摘要：行人車輛檢測(cè)與計(jì)數(shù)系統(tǒng)用于交通路口行人及車輛檢測(cè)計(jì)數(shù)，道路人流量、車流量智能監(jiān)測(cè)，方便記錄、顯示、查看和保存檢測(cè)結(jié)果。本文詳細(xì)介紹行人車輛檢測(cè)，在介紹算法原理的同時(shí)，給出Python的實(shí)現(xiàn)代碼、PyQt的UI界面以及訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。在界面中可以選擇各種行人車輛圖片、視頻進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別與計(jì)數(shù)；可對(duì)圖像中存在的多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別分類。博文提供了完整的Python代碼和使用教程，適合新入門(mén)的朋友參考，完整代碼資源文件請(qǐng)轉(zhuǎn)至文末的下載鏈接。

完整代碼下載：https://mbd.pub/o/bread/ZJaXlJ5w

參考視頻演示：https://www.bilibili.com/video/BV1mT411r7hq/

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前言

????????行人車輛檢測(cè)是近年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，同時(shí)也是目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域中的難點(diǎn)。其目的是識(shí)別和定位圖像中存在的行人，在許多領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。交通安全方面，無(wú)人駕駛汽車通過(guò)提前檢測(cè)到行人及時(shí)避讓來(lái)避免交通事故的發(fā)生；安防保護(hù)方面，通過(guò)行人檢測(cè)來(lái)防止可疑人員進(jìn)入；公共場(chǎng)所管理方面，通過(guò)行人和車輛檢測(cè)統(tǒng)計(jì)人流量、車流量數(shù)據(jù)，優(yōu)化人力物力等資源的分配。

????????考慮對(duì)交通路口行人車輛的檢測(cè)很多，前面博主也發(fā)布過(guò)實(shí)時(shí)車輛行人多目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤系統(tǒng)-上篇（UI界面清新版，Python代碼）和基于深度學(xué)習(xí)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)（MATLAB代碼，含GUI界面）等博文。近期我想到可以將模型識(shí)別到的行人、小汽車、卡車、自行車、公交、摩托車等進(jìn)行計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)，觀測(cè)畫(huà)面中各種類型車輛的數(shù)目。系統(tǒng)對(duì)于圖片、視頻和攝像頭捕獲的實(shí)時(shí)畫(huà)面，檢測(cè)畫(huà)面中的行人及車輛并統(tǒng)計(jì)數(shù)目，系統(tǒng)支持結(jié)果記錄、展示和保存，每次檢測(cè)的結(jié)果記錄在表格中，另外采用登錄注冊(cè)進(jìn)行用戶管理。對(duì)此這里給出博主設(shè)計(jì)的新款界面，以前都是淺色系背景，這回弄了個(gè)深色背景，功能也可以滿足圖片、視頻和攝像頭的識(shí)別檢測(cè)，希望大家可以喜歡，初始界面如下圖：

????????檢測(cè)類別時(shí)的界面截圖（點(diǎn)擊圖片可放大）如下圖，可識(shí)別畫(huà)面中存在的多個(gè)類別并計(jì)數(shù)，也可開(kāi)啟攝像頭或視頻檢測(cè)：

???????? 詳細(xì)的功能演示效果參見(jiàn)博主的B站視頻或下一節(jié)的動(dòng)圖演示，覺(jué)得不錯(cuò)的朋友敬請(qǐng)點(diǎn)贊、關(guān)注加收藏！系統(tǒng)UI界面的設(shè)計(jì)工作量較大，界面美化更需仔細(xì)雕琢，大家有任何建議或意見(jiàn)和可在下方評(píng)論交流。

1.?效果演示

????????系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)上采用了許多美化技巧，首先我們還是通過(guò)動(dòng)圖看一下系統(tǒng)的效果，主要實(shí)現(xiàn)的功能是對(duì)圖片、視頻和攝像頭畫(huà)面中的行人車輛進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別的結(jié)果可視化顯示在界面和圖像中，另外提供多個(gè)行人車輛的顯示選擇功能，演示效果如下。

（一）系統(tǒng)介紹

????????行人車輛檢測(cè)與計(jì)數(shù)系統(tǒng)主要用于日常道路行人及車輛等目標(biāo)的智能監(jiān)測(cè)，對(duì)路口常見(jiàn)的目標(biāo)包括行人、小汽車、卡車、公交、自行車、摩托車等目標(biāo)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以方便對(duì)交通情況分析；系統(tǒng)提供登錄注冊(cè)功能，可進(jìn)行用戶管理；能夠有效識(shí)別圖片、視頻等文件形式，檢測(cè)目標(biāo)位置、類別并統(tǒng)計(jì)各類別計(jì)數(shù)結(jié)果；可開(kāi)啟攝像頭實(shí)時(shí)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)路口行人車輛數(shù)目，支持結(jié)果記錄、展示和保存。

（二）主要特點(diǎn)

???????? （1）YOLO v5算法實(shí)現(xiàn)，模型一鍵切換更新；
???????? （2）檢測(cè)圖片、視頻等圖像中的各目標(biāo)數(shù)目；
???????? （3）攝像頭監(jiān)控實(shí)時(shí)檢測(cè)，便攜展示、記錄和保存；
???????? （4）支持用戶登錄、注冊(cè)，檢測(cè)結(jié)果可視化功能；
???????? （5）提供數(shù)據(jù)集和訓(xùn)練代碼可重新訓(xùn)練；

（三）用戶注冊(cè)登錄界面

????????這里設(shè)計(jì)了一個(gè)登錄界面，可以注冊(cè)賬號(hào)和密碼，然后進(jìn)行登錄。這里的登錄比較簡(jiǎn)單，提供一個(gè)從登錄到主界面的跳轉(zhuǎn)功能，并沒(méi)有涉及數(shù)據(jù)庫(kù)等操作。

（四）選擇圖片識(shí)別

????????系統(tǒng)主界面可以選擇圖片文件進(jìn)行識(shí)別，點(diǎn)擊圖片選擇按鈕圖標(biāo)選擇圖片后，顯示所有識(shí)別的結(jié)果，可通過(guò)下拉選框查看單個(gè)結(jié)果，以便單獨(dú)顯示某一特定目標(biāo)。本功能的界面展示如下圖所示：

（五）視頻識(shí)別效果展示

????????若需識(shí)別一段視頻中的行人及車輛，這里可以點(diǎn)擊視頻按鈕可選擇待檢測(cè)的視頻，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)解析視頻逐幀識(shí)別交通道路，并將人流量、車流量的結(jié)果記錄在下方表格中，效果如下圖所示：

（六）攝像頭檢測(cè)效果展示

????????在真實(shí)場(chǎng)景中，我們往往利用道路的攝像頭獲取實(shí)時(shí)畫(huà)面，同時(shí)需要對(duì)畫(huà)面中的行人及車輛進(jìn)行識(shí)別，因此本文考慮到此項(xiàng)功能。如下圖所示，點(diǎn)擊攝像頭按鈕后系統(tǒng)進(jìn)入準(zhǔn)備狀態(tài)，系統(tǒng)顯示實(shí)時(shí)畫(huà)面并開(kāi)始檢測(cè)畫(huà)面中的行人及車輛，識(shí)別結(jié)果展示如下圖：

2.?算法原理與數(shù)據(jù)集

（一）YOLOv5算法

????????從最終效果來(lái)看YOLOv5已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)秀，是發(fā)展的比較完備、使用比較廣泛的一個(gè)版本；而更重要的是YOLOv5的調(diào)用、訓(xùn)練和預(yù)測(cè)都十分方便。YOLOv5的另一個(gè)特點(diǎn)就是它為不同的設(shè)備需求和不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了大小和參數(shù)數(shù)量不同的網(wǎng)絡(luò)。

????????（1）主干部分：使用了Focus網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具體操作是在一張圖片中每隔一個(gè)像素拿到一個(gè)值，這個(gè)時(shí)候獲得了四個(gè)獨(dú)立的特征層，然后將四個(gè)獨(dú)立的特征層進(jìn)行堆疊，此時(shí)寬高信息就集中到了通道信息，輸入通道擴(kuò)充了四倍。該結(jié)構(gòu)在YoloV5第5版之前有所應(yīng)用，最新版本中未使用。

????????（2）數(shù)據(jù)增強(qiáng)：Mosaic數(shù)據(jù)增強(qiáng)、Mosaic利用了四張圖片進(jìn)行拼接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中增強(qiáng)，根據(jù)論文所說(shuō)其擁有一個(gè)巨大的優(yōu)點(diǎn)是豐富檢測(cè)物體的背景！且在BN計(jì)算的時(shí)候一下子會(huì)計(jì)算四張圖片的數(shù)據(jù)！

????????（3）多正樣本匹配：在之前的Yolo系列里面，在訓(xùn)練時(shí)每一個(gè)真實(shí)框?qū)?yīng)一個(gè)正樣本，即在訓(xùn)練時(shí)，每一個(gè)真實(shí)框僅由一個(gè)先驗(yàn)框負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)。YoloV5中為了加快模型的訓(xùn)練效率，增加了正樣本的數(shù)量，在訓(xùn)練時(shí)，每一個(gè)真實(shí)框可以由多個(gè)先驗(yàn)框負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)。

????????下圖是YoloV5經(jīng)過(guò)非極大值抑制在COCO數(shù)據(jù)集上的人、車圖片測(cè)試結(jié)果。

（二）行人車輛數(shù)據(jù)集

????????這里我們使用的行人車輛數(shù)據(jù)集，是從COCO和VOC數(shù)據(jù)集中抽取的包含行人、小汽車、卡車、公交、自行車、摩托車等類別的圖像數(shù)據(jù)，每張圖片除包括類別標(biāo)簽外，還有一個(gè)標(biāo)注的物體邊框（Bounding Box）。組成的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集包含2856張圖片，驗(yàn)證集1343張圖片，共計(jì)4199張圖片。

????????每張圖像均提供了圖像類標(biāo)記信息，圖像中行人及車輛的bounding box，行人及車輛的關(guān)鍵part信息，以及行人及車輛的屬性信息，數(shù)據(jù)集并解壓后得到如下的圖片。

3.?行人車輛檢測(cè)與計(jì)數(shù)系統(tǒng)

（一）訓(xùn)練過(guò)程

????????數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備好，接下來(lái)可執(zhí)行訓(xùn)練程序，首先要安裝本系統(tǒng)所需的依賴庫(kù)，配置一個(gè)Python3.8然后按照requirements.txt里面的依賴裝環(huán)境就可以運(yùn)行了。

????????YOLOv5是通過(guò)yaml格式的配置文件來(lái)找到對(duì)應(yīng)的訓(xùn)練測(cè)試數(shù)據(jù)，因此在訓(xùn)練前需要對(duì)該文件進(jìn)行簡(jiǎn)單配置。這里我們?yōu)榇藬?shù)據(jù)集配置好的yaml文件如下所示：

????????我們可以在終端輸入如下命令進(jìn)行訓(xùn)練，當(dāng)然也可以直接點(diǎn)擊train.py運(yùn)行。

（二）行人車輛預(yù)測(cè)

????????在訓(xùn)練完成后得到最佳模型，接下來(lái)我們將幀圖像輸入到這個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而得到預(yù)測(cè)結(jié)果，預(yù)測(cè)方法（predict.py）部分的代碼如下所示。

????????得到預(yù)測(cè)結(jié)果我們便可以將幀圖像中的行人車輛框出，然后在圖片上用opencv繪圖操作，輸出行人車輛的的類別及行人車輛的預(yù)測(cè)分?jǐn)?shù)。以下是讀取一個(gè)行人車輛圖片并進(jìn)行檢測(cè)的腳本，首先將圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理后送predict進(jìn)行檢測(cè)，然后計(jì)算標(biāo)記框的位置并在圖中標(biāo)注出來(lái)。

????????跑通了這個(gè)預(yù)測(cè)程序，我們可以將其封裝到界面中，利用PyQt5設(shè)計(jì)一個(gè)UI界面，在運(yùn)行圖片、視頻檢測(cè)時(shí)調(diào)用這個(gè)方法。博主對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)測(cè)試，最終開(kāi)發(fā)出一版流暢得到清新界面，就是博文演示部分的展示，完整的UI界面、測(cè)試圖片視頻、代碼文件，以及Python離線依賴包（方便安裝運(yùn)行，也可自行配置環(huán)境），均已打包上傳，感興趣的朋友可以通過(guò)參考文章里面給出的下載鏈接或B站視頻簡(jiǎn)介處的下載鏈接獲取。

下載鏈接

????若您想獲得博文中涉及的實(shí)現(xiàn)完整全部程序文件（包括測(cè)試圖片、視頻，py, UI文件等，如下圖），這里已打包上傳至博主的面包多平臺(tái)，見(jiàn)可參考博客與視頻，已將所有涉及的文件同時(shí)打包到里面，點(diǎn)擊即可運(yùn)行，完整文件截圖如下：

????在文件夾下的資源顯示如下，下面的鏈接中也給出了Python的離線依賴包，讀者可在正確安裝Anaconda和Pycharm軟件后，復(fù)制離線依賴包至項(xiàng)目目錄下進(jìn)行安裝，離線依賴的使用詳細(xì)演示也可見(jiàn)本人B站視頻：win11從頭安裝軟件和配置環(huán)境運(yùn)行深度學(xué)習(xí)項(xiàng)目、Win10中使用pycharm和anaconda進(jìn)行python環(huán)境配置教程。

注意：該代碼采用Pycharm+Python3.8開(kāi)發(fā)，經(jīng)過(guò)測(cè)試能成功運(yùn)行，運(yùn)行界面的主程序?yàn)閞unMain.py和LoginUI.py，測(cè)試圖片腳本可運(yùn)行testPicture.py，測(cè)試視頻腳本可運(yùn)行testVideo.py。為確保程序順利運(yùn)行，請(qǐng)按照requirements.txt配置Python依賴包的版本。Python版本：3.8，請(qǐng)勿使用其他版本，詳見(jiàn)requirements.txt文件；

完整資源中包含數(shù)據(jù)集及訓(xùn)練代碼，環(huán)境配置與界面中文字、圖片、logo等的修改方法請(qǐng)見(jiàn)視頻，項(xiàng)目完整文件下載請(qǐng)見(jiàn)以下給出：???

完整代碼下載：https://mbd.pub/o/bread/ZJaXlJ5w

參考視頻演示：https://www.bilibili.com/video/BV1mT411r7hq/

離線依賴庫(kù)下載鏈接：https://pan.baidu.com/s/1hW9z9ofV1FRSezTSj59JSg?pwd=oy4n?（提取碼：oy4n ）

界面中文字、圖標(biāo)和背景圖修改方法：

在Qt Designer中可以徹底修改界面的各個(gè)控件及設(shè)置，然后將ui文件轉(zhuǎn)換為py文件即可調(diào)用和顯示界面。如果只需要修改界面中的文字、圖標(biāo)和背景圖的，可以直接在ConfigUI.config文件中修改，步驟如下：
（1）打開(kāi)UI_rec/tools/ConfigUI.config文件，若亂碼請(qǐng)選擇GBK編碼打開(kāi)。
（2）如需修改界面文字，只要選中要改的字符替換成自己的就好。
（3）如需修改背景、圖標(biāo)等，只需修改圖片的路徑。例如，原文件中的背景圖設(shè)置如下：

可修改為自己的名為background2.png圖片（位置在UI_rec/icons/文件夾中），可將該項(xiàng)設(shè)置如下即可修改背景圖：

結(jié)束語(yǔ)

????????由于博主能力有限，博文中提及的方法即使經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，也難免會(huì)有疏漏之處。希望您能熱心指出其中的錯(cuò)誤，以便下次修改時(shí)能以一個(gè)更完美更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉幼?，呈現(xiàn)在大家面前。同時(shí)如果有更好的實(shí)現(xiàn)方法也請(qǐng)您不吝賜教。