視頻演示
基於深度學習的X光骨折檢測系統演示
1. 前言
在醫學影像診斷領域,骨折的早期、準確識別對於患者治療方案制定和預後恢復至關重要。目前,骨折檢測主要依賴放射科醫生對 X 光片進行人工判讀,這不僅耗時費力,而且受醫生經驗、工作狀態及環境因素影響較大,存在一定漏診與誤診風險。隨着醫學影像數據量的快速增長,傳統人工閲片方式已難以滿足臨牀對高效率和高一致性的需求。
近年來,深度學習技術在計算機視覺領域取得了顯著進展,其中基於卷積神經網絡的目標檢測算法(如 YOLO 系列)因其檢測速度快、精度高,逐漸被引入醫學影像分析場景。YOLO 算法能夠在單次前向傳播中完成目標定位與分類,兼顧實時性與準確性,尤其適合需要在臨牀或現場快速篩查的應用。已有研究表明,將 YOLO 應用於骨折檢測可在保持較高靈敏度的同時,大幅縮短診斷時間,為急診和大規模體檢提供有力支持。然而,現有公開方案多數側重於單一圖片檢測,缺乏完整的可視化交互、批量處理、實時視頻檢測以及便捷的模型訓練與部署流程,限制了其在實際醫療環境中的推廣使用。
針對上述問題,本文設計並實現了一套 基於 YOLO 算法的 X 光骨折檢測系統。該系統不僅能夠對單張 X 光圖片進行骨折檢測,還支持視頻逐幀檢測、文件夾批量檢測以及攝像頭實時檢測,並提供直觀的可視化界面,方便醫護人員快速查看和分析結果。系統同時集成登錄與個人中心管理、檢測結果導出、語音播報提醒等功能,提升可用性與交互體驗。為進一步滿足不同應用場景需求,系統還提供無界面腳本檢測模式,便於在服務器或嵌入式設備中穩定運行。此外,配套的訓練腳本支持用户基於自有數據訓練定製化模型,涵蓋數據加載、訓練過程監控及結果可視化(如 F1 曲線、混淆矩陣等),形成從數據準備到模型應用的一體化解決方案。
本文所使用的數據集包含約 22,000 張 X 光影像,訓練與驗證集劃分合理,確保模型的泛化能力。通過實驗驗證,該系統在檢測速度與準確率上均能滿足臨牀輔助篩查的要求,具有良好的實用價值與推廣前景。
希望通過本文的介紹,能夠為醫學影像骨折檢測及相關智能診斷系統的研發提供參考,並推動深度學習技術在醫療健康領域的深入應用。
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 檢測結果保存
可以將檢測後的圖片、視頻進行保存,生成新的圖片和視頻,新生成的圖片和視頻中會帶有檢測結果的標註信息,並且還可以將所有檢測結果的數據信息保存到excel中進行,方便查看檢測結果。


2.7 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22000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0.339時,所有類別的綜合F1值達到了0.95(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0.970(97.0%),準確率非常高。
6. 源碼獲取方式
源碼獲取方式:https://www.bilibili.com/video/BV1xk2QBBEwd