# YOLOv5 从入门到部署全流程
## 环境安装
温馨提醒：由于本仓库采用的是 OpenMMLab 2.0，请最好新建一个 conda 虚拟环境，防止和 OpenMMLab 1.0 已经安装的仓库冲突。
```shell
conda create -n open-mmlab python=3.8 -y
conda activate open-mmlab
conda install pytorch torchvision -c pytorch
# conda install pytorch torchvision cpuonly -c pytorch
pip install -U openmim
mim install mmengine
mim install "mmcv>=2.0.0rc1"
mim install "mmdet>=3.0.0rc0"
git clone https://github.com/open-mmlab/mmyolo.git
cd mmyolo
pip install -v -e .
```
详细环境配置操作请查看 [get_started](../get_started.md)
## 数据集准备
本文选取不到 40MB 大小的 balloon 气球数据集作为 MMYOLO 的学习数据集。
```shell
python tools/misc/download_dataset.py --dataset-name balloon --save-dir data --unzip
python tools/dataset_converters/balloon2coco.py
```
执行以上命令，下载数据集并转化格式后，balloon 数据集在 `data` 文件夹中准备好了，`train.json` 和 `val.json` 便是 coco 格式的标注文件了。
## config 文件准备
在 `configs/yolov5` 文件夹下新建 `yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py` 配置文件，并把以下内容复制配置文件中。
```python
_base_ = './yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco.py'
data_root = 'data/balloon/'
train_batch_size_per_gpu = 4
train_num_workers = 2
metainfo = {
'CLASSES': ('balloon', ),
'PALETTE': [
(220, 20, 60),
]
}
train_dataloader = dict(
batch_size=train_batch_size_per_gpu,
num_workers=train_num_workers,
dataset=dict(
data_root=data_root,
metainfo=metainfo,
data_prefix=dict(img='train/'),
ann_file='train.json'))
val_dataloader = dict(
dataset=dict(
data_root=data_root,
metainfo=metainfo,
data_prefix=dict(img='val/'),
ann_file='val.json'))
test_dataloader = val_dataloader
val_evaluator = dict(ann_file=data_root + 'val.json')
test_evaluator = val_evaluator
model = dict(bbox_head=dict(head_module=dict(num_classes=1)))
default_hooks = dict(logger=dict(interval=1))
```
以上配置从 `./yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco.py` 中继承，并根据 balloon 数据的特点更新了 `data_root`、`metainfo`、`train_dataloader`、`val_dataloader`、`num_classes` 等配置。
我们将 logger 的 `interval` 设置为 1 的原因是，每进行 `interval` 次 iteration 会输出一次 loss 相关的日志，而我们选取气球数据集比较小，`interval` 太大我们将看不到 loss 相关日志的输出。
## 训练
```shell
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py
```
运行以上训练命令，`work_dirs/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon` 文件夹会被自动生成，权重文件以及此次的训练配置文件将会保存在此文件夹中。
### 中断后恢复训练
如果训练中途停止，在训练命令最后加上 `--resume` ,程序会自动从 `work_dirs` 中加载最新的权重文件恢复训练。
```shell
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py --resume
```
### 加载预训练权重微调
经过测试，相比不加载预训练模型，加载 YOLOv5-s 预训练模型在气球数据集上训练和验证 coco/bbox_mAP 能涨 30 多个百分点。
1. 下载 COCO 数据集预训练权重
```shell
cd mmyolo
wget https://download.openmmlab.com/mmyolo/v0/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco/yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco_20220918_084700-86e02187.pth
```
2. 加载预训练模型进行训练
```shell
cd mmyolo
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py \
--cfg-options load_from='yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco_20220918_084700-86e02187.pth' custom_hooks.0.strict_load=False
```
注意： 必须要设置 `custom_hooks.0.strict_load=False`, 将 EMAHook 的 strict_load 初始化参数设置为 False，否则会报权重不匹配的错误。
3. 冻结 backbone 进行训练
通过 config 文件或者命令行中设置 model.backbone.frozen_stages=4 冻结 backbone 的 4 个 stages。
```shell
# 命令行中设置 model.backbone.frozen_stages=4
cd mmyolo
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py \
--cfg-options load_from='yolov5_s-v61_syncbn_fast_8xb16-300e_coco_20220918_084700-86e02187.pth' model.backbone.frozen_stages=4
```
### 可视化相关
#### 验证阶段可视化
我们将 `configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py` 中的 `default_hooks` 的 `visualization` 进行修改，设置 `draw` 为 `True`，`interval` 为 `2`。
```shell
default_hooks = dict(
logger=dict(interval=1),
visualization=dict(draw=True, interval=2),
)
```
重新运行以下训练命令，在验证评估的过程中，每 `interval` 张图片就会保存一张标注结果和预测结果的拼图到 `work_dirs/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon/{timestamp}/vis_data/vis_image` 文件夹中了。
```shell
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py
```
#### wandb 可视化后端使用
MMEngine 支持本地、TensorBoard 以及 wandb 等多种后端, 本节以 wandb 为例展示 loss 等数据的可视化。
wandb 官网注册并在 https://wandb.ai/settings 获取到 wandb 的 API Keys。
```shell
pip install wandb
# 运行了 wandb login 后输入上文中获取到的 API Keys ，便登录成功。
wandb login
```
在 `configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py` 添加 wandb 配置
```python
visualizer = dict(vis_backends = [dict(type='LocalVisBackend'), dict(type='WandbVisBackend')])
```
重新运行训练命令便可以在命令行中提示的网页链接中看到 loss、学习率和 coco/bbox_mAP 等数据可视化了。
```shell
python tools/train.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py
```
### 模型推理
```shell
python tools/test.py configs/yolov5/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon.py \
work_dirs/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon/epoch_300.pth \
--show-dir show_results
```
运行以上推理命令，推理结果图片会自动保存至 `work_dirs/yolov5_s-v61_syncbn_fast_1xb4-300e_balloon/{timestamp}/show_results` 文件夹中。下面为其中一张结果图片，左图为实际标注，右图为模型推理结果。
