1. Yolo11簡(jiǎn)介

YOLO11 系列是 YOLO 家族中最先進(jìn)的 (SOTA)、最輕量級(jí)、最高效的模型，其表現(xiàn)優(yōu)于其前輩。它由 Ultralytics創(chuàng)建，該組織發(fā)布了YOLOv8，這是迄今為止最穩(wěn)定、使用最廣泛的 YOLO 變體YOLO11 將延續(xù) YOLO 系列的傳奇。

本教程針對(duì)目標(biāo)檢測(cè)算法yolo11的訓(xùn)練和部署到EASY-EAI-Orin-nano(RK3576)進(jìn)行說明，而數(shù)據(jù)標(biāo)注方法可以參考我們往期的文章。

2. Yolo11模型訓(xùn)練

Yolov11訓(xùn)練代碼在導(dǎo)出部分對(duì)比原版會(huì)有一些修改，建議下載我們的訓(xùn)練代碼。百度網(wǎng)盤鏈接:https://pan.baidu.com/s/1yLKZkCOVmfUlbnWbpl103A?pwd=1234, 提取碼: 1234。

2.1 數(shù)據(jù)集準(zhǔn)備

在開始yolo11訓(xùn)練前，先準(zhǔn)備好待訓(xùn)練數(shù)據(jù)，如VOC2007，下載鏈接：

http://host.robots.ox.ac.uk/pascal/VOC/voc2007/index.html

然后將VOC2007數(shù)據(jù)分成訓(xùn)練集和測(cè)試集兩個(gè)目錄，如下圖示意：

2.2 Voc轉(zhuǎn)Yolo

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后，使用data/voc_2_yolo.py腳本將Voc數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)成Yolo數(shù)據(jù)格式。轉(zhuǎn)換完成后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在原數(shù)據(jù)同級(jí)目錄的yolo_data下，如下圖示意：

2.3 訓(xùn)練參數(shù)配置

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，在配置模型的訓(xùn)練參數(shù)：data.yaml，default.yaml，yolo11.yaml.

其中：

data.yaml：為待訓(xùn)練數(shù)據(jù)和驗(yàn)證數(shù)據(jù)的路徑，以及類別數(shù)和類別名稱；

default.yaml：為yolo11訓(xùn)練參數(shù)，可自行調(diào)整模型訓(xùn)練的參數(shù)；

Yolo11.yaml：為yolo11模型結(jié)構(gòu)，在模型訓(xùn)練時(shí)，你需要修改類別數(shù)。

更多關(guān)于yolo11信息可參考：https://blog.csdn.net/qq_45972324/article/details/143892222

2.4 模型訓(xùn)練

完成上述步驟后，就可以開始訓(xùn)練模型了，打開train.py腳本，輸入data.yaml，default.yaml，yolo11.yaml路徑，如下代碼段所示：

from ultralytics import YOLO
import os

os.environ["KMP_DUPLICATE_LIB_OK"] = "TRUE"  # 程序報(bào)OMP: Hint This means...錯(cuò)誤時(shí)使用

if __name__ == '__main__':
    cfg = "./demo/voc2007/cfg/default.yaml"
    data = './demo/voc2007/cfg/data.yaml'
    weight = "./demo/voc2007/cfg/yolo11.yaml"  # pt 或 yolovx.yaml
    model = YOLO(weight)

    results = model.train(
        data=data,
        cfg=cfg
    )

執(zhí)行train.py訓(xùn)練腳本，開始模型訓(xùn)練，如下示意圖：

python train.py

注意，訓(xùn)練過程僅是為了演示流程，接下來模型預(yù)測(cè)和模型轉(zhuǎn)換的都是yolov11默認(rèn)的80類的模型。

2.5 PC端預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)

訓(xùn)練完畢后，在default.yaml文件配置的project目錄下保存訓(xùn)練過程，經(jīng)驗(yàn)證集測(cè)試的最好結(jié)果的模型。同時(shí)可以執(zhí)行模型預(yù)測(cè)，初步評(píng)估模型的效果。打開predict.py腳本，配置好模型地址和待檢測(cè)圖片，如下代碼段所示：

if __name__ == '__main__':
    random.seed(0)
    device_ = "cpu"
    imgsz = (640, 640)
    model_path = "./demo/weights/yolo11s.pt"
    img_path = "./demo/images/bus.jpg"
    is_dir = os.path.isdir(img_path)

    device = select_device(device_)
    model = YOLO(model_path)

    # 圖片預(yù)處理
    if is_dir:
        filenames = os.listdir(img_path)
        for idx, file in enumerate(filenames):
            img_file = os.path.join(img_path, file)
            im = cv2.imread(img_file)  # uint8 numpy array
            pre_img, ratio, padding = preprocess(im, device, imgsz)

            # 模型預(yù)測(cè)
            # pred = model.predict(pre_img, augment=False)[0]
            # im = draw_result(im, pred, ratio, padding)
            pred = model.predict(im, augment=False)[0]
            im = draw_result(im, pred)

            cv2.imshow("dst", im)
            cv2.waitKey()
    else:
        im = cv2.imread(img_path)  # uint8 numpy array
        pre_img, ratio, padding = preprocess(im, device, imgsz)

        # 模型預(yù)測(cè)
        # pred = model.predict(pre_img, augment=False)[0]
        # im = draw_result(im, pred, ratio, padding)
        pred = model.predict(im, augment=False)[0]
        im = draw_result(im, pred)

        cv2.imshow("dst", im)
        cv2.waitKey()

執(zhí)行腳本:

python predict.py

運(yùn)行腳本結(jié)果：

2.6 PT模型轉(zhuǎn)ONNX

在PC端執(zhí)行export.py將pt模型轉(zhuǎn)成onnx，如下代碼段所示：

from ultralytics import YOLO

if __name__ == '__main__':
    format = 'rknn' # 'torchscript', 'onnx', 'openvino', 'engine', 'coreml', 'saved_model', 'pb', 'tflite', 'edgetpu', 'tfjs', 'paddle', 'ncnn'
    weight = "./demo/weights/yolo11s.pt"  # pt 或 yolovx.yaml
    model = YOLO(weight)
    results = model.export(format = format)

3. rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換

3.1 rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換環(huán)境搭建

onnx模型需要轉(zhuǎn)換為rknn模型才能在EASY-EAI-Orin-nano運(yùn)行，所以需要先搭建rknn-toolkit模型轉(zhuǎn)換工具的環(huán)境。當(dāng)然tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet等也是通過類似的方法進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換，只是本教程onnx為例。

3.1.1 概述

模型轉(zhuǎn)換環(huán)境搭建流程如下所示：

3.1.2 下載模型轉(zhuǎn)換工具

為了保證模型轉(zhuǎn)換工具順利運(yùn)行，請(qǐng)下載網(wǎng)盤里“06.AI算法開發(fā)/01.rknn-toolkit2模型轉(zhuǎn)換工具/rknn-toolkit2-v2.3.0/docker/rknn-toolkit2-v2.3.0-cp38-docker.tar.gz”。

網(wǎng)盤下載鏈接:https://pan.baidu.com/s/1J86chdq1klKFnpCO1RCcEA?pwd=1234提取碼：1234

3.1.3 把工具移到ubuntu20.04

把下載完成的docker鏡像移到我司的虛擬機(jī)ubuntu20.04的rknn-toolkit2目錄,如下圖所示：

3.1.4 運(yùn)行模型轉(zhuǎn)換工具環(huán)境

在該目錄打開終端

執(zhí)行以下指令加載模型轉(zhuǎn)換工具docker鏡像:

docker load --input rknn-toolkit2-v2.3.0-cp38-docker.tar.gz

執(zhí)行以下指令進(jìn)入鏡像bash環(huán)境:

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb rknn-toolkit2:2.3.0-cp38 /bin/bash

現(xiàn)象如下圖所示:

輸入“python”加載python相關(guān)庫(kù)，嘗試加載rknn庫(kù)，如下圖環(huán)境測(cè)試成功:

至此，模型轉(zhuǎn)換工具環(huán)境搭建完成。

4. 模型轉(zhuǎn)換為RKNN

EASY EAI Orin-nano支持.rknn后綴的模型的評(píng)估及運(yùn)行，對(duì)于常見的tensorflow、tensroflow lite、caffe、darknet、onnx和Pytorch模型都可以通過我們提供的 toolkit 工具將其轉(zhuǎn)換至 rknn 模型，而對(duì)于其他框架訓(xùn)練出來的模型，也可以先將其轉(zhuǎn)至 onnx 模型再轉(zhuǎn)換為 rknn 模型。模型轉(zhuǎn)換操作流程入下圖所示：

4.1 模型轉(zhuǎn)換Demo下載

下載百度網(wǎng)盤鏈接：https://pan.baidu.com/s/1IiOeH15nYrNu8k1LkyFoVQ?pwd=1234 提取碼：1234。把 yolov11_model_convert.tar.bz2和quant_dataset.zip解壓到虛擬機(jī)，如下圖所示:

4.2 進(jìn)入模型轉(zhuǎn)換工具docker環(huán)境

執(zhí)行以下指令把工作區(qū)域映射進(jìn)docker鏡像，其中/home/developer/rknn-toolkit2/model_convert為工作區(qū)域，/test為映射到docker鏡像，/dev/bus/usb:/dev/bus/usb為映射usb到docker鏡像：

docker run -t -i --privileged -v /dev/bus/usb:/dev/bus/usb -v /home/developer/rknn-toolkit2/model_convert:/test rknn-toolkit2:2.3.0-cp38 /bin/bash

執(zhí)行成功如下圖所示:

4.3 模型轉(zhuǎn)換操作說明

4.3.1 模型轉(zhuǎn)換Demo目錄結(jié)構(gòu)

模型轉(zhuǎn)換測(cè)試Demo由yolov11_model_convert和quant_dataset組成。yolov11_model_convert存放軟件腳本，quant_dataset存放量化模型所需的數(shù)據(jù)。如下圖所示:

Yolov11_model_convert文件夾存放以下內(nèi)容，如下圖所示：

4.3.2 生成量化圖片列表

在docker環(huán)境切換到模型轉(zhuǎn)換工作目錄:

cd /test/yolov11_model_convert

如下圖所示:

執(zhí)行g(shù)en_list.py生成量化圖片列表:

python gen_list.py

命令行現(xiàn)象如下圖所示:

生成“量化圖片列表”如下文件夾所示:

4.3.3 onnx模型轉(zhuǎn)換為rknn模型

rknn_convert.py腳本默認(rèn)進(jìn)行int8量化操作，腳本代碼清單如下所示：

import sys
from rknn.api import RKNN

ONNX_MODEL = 'yolov11s.onnx'
DATASET = './pic_path.txt'
RKNN_MODEL = './yolov11s_rk3576.rknn'
QUANTIZE_ON = True


if __name__ == '__main__':

    # Create RKNN object
    rknn = RKNN(verbose=False)

    # Pre-process config
    print('--> Config model')
    rknn.config(mean_values=[[0, 0, 0]], std_values=[
                    [255, 255, 255]], target_platform='rk3576')
    print('done')

    # Load model
    print('--> Loading model')
    ret = rknn.load_onnx(model=ONNX_MODEL)
    if ret != 0:
        print('Load model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Build model
    print('--> Building model')
    ret = rknn.build(do_quantization=QUANTIZE_ON, dataset=DATASET)
    if ret != 0:
        print('Build model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Export rknn model
    print('--> Export rknn model')
    ret = rknn.export_rknn(RKNN_MODEL)
    if ret != 0:
        print('Export rknn model failed!')
        exit(ret)
    print('done')

    # Release
    rknn.release()

把onnx模型yolov11s.onnx放到y(tǒng)olov11_model_convert目錄(后續(xù)用戶使用自己的模型的時(shí)候，替換掉對(duì)應(yīng)的onnx即可)，并執(zhí)行rknn_convert.py腳本進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換：

python rknn_convert.py

生成模型如下圖所示，此模型可以在rknn環(huán)境和EASY EAI Orin-nano環(huán)境運(yùn)行：

5. 模型部署示例

5.1 模型部署示例介紹

本小節(jié)展示yolo11模型的在EASY EAI Orin-nano的部署過程，本章章節(jié)使用的yolo11s.rknn模型的是由Ultralytics官方提供的yolo11s.pt轉(zhuǎn)換而來。

5.2 源碼下載以及例程編譯

下載yolo11 C Demo示例文件。

百度網(wǎng)盤鏈接: https://pan.baidu.com/s/1B5GSc48RjQmZijUDLhB1iA?pwd=1234 ,提取碼: 1234。

下載程序包移至ubuntu環(huán)境后，執(zhí)行以下指令解壓：

tar -xvf yolov11_detect_C_demo.tar.bz2

下載解壓后如下圖所示:

通過adb接口連接EASY-EAI-Orin-nano,，連接方式如下圖所示:

接下來需要通過adb把源碼傳輸?shù)桨蹇ㄉ?，先切換目錄然后執(zhí)行以下指令：

cd ~/rknn-toolkit2
adb push yolov11_detect_C_demo/ /userdata

登錄到板子切換到例程目錄執(zhí)行編譯操作：

adb shell
cd /userdata/yolov11_detect_C_demo
chmod 777 build.sh
./build.sh

5.3 開發(fā)板執(zhí)行yolov11目標(biāo)檢測(cè)算法

編譯成功后切換到可執(zhí)行程序目錄，如下所示：

cd /userdata/yolov11_detect_C_demo/yolov11_detect_demo_release

運(yùn)行例程命令如下所示：

chmod 777 yolov11_detect_demo
./yolov11_detect_demo yolov11s_rk3576.rknn bus.jpg

執(zhí)行結(jié)果如下圖所示,yolov11s算法執(zhí)行時(shí)間為47ms：

退出板卡環(huán)境，取回測(cè)試圖片:

exit
adb pull /userdata/yolov11_detect_C_demo/yolov11_detect_demo_release/results.jpg .

測(cè)試結(jié)果如下圖所示:

至此，yolov11目標(biāo)檢測(cè)例程已成功在板卡運(yùn)行。

6. 資料下載

審核編輯 黃宇