模型训练篇 | yolov10来了！手把手教你如何用yolov10训练自己的数据集（含网络结构 + 模型训练 + 模型推理等）

前言：Hello大家好，我是小哥谈。YOLOv9还没捂热乎，YOLOv10就推出来了，太卷了，太快了，坐等YOLOv9000！自今年2月YOLOv9发布之后， YOLO（You Only Look Once）系列的接力棒传到了清华大学研究人员的手上。YOLOv10推出的消息引发了AI界的关注，它被认为是计算机视觉领域的突破性框架，以实时的端到端目标检测能力而闻名，通过提供结合效率和准确性的强大解决方案，延续了YOLO系列的传统。新版本发布之后，很多人已经进行了部署测试，效果不错，本节课就带领大家如何基于YOLOv10训练模型并推理测试！~🌈

🚀1.算法介绍

🚀2.网络结构

🚀3.数据标注

🚀4.模型训练

第1步：准备数据集

第2步：创建yaml文件

第3步：下载预训练权重

第4步：新建Python文件

第5步：调节参数

第6步：开始训练

🚀5.模型推理

🚀6.导出模型

🚀7.本节总结

🚀1.算法介绍

在我们深入探讨YOLOv10之前，让我们回顾一下YOLO的发展历程。YOLO在实时目标检测领域一直是先驱，兼顾速度和准确性。从YOLOv1到YOLOv9，每个版本在架构、优化和数据增强方面都引入了显著的改进。然而，随着模型的发展，某些限制依然存在，特别是对后处理依赖非极大值抑制（NMS），这会减慢推理速度。YOLOv10正面解决了这些挑战，使其成为实时应用中稳健高效的模型。

YOLOv10是清华大学研究人员所研发的一种新的实时目标检测方法，解决了YOLO以前版本在后处理和模型架构方面的不足。通过消除非最大抑制（NMS）和优化各种模型组件，YOLOv10在显著降低计算开销的同时实现了最先进的性能。并用大量实验证明，YOLOv10在多个模型尺度上实现了卓越的精度-延迟权衡。

YOLOv10亮点：

无 NMS 设计：利用一致的双重分配来消除对NMS的需求，从而减少推理延迟。

整体模型设计：从效率和准确性的角度全面优化各种组件，包括轻量级分类头、空间通道去耦向下采样和等级引导块设计。

增强的模型功能：纳入大核卷积和部分自注意模块，在不增加大量计算成本的情况下提高性能。

自从Ultralytics发布YOLOv5以来，我们已经习惯了每次YOLO发布时提供各种模型尺寸：nano、small、medium、large和xlarge。YOLOv10也不例外，清华大学的研究人员也提供了一系列预训练模型，可以用于各种目标检测任务。

所有这些模型在延迟和平均精度（AP）方面表现出优于之前YOLO版本的性能，如下图所示：

YOLOv10有多种型号，可满足不同的应用需求：

YOLOv10-N：用于资源极其有限环境的纳米版本。
YOLOv10-S：兼顾速度和精度的小型版本。
YOLOv10-M：通用中型版本。
YOLOv10-B：平衡型，宽度增加，精度更高。
YOLOv10-L：大型版本，精度更高，但计算资源增加。
YOLOv10-X：超大型版本可实现最高精度和性能。

论文题目：《YOLOv10: Real-Time End-to-End Object Detection》

论文地址： https://arxiv.org/pdf/2405.14458

代码实现： GitHub - THU-MIG/yolov10: YOLOv10: Real-Time End-to-End Object Detection

🚀2.网络结构

关于YOLOv10的网络结构图具体如下图所示：

备注：后续关于改进就是基于上述YOLOv10网络结构图，请大家提前熟悉其基础组件。

🚀3.数据标注

利用labelimg或者make sense软件来标注数据，关于如何使用labelimg或者make sense软件来为自己的数据集打上标签，请参考作者专栏文章：👇

说明：♨️♨️♨️

数据标注工具的使用教程：

YOLOv5入门实践（1）— 手把手教你使用labelimg标注数据集（附安装包+使用教程）

YOLOv5入门实践（2）— 手把手教你使用make sense标注数据集（附工具地址+使用教程）

🚀4.模型训练

第1步：准备数据集

将数据集放在datasets文件夹中。datasets属于放置数据集的地方，位于PycharmProjects中，C:\Users\Lenovo\PycharmProjects中（这是我的电脑位置，跟你的不一定一样，反正位于PycharmProjects中，如果没有，可自行创建），属于项目的同级文件夹。

具体如下图所示：

打开datasets文件夹，可以看到本次安全帽训练所使用的数据集。

安全帽佩戴检测数据集是我手动标注好的，可以在我的博客“资源”中下载。

打开数据集文件，我们会看到数据集文件包括images和labels两个文件夹，其中，images放的是数据集图片，包括train和val两个文件夹，labels放的是经过labelimg标注所生成的标签，也包括train和val两个文件夹。

关于此处数据集的逻辑关系，用一张图总结就是：⬇️⬇️⬇️

第2步：创建yaml文件

打开pycharm，选择yolov10-main项目源码文件，在datasets下新建一个helmet.yaml，具体位置是ultralytics/cfg/datasets，如下图所示：👇

打开helmet.yaml，其内容如下：

# Train/val
train: C:\Users\Lenovo\PycharmProjects\datasets\SafetyHelmetWearingDataset\images\train
val: C:\Users\Lenovo\PycharmProjects\datasets\SafetyHelmetWearingDataset\images\val
test: # test images

# Classes
nc: 2  # number of classes
names: ['helmet','nohelmet']

说明：♨️♨️♨️

1.train和val为绝对路径地址，可根据自己数据集的路径地址自行设置。

2.nc指的是分类，即模型训练结果分类，此处为在用labelimg或者make sense为数据集标注时候确定。

3.由于本次进行的是安全帽佩戴检测模型训练，所以分两类，分别是：helmet（佩戴安全帽）和nohelmet（不佩戴安全帽）

打开coco.yaml文件，可以看到里面写的是相对路径，和我们的写法不同，但是都可以使用，据我所知还有很多种数据集读取方式：

# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license
# COCO 2017 dataset https://cocodataset.org by Microsoft
# Documentation: https://docs.ultralytics.com/datasets/detect/coco/
# Example usage: yolo train data=coco.yaml
# parent
# ├── ultralytics
# └── datasets
#     └── coco  ← downloads here (20.1 GB)

# Train/val/test sets as 1) dir: path/to/imgs, 2) file: path/to/imgs.txt, or 3) list: [path/to/imgs1, path/to/imgs2, ..]
path: ../datasets/coco # dataset root dir
train: train2017.txt # train images (relative to 'path') 118287 images
val: val2017.txt # val images (relative to 'path') 5000 images
test: test-dev2017.txt # 20288 of 40670 images, submit to https://competitions.codalab.org/competitions/20794

# Classes
names:
  0: person
  1: bicycle
  2: car
  3: motorcycle
  4: airplane
  5: bus
  6: train
  7: truck
  8: boat
  9: traffic light
  10: fire hydrant
  11: stop sign
  12: parking meter
  13: bench
  14: bird
  15: cat
  16: dog
  17: horse
  18: sheep
  19: cow
  20: elephant
  21: bear
  22: zebra
  23: giraffe
  24: backpack
  25: umbrella
  26: handbag
  27: tie
  28: suitcase
  29: frisbee
  30: skis
  31: snowboard
  32: sports ball
  33: kite
  34: baseball bat
  35: baseball glove
  36: skateboard
  37: surfboard
  38: tennis racket
  39: bottle
  40: wine glass
  41: cup
  42: fork
  43: knife
  44: spoon
  45: bowl
  46: banana
  47: apple
  48: sandwich
  49: orange
  50: broccoli
  51: carrot
  52: hot dog
  53: pizza
  54: donut
  55: cake
  56: chair
  57: couch
  58: potted plant
  59: bed
  60: dining table
  61: toilet
  62: tv
  63: laptop
  64: mouse
  65: remote
  66: keyboard
  67: cell phone
  68: microwave
  69: oven
  70: toaster
  71: sink
  72: refrigerator
  73: book
  74: clock
  75: vase
  76: scissors
  77: teddy bear
  78: hair drier
  79: toothbrush

# Download script/URL (optional)
download: |
  from ultralytics.utils.downloads import download
  from pathlib import Path

  # Download labels
  segments = True  # segment or box labels
  dir = Path(yaml['path'])  # dataset root dir
  url = 'https://github.com/ultralytics/yolov5/releases/download/v1.0/'
  urls = [url + ('coco2017labels-segments.zip' if segments else 'coco2017labels.zip')]  # labels
  download(urls, dir=dir.parent)
  # Download data
  urls = ['http://images.cocodataset.org/zips/train2017.zip',  # 19G, 118k images
          'http://images.cocodataset.org/zips/val2017.zip',  # 1G, 5k images
          'http://images.cocodataset.org/zips/test2017.zip']  # 7G, 41k images (optional)
  download(urls, dir=dir / 'images', threads=3)

第3步：下载预训练权重

打开YOLOv10官方仓库地址，可以根据需要下载相应的预训练权重。

预训练权重下载地址：

GitHub - THU-MIG/yolov10: YOLOv10: Real-Time End-to-End Object Detection

下载完毕后，在主目录下新建weights文件夹（如果已存在，就不需要新建，直接使用即可），然后将下载的权重文件放在weights文件夹下。具体如下图所示：👇

第4步：新建Python文件

通过查看YOLOv10官方文档可知，YOLOv10提供CLI和python两种训练方式。区别在于：

方式1：CLI就是直接在终端运行指令
方式2：python需要你新建一个python文件，然后运行代码

方式1：

训练模型的话直接用命令行就可以了

yolo detect train data=custom_dataset.yaml model=yolov10s.yaml epochs=300 batch=8 imgsz=640 device=0,1

device：设备id，如果只有一张显卡，则device=0，如果有两张，则device=0,1，依次类推。

imgsz：图像放缩大小resize，默认是640，如果资源不够可以设置为320试试。

方式2：

考虑到部分同学不喜欢使用命令行方式，在YOLOv10源码目录下新建Python文件，命名为train.py。具体如下图所示：

关于train.py文件的完整代码如下所示：

# coding:utf-8
from ultralytics import YOLOv10
# 模型配置文件
model_yaml_path = "ultralytics/cfg/models/v10/yolov10n.yaml"
# 数据集配置文件
data_yaml_path = 'ultralytics/cfg/datasets/helmet.yaml'
# 预训练模型
pre_model_name = 'yolov10n.pt'

if __name__ == '__main__':
 # 加载预训练模型
 model = YOLOv10("ultralytics/cfg/models/v10/yolov10n.yaml").load('yolov10n.pt')
 # 训练模型
 results = model.train(data=data_yaml_path,epochs=100,batch=8,name='train_v10')

第5步：调节参数

YOLOv10关于模型的各种参数都在ultralytics/cfg/default.yaml中（其实是与YOLOv8一致的），通过调节这些参数我们就可以实现各种我们所需的操作。

第6步：开始训练

点击运行train.py文件即可进行训练了，可以看到所打印的网络结构如下所示。

🚀5.模型推理

模型推理测试（默认读取yolov10/ultralytics/assets文件夹下的所有图像）

yolo predict model=yolov10s.pt

如果测试别的路径下的文件可以在上面命令后面加上source='xxx/bus.jpg'，如果想测试视频，可以使用source='xxx/bus.mp4'。

也可以在YOLOv10根目录下创建predict.py文件，该文件源代码如下所示：

from ultralytics import YOLOv10

# Load a pretrained YOLOv10n model
model = YOLOv10("runs/detect/train_v10/weights/best.pt")

# Perform object detection on an image
# results = model("test1.jpg")
results = model.predict("ultralytics/assets/bus.jpg")

# Display the results
results[0].show()

备注：上面的相对路径地址为训练后的权重文件和所检测的图片地址，根据实际绝对地址填写。

点击运行，模型推理结果如下所示：

🚀6.导出模型

本节课提供两种导出模型的方法：

方法1：CLI命令方式

yolo export model=yolov10x.pt format=onnx # export official model
yolo export model=path/to/best.pt format=onnx # export custom trained model

方式2：Python文件方式

from ultralytics import YOLOv10
# Load a model
model = YOLOv10('yolov10x.pt') # load an official model
model = YOLOv10('path/to/best.pt') # load a custom trained model

# Export the model
model.export(format='onnx')

🚀7.本节总结

清华大学研究人员推出的YOLOv10，作为首个无NMS目标检测模型，代表了计算机视觉领域的重大进步。与YOLOv8相比，YOLOv10显著减少了推理延迟，使其更适合高速实时应用，如自动驾驶、视频监控和交互式AI系统。这种推理过程中计算步骤的减少突显了YOLOv10的效率和响应能力。

此外，YOLOv10采用了新的无NMS训练方法，对其各部分进行了微调以提高性能，并在速度和准确性之间达到了很好的平衡。这些升级使得模型的部署更容易，性能更强，速度更快，响应更迅速。无论你是研究人员、开发人员还是技术爱好者，YOLOv10都是值得关注的模型。