像形态学的基本功能之一，腐蚀跟膨胀属于反向操作，膨胀是把图像图像变大，而腐蚀就是把图像变小。腐蚀后的图像变小变暗淡。 腐蚀…...
云原生玩法三问：构建自定义开发环境
云原生玩法三问：构建自定义开发环境 引言 临时运维一个古董项目，无文档，无环境，无交接人，俗称三无。 运行设备的环境老，本地环境版本高，ssh不过去。正好最近对 腾讯出品的云原生 cnb 感兴趣&…...
Python ROS2【机器人中间件框架】 简介
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HashMap中的put方法执行流程（流程图）
1 put操作整体流程 HashMap 的 put 操作是其最核心的功能之一。在 JDK 1.8 及以后版本中，其主要逻辑封装在 putVal 这个内部方法中。整个过程大致如下： 初始判断与哈希计算： 首先，putVal 方法会检查当前的 table（也就…...
QT3D学习笔记——圆台、圆锥
类名作用Qt3DWindow3D渲染窗口容器QEntity场景中的实体（对象或容器）QCamera控制观察视角QPointLight点光源QConeMesh圆锥几何网格QTransform控制实体的位置/旋转/缩放QPhongMaterialPhong光照材质（定义颜色、反光等）QFirstPersonC…...