c++调用yolov4模型进行目标检测-使用opencv4.4.0

前言

最近刚出的opencv4.4.0也支持了yolov4，便尝试用opencv调用yolov4进行检测，做个记录。当然，yolov3、yolov4-tiny等也能调用，只需修改加载的cfg和weight文件就行。如果想使用GPU加速的话，需要安装opencv的GPU版，可以参考：ubuntu下安装opencv，并配置DNN模块使用CUDA加速

下载

1、yolov4权重

地址：百度网盘
提取码：2zfk

2、源码

代码我放到github上了，看这里

步骤

最近在做一个项目，其中把yolov4检测部分封装成了一个Detection类，下面的代码是从中分出来的修改的，先给出成员变量：

	//图像属性
	int m_width;			//图像宽度
	int m_height;			//图像高度
	//网络处理相关
	Net m_model;			//网络模型
	Mat m_frame;			//每一帧
	Mat m_blob;				//从每一帧创建一个4D的blob用于网络输入
	vector<Mat> m_outs;		//网络输出
	vector<float> m_confs;	//置信度
	vector<Rect> m_boxes;	//检测框左上角坐标、宽、高
	vector<int> m_classIds;	//类别id
	vector<int> m_perfIndx;	//非极大阈值处理后边界框的下标
	//检测超参数
    int m_inpWidth;			//网络输入图像宽度
	int m_inpHeight;		//网络输入图像高度
	float m_confThro;		//置信度阈值
	float m_NMSThro;		//NMS非极大抑制阈值
	vector<string> m_classes; //类别名称

1、网络加载

首先需要对yolov4进行加载，包括配置文件、模型权重、检测类别名称，即加载yolov4.cfg，yolov4.weights，coco.names三个文件。

//读取网络模型和类别
void Detection::ReadModel()
{
     	
	string classesFile = "./yolo/coco.names";
    String modelConfig = "./yolo/yolov4.cfg";
    String modelWeights = "./yolo/yolov4.weights";
    //加载类别名
	ifstream ifs(classesFile.c_str());
	string line;
	while (getline(ifs, line)) m_classes.push_back(line);
	//加载网络模型
	m_model = readNetFromDarknet(modelConfig, modelWeights);
	//OPENCL
	m_model.setPreferableBackend(DNN_BACKEND_OPENCV);
	m_model.setPreferableTarget(DNN_TARGET_OPENCL);
	//GPU
	// m_model.setPreferableBackend(DNN_BACKEND_CUDA);
	// m_model.setPreferableTarget(DNN_TARGET_CUDA);
}

2、检测整体过程

//检测过程
bool Detection::Detecting(Mat frame)
{
     
    m_frame = frame.clone();

	//创建4D的blob用于网络输入
	blobFromImage(m_frame, m_blob, 1 / 255.0,Size(m_inpWidth, m_inpHeight), Scalar(0, 0, 0), true, false);

	//设置网络输入
	m_model.setInput(m_blob);

	//前向预测得到网络输出，forward需要知道输出层，这里用了一个函数找到输出层
	m_model.forward(m_outs, GetOutputsNames());

	//使用非极大抑制NMS删除置信度较低的边界框
	PostProcess();

    //画检测框
    Drawer();

	return true;
}

3、获取输出层名称

//获取网络输出层名称
vector<String> Detection::GetOutputsNames()
{
     
	static vector<String> names;
	if (names.empty())
	{
     
		//得到输出层索引号
		vector<int> outLayers = m_model.getUnconnectedOutLayers();
		
		//得到网络中所有层名称
		vector<String> layersNames = m_model.getLayerNames();
		
		//获取输出层名称
		names.resize(outLayers.size());
		for (int i = 0; i < outLayers.size(); ++i)
			names[i] = layersNames[outLayers[i] - 1];
	}
	return names;
}

4、对网络输出进行处理

主要是得出目标类别、置信度、检测框信息，被分别存到m_classIds、m_confs、m_boxes中，然后通过NMS找出每个目标最佳检测框的下标。

//使用非极大抑制NMS去除置信度较低的边界框
void Detection::PostProcess()
{
     
	for (int num = 0; num < m_outs.size(); num++)
	{
     
		Point Position;
		double confidence;

		//得到每个输出的数据
		float* data = (float*)m_outs[num].data;
		for (int j = 0; j < m_outs[num].rows; j++, data += m_outs[num].cols)
		{
     
			//得到该输出的所有类别的
			Mat scores = m_outs[num].row(j).colRange(5, m_outs[num].cols);

			//获取最大置信度对应的值和位置
			minMaxLoc(scores, 0, &confidence, 0, &Position);
			
			//对置信度大于阈值的边界框进行相关计算和保存
			if (confidence > m_confThro)
			{
     
				//data[0],data[1],data[2],data[3]都是相对于原图像的比例
				int centerX = (int)(data[0] * m_width);
				int centerY = (int)(data[1] * m_height);
				int width = (int)(data[2] * m_width);
				int height = (int)(data[3] * m_height);
				int left = centerX - width / 2;
				int top = centerY - height / 2;
				//保存信息
				m_classIds.push_back(Position.x);
				m_confs.push_back((float)confidence);
				m_boxes.push_back(Rect(left, top, width, height));
			}
		}
	}
	//非极大值抑制，以消除具有较低置信度的冗余重叠框
	NMSBoxes(m_boxes, m_confs, m_confThro, m_NMSThro, m_perfIndx);
}

5、画检测结果

//画出检测结果
void Detection::Drawer()
{
     
	//获取所有最佳检测框信息
	for (int i = 0; i < m_perfIndx.size(); i++)
	{
     
		int idx = m_perfIndx[i];
		Rect box = m_boxes[idx];
		DrawBoxes(m_classIds[idx], m_confs[idx], box.x, box.y,
			box.x + box.width, box.y + box.height);
	}
}


//画出检测框和相关信息
void Detection::DrawBoxes(int classId, float conf, int left, int top, int right, int bottom)
{
     
	//画检测框
	rectangle(m_frame, Point(left, top), Point(right, bottom), Scalar(255, 178, 50), 3);

	//该检测框对应的类别和置信度
	string label = format("%.2f", conf);
	if (!m_classes.empty())
	{
     
		CV_Assert(classId < (int)m_classes.size());
		label = m_classes[classId] + ":" + label;
	}

	//将标签显示在检测框顶部
	int baseLine;
	Size labelSize = getTextSize(label, FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, 1, &baseLine);
	top = max(top, labelSize.height);
	rectangle(m_frame, Point(left, top - round(1.5*labelSize.height)), Point(left + round(1.5*labelSize.width), top + baseLine), Scalar(255, 255, 255), FILLED);
	putText(m_frame, label, Point(left, top), FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.75, Scalar(0, 0, 0), 1);
}

测试

写了个test.cpp

#include "Detection.h"
#include 

using namespace std;
using namespace cv;
using namespace dnn;

void TestDetection()
{
     
	string image_path = "./data/test.jpg";
	string save_path = "./data/result.jpg";
    Mat img = imread(image_path);
    cout<<"width: "<<img.cols<<endl;
    cout<<"height: "<<img.rows<<endl;

	Detection detection = Detection();
	detection.Initialize(img.cols, img.rows);
	detection.Detecting(img);
	imwrite(save_path, detection.GetFrame());
	return;
}


int main()
{
     
	TestDetection();
	return 0;
}

检测结果

不得不说yolov4真的很腻害，左边海报上的小孩都能检测出来，我是没想到，定位也很准确。