視頻演示
基於深度學習的水果檢測系統演示與介紹
1. 前言
隨着計算機視覺技術的快速發展,基於深度學習的目標檢測方法在農業、食品工業及日常生活中的應用不斷拓展。水果檢測作為其中的重要場景,不僅能為採摘、分揀、銷售等環節提供自動化支持,也在智能零售、營養分析與教育教學等領域展現出廣泛價值。然而,現有水果檢測系統在應對多品類、多形態、複雜背景的實際環境時,仍面臨識別精度、檢測速度及交互便捷性等方面的挑戰。
當前主流方案多采用 YOLO 系列等單階段檢測算法,憑藉其在速度與精度間的良好平衡,成為實時檢測的熱門選擇。不少系統已實現圖片、視頻及攝像頭輸入的檢測功能,但在用户體驗上,仍存在界面參數調節不夠直觀、結果展示與統計功能分散、多場景切換不便等問題。同時,模型的訓練與使用往往依賴固定權重或單一版本,缺乏靈活的模型切換與再訓練機制,限制了系統在不同水果種類或新場景下的適應能力。在功能完整性方面,一些系統缺少用户權限管理、腳本化批量檢測及訓練流程可視化,難以滿足科研實驗與實際部署的雙重需求。
針對以上現狀,本文所介紹的水果檢測系統,嘗試在檢測性能、交互設計與功能擴展之間取得平衡:既保留 YOLO 算法的高效檢測能力,又通過直觀的參數調節、類別統計與過濾、登錄管理等模塊,提高可用性與靈活性;同時提供腳本化檢測與模型訓練工具,使系統不僅能直接應用,還可根據需求持續優化與定製。此現狀分析旨在明確當前同類系統的優勢與不足,併為後續功能闡述與技術實現提供背景和方向。
2. 項目演示
2.1 用户登錄界面
登錄界面佈局簡潔清晰,左側展示系統主題,用户需輸入用户名、密碼及驗證碼完成身份驗證後登錄系統。

2.2 新用户註冊
註冊時可自定義用户名與密碼,支持上傳個人頭像;如未上傳,系統將自動使用默認頭像完成賬號創建。

2.3 主界面佈局
主界面採用三欄結構,左側為功能操作區,中間用於展示檢測畫面,右側呈現目標詳細信息,佈局合理,交互流暢。

2.4 個人信息管理
用户可在此模塊中修改密碼或更換頭像,個人信息支持隨時更新與保存。

2.5 多模態檢測展示
系統支持圖片、視頻及攝像頭實時畫面的目標檢測。識別結果將在畫面中標註顯示,並在下方列表中逐項列出。點擊具體目標可查看其類別、置信度及位置座標等詳細信息。

2.6 多模型切換
系統內置多種已訓練模型,用户可根據實際需求靈活切換,以適應不同檢測場景或對比識別效果。

3.模型訓練核心代碼
本腳本是YOLO模型批量訓練工具,可自動修正數據集路徑為絕對路徑,從pretrained文件夾加載預訓練模型,按設定參數(100輪/640尺寸/批次8)一鍵批量訓練YOLOv5nu/v8n/v11n/v12n模型。
4. 技術棧
-
語言:Python 3.10
-
前端界面:PyQt5
-
數據庫:SQLite(存儲用户信息)
-
模型:YOLOv5、YOLOv8、YOLOv11、YOLOv12
5. YOLO模型對比與識別效果解析
5.1 YOLOv5/YOLOv8/YOLOv11/YOLOv12模型對比
基於Ultralytics官方COCO數據集訓練結果:
|
模型 |
尺寸(像素) |
mAPval 50-95 |
速度(CPU ONNX/毫秒) |
參數(M) |
FLOPs(B) |
|---|---|---|---|---|---|
|
YOLO12n |
640 |
40.6 |
- |
2.6 |
6.5 |
|
YOLO11n |
640 |
39.5 |
56.1 ± 0.8 |
2.6 |
6.5 |
|
YOLOv8n |
640 |
37.3 |
80.4 |
3.2 |
8.7 |
|
YOLOv5nu |
640 |
34.3 |
73.6 |
2.6 |
7.7 |
關鍵結論:
-
精度最高:YOLO12n(mAP 40.6%),顯著領先其他模型(較YOLOv5nu高約6.3個百分點);
-
速度最優:YOLO11n(CPU推理56.1ms),比YOLOv8n快42%,適合實時輕量部署;
-
效率均衡:YOLO12n/YOLO11n/YOLOv8n/YOLOv5nu參數量均為2.6M,FLOPs較低(YOLO12n/11n僅6.5B);YOLOv8n參數量(3.2M)與計算量(8.7B)最高,但精度優勢不明顯。
綜合推薦:
-
追求高精度:優先選YOLO12n(精度與效率兼顧);
-
需高速低耗:選YOLO11n(速度最快且精度接近YOLO12n);
-
YOLOv5nu/YOLOv8n因性能劣勢,無特殊需求時不建議首選。
5.2 數據集分析

數據集中訓練集和驗證集一共7000張圖片,數據集目標類別兩種:正常腎臟,腎結石,數據集配置代碼如下:


上面的圖片就是部分樣本集訓練中經過數據增強後的效果標註。
5.3 訓練結果

混淆矩陣顯示中識別精準度顯示是一條對角線,方塊顏色越深代表對應的類別識別的精準度越高。

F1指數(F1 Score)是統計學和機器學習中用於評估分類模型性能的核心指標,綜合了模型的精確率(Precision)和召回率(Recall),通過調和平均數平衡兩者的表現。
當置信度為0.542時,所有類別的綜合F1值達到了0.94(藍色曲線)。

mAP@0.5:是目標檢測任務中常用的評估指標,表示在交併比(IoU)閾值為0.5時計算的平均精度均值(mAP)。其核心含義是:只有當預測框與真實框的重疊面積(IoU)≥50%時,才認為檢測結果正確。
圖中可以看到綜合mAP@0.5達到了0.965(96.5%),準確率非常高。
6. 源碼獲取方式
源碼獲取方式:https://www.bilibili.com/video/BV1LxS7BAE2R