YOLOV8目标识别与语义分割——使用OpenCV C++ 推理模型_c++调用yolov8模型

简介

深度学习在实际应用中包括训练和推理两个重要阶段，通常依赖于流行的深度学习框架，如Caffe、TensorFlow、PyTorch等。然而，这些框架的安装和配置往往复杂，在实际部署中可能面临一些挑战。

自从OpenCV 3.3版本起，引入了DNN模块，为用户提供了一种更加简便的方式进行深度学习推理。使用OpenCV的DNN接口，用户可以无需安装额外的依赖，直接在正常安装OpenCV的基础上，使用经过训练的深度学习模型进行推理计算，从而简化了深度学习模型的部署过程。这为开发者提供了更方便、更轻量级的选择，使得在实际应用中更容易集成深度学习技术。

推理环境

当前使用的环境是OpenCV4.7 带dnn模块，YoloV8的推理目前只支持opencv4.7.0及其以上的版本，而目前opencv4.7.0的版本有问题，如果推理CPU不支持AVX2指令集，则需要在net.forward() 前面加上net.enableWinograd(false);来关闭Winograd加速，关于这个问题可以参考这个issue .

模型转换

安装环境：

conda create -n yolov8 python=3.8
activate ylolv8
pip install ultralytics
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模型转换：

使用以下命令将YOLO模型从PyTorch导出为ONNX格式，并设置opset为12：

yolo export model=yolov8s.pt format=onnx dynamic=False opset=12
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此命令的含义解释如下：

• yolo export: 使用YOLO导出功能
• model=yolov8s.pt: 指定PyTorch模型的路径
• format=onnx: 导出为ONNX格式
• dynamic=False: 关闭动态输入
• opset=12: 设置ONNX模型的opset版本为12

推理代码

1.目标识别

#include "YoloV8Detect.h"

YoloV8Detect::YoloV8Detect()
{

}

bool YoloV8Detect::detect(cv::Mat& cv_src,std::vector<OutputSeg>& output)
{
	cv::Mat blob;
	output.clear();
	int col = cv_src.cols;
	int row = cv_src.rows;
	cv::Mat net_input_img;
	cv::Vec4d params;
	LetterBox(cv_src, net_input_img, params, cv::Size(_net_width, _net_height));
	cv::dnn::blobFromImage(net_input_img, blob, 1 / 255.0, cv::Size(_net_width, _net_height), cv::Scalar(0, 0, 0), true, false);

	_net.setInput(blob);
	std::vector<cv::Mat> net_output_img;

	_net.forward(net_output_img, _net.getUnconnectedOutLayersNames()); //get outputs
	std::vector<int> class_ids;// res-class_id
	std::vector<float> confidences;// res-conf 
	std::vector<cv::Rect> boxes;// res-box
	cv::Mat output0 = cv::Mat(cv::Size(net_output_img[0].size[2], net_output_img[0].size[1]), CV_32F, (float*)net_output_img[0].data).t();  //[bs,116,8400]=>[bs,8400,116]
	int net_width = output0.cols;
	int rows = output0.rows;
	float* pdata = (float*)output0.data;
	for (int r = 0; r < rows; ++r) {
		cv::Mat scores(1, _class_name.size(), CV_32FC1, pdata + 4);
		cv::Point class_id_point;
		double max_class_socre;
		minMaxLoc(scores, 0, &max_class_socre, 0, &class_id_point);
		max_class_socre = (float)max_class_socre;
		if (max_class_socre >= _class_threshold) {
			//rect [x,y,w,h]
			float x = (pdata[0] - params[2]) / params[0];
			float y = (pdata[1] - params[3]) / params[1];
			float w = pdata[2] / params[0];
			float h = pdata[3] / params[1];
			int left = MAX(int(x - 0.5 * w + 0.5), 0);
			int top = MAX(int(y - 0.5 * h + 0.5), 0);
			class_ids.push_back(class_id_point.x);
			confidences.push_back(max_class_socre);
			boxes.push_back(cv::Rect(left, top, int(w + 0.5), int(h + 0.5)));
		}
		pdata += net_width;//next line
	}
	//NMS
	std::vector<int> nms_result;
	cv::dnn::NMSBoxes(boxes, confidences, _class_threshold, _nms_threshold, nms_result);
	std::vector<std::vector<float>> temp_mask_proposals;
	cv::Rect holeImgRect(0, 0, cv_src.cols, cv_src.rows);
	for (int i = 0; i < nms_result.size(); ++i) {
		int idx = nms_result[i];
		OutputSeg result;
		result.id = class_ids[idx];
		result.confidence = confidences[idx];
		result.box = boxes[idx] & holeImgRect;
		output.push_back(result);
	}
	if (output.size())
		return true;
	else
		return false;
}

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识别结果：

2.语义分割

#include "YoloV8Seg.h"

bool YoloV8Seg::segmentation(cv::Mat& cv_src, std::vector<OutputSeg>& output) 
{
	cv::Mat blob;
	output.clear();
	int col = cv_src.cols;
	int row = cv_src.rows;
	cv::Mat netInputImg;
	cv::Vec4d params;
	LetterBox(cv_src, netInputImg, params, cv::Size(_net_width, _net_height));
	cv::dnn::blobFromImage(netInputImg, blob, 1 / 255.0, cv::Size(_net_width, _net_height), cv::Scalar(0, 0, 0), true, false);
	
	_net.setInput(blob);
	std::vector<cv::Mat> net_output_img;
	std::vector<std::string> output_layer_names{ "output0","output1" };
	_net.forward(net_output_img, output_layer_names); //get outputs
	std::vector<int> class_ids;// res-class_id
	std::vector<float> confidences;// res-conf 
	std::vector<cv::Rect> boxes;// res-box
	std::vector<std::vector<float>> picked_proposals;  
	cv::Mat output0 = cv::Mat(cv::Size(net_output_img[0].size[2], net_output_img[0].size[1]), CV_32F, (float*)net_output_img[0].data).t();  
	int rows = output0.rows;
	int net_width = output0.cols;
	float* pdata = (float*)output0.data;

	for (int r = 0; r < rows; ++r) 
	{
		cv::Mat scores(1, _class_name.size(), CV_32FC1, pdata + 4);
		cv::Point class_id_point;
		double max_class_socre;
		minMaxLoc(scores, 0, &max_class_socre, 0, &class_id_point);
		max_class_socre = (float)max_class_socre;
		if (max_class_socre >= _classThreshold) 
		{
			std::vector<float> temp_proto(pdata + 4 + _class_name.size(), pdata + net_width);
			picked_proposals.push_back(temp_proto);
			//rect [x,y,w,h]
			float x = (pdata[0] - params[2]) / params[0];
			float y = (pdata[1] - params[3]) / params[1];
			float w = pdata[2] / params[0];
			float h = pdata[3] / params[1];
			int left = MAX(int(x - 0.5 * w + 0.5), 0);
			int top = MAX(int(y - 0.5 * h + 0.5), 0);
			class_ids.push_back(class_id_point.x);
			confidences.push_back(max_class_socre);
			boxes.push_back(cv::Rect(left, top, int(w + 0.5), int(h + 0.5)));
		}
		pdata += net_width;//next line
	}
	//NMS
	std::vector<int> nms_result;
	cv::dnn::NMSBoxes(boxes, confidences, _classThreshold, _nmsThreshold, nms_result);
	std::vector<std::vector<float>> temp_mask_proposals;
	cv::Rect holeImgRect(0, 0, cv_src.cols, cv_src.rows);
	for (int i = 0; i < nms_result.size(); ++i) {

		int idx = nms_result[i];
		OutputSeg result;
		result.id = class_ids[idx];
		result.confidence = confidences[idx];
		result.box = boxes[idx] & holeImgRect;
		temp_mask_proposals.push_back(picked_proposals[idx]);
		output.push_back(result);
	}
	MaskParams mask_params;
	mask_params.params = params;
	mask_params.srcImgShape = cv_src.size();
	mask_params.netHeight = _net_height;
	mask_params.netWidth = _net_width;
	mask_params.maskThreshold = _maskThreshold;
	for (int i = 0; i < temp_mask_proposals.size(); ++i) {
		GetMask2(cv::Mat(temp_mask_proposals[i]).t(), net_output_img[1], output[i], mask_params);
	}

	if (output.size())
		return true;
	else
		return false;
}

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推理结果：

报错

ONNX file: yolov8n.onnx in function ‘cv::dnn::dnn4_v20221220::ONNXImporter::ONNXImporter‘，报这个错是模型转换的问题或者是opencv版本的问题。