視頻演示
基於深度學習的玉米蟲害檢測系統
1. 前言
大家好,歡迎來到Coding茶水間!
今天我們要聊的,是一個既貼近農業實際需求、又充滿技術巧思的成品項目——基於YOLO算法的玉米蟲害檢測系統。在正式展開前,不妨先聊聊我們當下的背景:隨着全球糧食安全需求的攀升,玉米作為主糧作物之一,其生長週期中的蟲害問題始終是農户與科研人員的“心頭大患”。傳統蟲害檢測依賴人工巡查,不僅效率低、漏檢率高,更難以應對大規模種植場景下的實時監測需求;而近年來,計算機視覺與深度學習技術的突破,為這一痛點提供了智能化解決方案——目標檢測算法(如YOLO系列)憑藉“快而準”的特性,正逐步成為農業病蟲害檢測的核心工具。
而我們團隊深耕計算機視覺領域多年,業務覆蓋Python與MATLAB開發,聚焦目標檢測、圖像分類與識別、圖像分割增強,以及深度學習算法的復現與改進,尤其擅長將前沿技術轉化為可落地的行業應用。此次推出的玉米蟲害檢測系統,正是我們在“技術落地”方向上的又一次實踐——它不僅是一套能精準識別黏蟲、亞洲玉米螟、棉鈴蟲三類主要玉米蟲害的智能工具,更通過模塊化界面設計、多場景適配(圖片/視頻/批量/實時檢測)、靈活的模型切換與結果可視化功能,讓複雜的AI檢測變得“易操作、可解釋、能複用”。
值得一提的是,這並非“實驗室demo”,而是經過實戰打磨的成品系統:從支持自定義模型訓練的腳本,到帶登錄/個人中心的管理功能,再到檢測結果的多格式導出(圖片/視頻/表格),我們既考慮了農户或基層農技人員的實際使用習慣,也為有定製化需求的客户預留了擴展空間(如調整檢測類別、優化模型性能等)。接下來,就讓我們通過界面演示與功能拆解,看看這套系統如何用“代碼+算法”為玉米種植裝上“智能蟲眼”。

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,並且帶有語音播報提醒,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3500+張圖片,數據集目標類別3種,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0.353時,所有類別的綜合F1值達到了0.80(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0.839(83.9%),準確率非常高。
6. 源碼獲取方式
源碼獲取方式:https://www.bilibili.com/video/BV148r5BWECC

