基于YOLOv8的无人机航拍树木目标检测系统|精准识别【含完整训练源码+部署教程】

简介: 本项目基于YOLOv8构建了一个支持无人机航拍图像的棕榈树目标检测系统,兼具高精度识别能力与友好的图形化交互界面。通过结合PyQt5,实现了图片、视频、摄像头等多种输入方式的检测体验,极大提升了项目的实用性与可扩展性。

源码包含:完整YOLOv8训练代码+数据集(带标注)+权重文件+直接可允许检测的yolo检测程序+直接部署教程/训练教程

项目摘要

🌳 本项目基于YOLOv8构建,专注于对无人机航拍图像中的棕榈树等树木目标进行高效检测,适用于林业监测、生态研究等多种场景。

本项目融合了 YOLOv8目标检测框架PyQt5图形界面交互系统,可实现对静态图像、图像文件夹、视频及摄像头画面的多种输入方式的检测任务。模型针对“棕榈树”类别进行了定制化训练,检测效果稳定、响应迅速。

项目特点如下:

  • 🎯 支持 1类目标检测(棕榈树)
  • 🖼 支持多种输入源:单张图、文件夹、视频流、摄像头
  • 🧠 内置高性能YOLOv8推理引擎
  • 🖥 提供PyQt5图形化界面,便于部署与展示
  • 🧰 附赠:完整YOLOv8训练脚本、数据标注模板、模型推理代码及打包教程

前言

随着无人机在林业、环保与遥感领域的广泛应用,如何高效地从航拍图像中识别关键目标(如棕榈树)成为研究热点。YOLOv8作为最新一代目标检测算法,具备高精度与高速性能,非常适合部署在边缘设备或资源受限场景下。

本项目以YOLOv8为基础,构建了一套完整的无人机航拍图像树木识别系统,并提供可视化界面与部署指南,适用于科研与工业场景。

一、软件核心功能介绍及效果演示

功能名称 功能说明
图像检测 支持单张图像或图像批量导入,检测棕榈树并框出位置
视频流检测 加载本地或实时视频,自动识别帧中目标
摄像头实时检测 调用本地摄像头进行实时识别(支持外接无人机图传)
GUI图形界面操作 内置PyQt5界面,支持一键加载图像/视频、切换检测模式
模型权重加载与切换 默认加载预训练模型,可自定义替换为自训练模型
检测结果导出 支持检测结果图片保存与坐标输出(用于后处理或数据分析)

二、软件效果演示

为了直观展示本系统基于 YOLOv8 模型的检测能力,我们设计了多种操作场景,涵盖静态图片、批量图片、视频以及实时摄像头流的检测演示。

(1)单图片检测演示

用户点击“选择图片”,即可加载本地图像并执行检测:

image.png


(2)多文件夹图片检测演示

用户可选择包含多张图像的文件夹,系统会批量检测并生成结果图。
image.png


(3)视频检测演示

支持上传视频文件,系统会逐帧处理并生成目标检测结果,可选保存输出视频:

image.png


(4)摄像头检测演示

实时检测是系统中的核心应用之一,系统可直接调用摄像头进行检测。由于原理和视频检测相同,就不重复演示了。

image-20250801213936409


(5)保存图片与视频检测结果

用户可通过按钮勾选是否保存检测结果,所有检测图像自动加框标注并保存至指定文件夹,支持后续数据分析与复审。

image-20250801213956788

三、模型的训练、评估与推理

YOLOv8是Ultralytics公司发布的新一代目标检测模型,采用更轻量的架构、更先进的损失函数(如CIoU、TaskAlignedAssigner)与Anchor-Free策略,在COCO等数据集上表现优异。
其核心优势如下:

  • 高速推理,适合实时检测任务
  • 支持Anchor-Free检测
  • 支持可扩展的Backbone和Neck结构
  • 原生支持ONNX导出与部署

3.1 YOLOv8的基本原理

YOLOv8 是 Ultralytics 发布的新一代实时目标检测模型,具备如下优势:

  • 速度快:推理速度提升明显;
  • 准确率高:支持 Anchor-Free 架构;
  • 支持分类/检测/分割/姿态多任务
  • 本项目使用 YOLOv8 的 Detection 分支,训练时每类表情均标注为独立目标。

YOLOv8 由Ultralytics 于 2023 年 1 月 10 日发布,在准确性和速度方面具有尖端性能。在以往YOLO 版本的基础上,YOLOv8 引入了新的功能和优化,使其成为广泛应用中各种物体检测任务的理想选择。

image-20250526165954475

YOLOv8原理图如下:

image-20250526170118103

3.2 数据集准备与训练

采用 YOLO 格式的数据集结构如下:

dataset/
├── images/
│   ├── train/
│   └── val/
├── labels/
│   ├── train/
│   └── val/

每张图像有对应的 .txt 文件,内容格式为:

4 0.5096721233576642 0.352838390077821 0.3947600423357664 0.31825755058365757

分类包括(可自定义):

image-20250801214037923

3.3. 训练结果评估

训练完成后,将在 runs/detect/train 目录生成结果文件,包括:

  • results.png:损失曲线和 mAP 曲线;
  • weights/best.pt:最佳模型权重;
  • confusion_matrix.png:混淆矩阵分析图。

若 mAP@0.5 达到 90% 以上,即可用于部署。

在深度学习领域,我们通常通过观察损失函数下降的曲线来评估模型的训练状态。YOLOv8训练过程中,主要包含三种损失:定位损失(box_loss)、分类损失(cls_loss)和动态特征损失(dfl_loss)。训练完成后,相关的训练记录和结果文件会保存在runs/目录下,具体内容如下:

image-20250801214103106

3.4检测结果识别

使用 PyTorch 推理接口加载模型:

import cv2
from ultralytics import YOLO
import torch
from torch.serialization import safe_globals
from ultralytics.nn.tasks import DetectionModel

# 加入可信模型结构
safe_globals().add(DetectionModel)

# 加载模型并推理
model = YOLO('runs/detect/train/weights/best.pt')
results = model('test.jpg', save=True, conf=0.25)

# 获取保存后的图像路径
# 默认保存到 runs/detect/predict/ 目录
save_path = results[0].save_dir / results[0].path.name

# 使用 OpenCV 加载并显示图像
img = cv2.imread(str(save_path))
cv2.imshow('Detection Result', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

预测结果包含类别、置信度、边框坐标等信息。

image-20250801214149615

四.YOLOV8+YOLOUI完整源码打包

本文涉及到的完整全部程序文件:包括python源码、数据集、训练代码、UI文件、测试图片视频等(见下图),获取方式见【4.2 完整源码下载】:

4.1 项目开箱即用

作者已将整个工程打包。包含已训练完成的权重,读者可不用自行训练直接运行检测。

运行项目只需输入下面命令。

python main.py

读者也可自行配置训练集,或使用打包好的数据集直接训练。

自行训练项目只需输入下面命令。

yolo detect train data=datasets/expression/loopy.yaml model=yolov8n.yaml pretrained=yolov8n.pt epochs=100 batch=16 lr0=0.001

4.2 完整源码

至项目实录视频下方获取:https://www.bilibili.com/video/BV1EChWzFEKo/

包含:

📦完整项目源码

📦 预训练模型权重

🗂️ 数据集地址(含标注脚本)

总结

本项目基于YOLOv8构建了一个支持无人机航拍图像的棕榈树目标检测系统,兼具高精度识别能力与友好的图形化交互界面。通过结合PyQt5,实现了图片、视频、摄像头等多种输入方式的检测体验,极大提升了项目的实用性与可扩展性。

项目亮点如下:

  • ✅ 使用最新YOLOv8架构,模型推理更快更准;
  • ✅ 聚焦棕榈树目标检测,适用于林业普查与生态监测;
  • ✅ 附带完整的训练代码、数据集与部署流程,开箱即用
  • ✅ 支持GUI图形界面操作,非技术用户也能轻松使用;
  • ✅ 模型可扩展至多类检测,适配其他林业目标识别任务。

🎯 适用场景

  • 无人机林业巡检;
  • 农林生态遥感分析;
  • 智能农业信息采集;
  • 教学科研、深度学习项目实践等。
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