ubuntu下快速搭建docker环境训练yolov5数据集

参考文档

yolov5-github

yolov5-github-训练文档

csdn训练博客

一、配置环境

1.1 安装依赖包

前往清华源官方地址 选择适合自己的版本替换自己的源

# 备份源文件
sudo cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources.list_bak
# 修改源文件
# 更新
sudo apt update && sudo apt upgrade -y

安装必要的环境依赖包

sudo apt-get install -y build-essential ubuntu-drivers-common net-tools python3 python-is-python3 python3-pip
# 修改pip源为清华源
pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

或者修改配置文件替换pipe国内源地址

mkdir ~/.pip/
cd  ~/.pip/
sudo vi pip.conf

输入以下内容：

[global]
index-url = https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
[install]
trusted-host=pypi.tuna.tsinghua.edu.cn

执行验证：

pip config list

1.2 安装docker

具体安装步骤参考ubuntu安装docker官方文档

1. 卸载所有冲突包

   for pkg in docker.io docker-doc docker-compose docker-compose-v2 podman-docker containerd runc; do sudo apt-get remove $pkg; done
   

2. 设置 Docker 的apt存储库

   # Add Docker's official GPG key:
   sudo apt-get update
   sudo apt-get install -y ca-certificates curl gnupg
   sudo install -m 0755 -d /etc/apt/keyrings
   sudo curl -fsSL https://download.docker.com/linux/ubuntu/gpg | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/docker.gpg
   sudo chmod a+r /etc/apt/keyrings/docker.gpg
    
   # Add the repository to Apt sources:
   echo \
     "deb [arch="$(dpkg --print-architecture)" signed-by=/etc/apt/keyrings/docker.gpg] https://download.docker.com/linux/ubuntu \
     "$(. /etc/os-release && echo "$VERSION_CODENAME")" stable" | \
     sudo tee /etc/apt/sources.list.d/docker.list > /dev/null
   sudo apt-get update
   

3. 安装最新的docker包

   sudo apt-get install -y docker-ce docker-ce-cli containerd.io docker-buildx-plugin docker-compose-plugin
   

1.3 拉取pytorch docker镜像

前往pytorch 官方docker镜像寻找自己合适版本，yolov5要求1.8以上版本，我拉取1.13版本，执行命令：

sudo docker pull pytorch/pytorch:1.13.1-cuda11.6-cudnn8-runtime

1.4 安装nvidia驱动

桌面版参考链接

服务器版参考链接

我们使用pytorch-docker环境无需安装cuda，NVIDIA驱动简单安装如下

1. 禁用nouveau驱动

   编辑 /etc/modprobe.d/blacklist-nouveau.conf 文件，添加以下内容：

   blacklist nouveau
   blacklist lbm-nouveau
   options nouveau modeset=0
   alias nouveau off
   alias lbm-nouveau off
   

2. 关闭nouveau

   echo options nouveau modeset=0 | sudo tee -a /etc/modprobe.d/nouveau-kms.conf
   

3. 重新生成内核并重启

   sudo update-initramfs -u
   sudo reboot
   

4. 重启后验证
   重启后，执行：lsmod | grep nouveau。如果没有屏幕输出，说明禁用nouveau成功

5. 查找推荐驱动

   ubuntu-drivers devices
   # 输出如下
   # modalias : pci:v000010DEd00001EB8sv000010DEsd000012A2bc03sc02i00
   # vendor   : NVIDIA Corporation
   # model    : TU104GL [Tesla T4]
   # driver   : nvidia-driver-450-server - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-525-server - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-535-server - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-418-server - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-525 - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-470 - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-470-server - distro non-free
   # driver   : nvidia-driver-535 - distro non-free recommended
   # driver   : xserver-xorg-video-nouveau - distro free builtin
   

6. 安装推荐的驱动程序

   根据自己系统选择安装，安装完成后重启

   sudo apt install nvidia-driver-535-server
   

7. 重启后验证

   nvidia-smi 命令能够输出显卡信息则验证成功

1.5 安装nvidia docker gpus工具

为了让docker支持nvidia显卡，英伟达公司开发了nvidia-docker，该软件是对docker的包装，使得容器能够看到并使用宿主机的nvidia显卡。

根据网上的资料，从docker 19版本之后，nvidia-docker成为了过去式。不需要单独去下nvidia-docker这个独立的docker应用程序，也就是说gpu docker所需要的Runtime被集成进docker中，使用的时候用–gpus参数来控制。以下是工具安装步骤：

# step1 添加包存储库，在终端依次输入以下命令：
distribution=$(. /etc/os-release;echo $ID$VERSION_ID)
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/gpgkey | sudo apt-key add -
curl -s -L https://nvidia.github.io/nvidia-docker/$distribution/nvidia-docker.list | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/nvidia-docker.list

# step2 下载安装nvidia-container-toolkit包
sudo apt-get update && sudo apt-get install -y nvidia-container-toolkit

# step3 重启docker服务
sudo systemctl restart docker

二、训练数据集

2.1 下载yolov5代码

前往github下载代码，或者准备自己的yolov5训练代码，如果是拷贝他人代码，将**.git目录删除**，否则后续训练时检查git信息会报错。

git clone git@github.com:ultralytics/yolov5.git

2.2 启动进入pytorch-docker

# 映射宿主机地址到docker内部，根据显卡实际情况指定显存容量
sudo docker run -v /home/zmj/lishi:/workspace --gpus all --shm-size 18g -p 6006:6006 -it pytorch/pytorch:1.13.1-cuda11.6-cudnn8-runtime /bin/bash

后续都将在docker中执行;

2.3 安装依赖项

在docker下进入yolov5代码目录下将request.txt的opencv注释掉然后执行依赖项安装

pip3 install -r requirements.txt -i http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --trusted-host mirrors.aliyun.com

继续安装opencv-python-headless版本opencv；

pip3 install opencv-python-headless

2.4 创建文件

2.4.1 数据集为图片+xml格式

将标准好的图像文件夹命名为images，标签文件夹命名为Annotations都放到源码目录的data文件夹下（注意： images内为数据集原始图片，Annotations内为标注的xml文件，对这两个文件夹做好备份）；

├── data
│   ├── Annotations  进行 detection 任务时的标签文件，xml 形式，文件名与图片名一一对应
│   ├── images  存放 .jpg 格式的图片文件
│   ├── ImageSets  存放的是分类和检测的数据集分割文件，包含train.txt, val.txt,trainval.txt,test.txt
│   ├── labels  存放label标注信息的txt文件，与图片一一对应


├── ImageSets(train，val，test建议按照8：1：1比例划分)
│   ├── train.txt  写着用于训练的图片名称
│   ├── val.txt  写着用于验证的图片名称
│   ├── trainval.txt  train与val的合集
│   ├── test.txt  写着用于测试的图片名称

在yolov5根目录下创建make_txt.py文件，内容如下：

import os
import random

# 函数：确保文件夹存在，如果不存在则创建
def ensure_folder_exists(folder):
    if not os.path.exists(folder):
        os.makedirs(folder)
        print(f"Created folder: {folder}")

# 检查并创建所需文件夹
folders = ["data/ImageSets", "data/JPEGImages", "data/labels"]
for folder in folders:
    ensure_folder_exists(folder)

trainval_percent = 0.1
train_percent = 0.9
xmlfilepath = 'data/Annotations'
txtsavepath = 'data/ImageSets'
total_xml = os.listdir(xmlfilepath)
num = len(total_xml)
list = range(num)
tv = int(num * trainval_percent)
tr = int(tv * train_percent)
trainval = random.sample(list, tv)
train = random.sample(trainval, tr)
file_paths = []
file_paths.append(os.path.join(txtsavepath, 'trainval.txt'))
file_paths.append(os.path.join(txtsavepath, 'test.txt'))
file_paths.append(os.path.join(txtsavepath, 'train.txt'))
file_paths.append(os.path.join(txtsavepath, 'val.txt'))

for file_path in file_paths:
    with open(file_path, 'w') as file:
        for i in list:
            name = total_xml[i][:-4] + '\n'
            if i in trainval:
                if file_path.endswith('trainval.txt'):
                    file.write(name)
                if i in train:
                    if file_path.endswith('test.txt'):
                        file.write(name)
                else:
                    if file_path.endswith('val.txt'):
                        file.write(name)
            else:
                if file_path.endswith('train.txt'):
                    file.write(name)
        file.close()
        os.chmod(file_path, 0o666)  # 设置文件权限

print("Finished!")

创建voc_label.py内容如下：

import xml.etree.ElementTree as ET
import pickle
import os
from os import listdir, getcwd
from os.path import join

# 函数：确保文件夹存在，如果不存在则创建
def ensure_folder_exists(folder):
    if not os.path.exists(folder):
        os.makedirs(folder)
        print(f"Created folder: {folder}")

# 检查并创建所需文件夹
folders = ["data/ImageSets", "data/JPEGImages", "data/labels"]
for folder in folders:
    ensure_folder_exists(folder)

sets = ['train', 'test','val']
#此处修改为实际标注内容
classes = ['fall']
def convert(size, box):
    dw = 1. / size[0]
    dh = 1. / size[1]
    x = (box[0] + box[1]) / 2.0
    y = (box[2] + box[3]) / 2.0
    w = box[1] - box[0]
    h = box[3] - box[2]
    x = x * dw
    w = w * dw
    y = y * dh
    h = h * dh
    return (x, y, w, h)
def convert_annotation(image_id):
    in_file = open('data/Annotations/%s.xml' % (image_id))
    file_path = 'data/labels/%s.txt' % (image_id)
    tree = ET.parse(in_file)
    root = tree.getroot()
    size = root.find('size')
    w = int(size.find('width').text)
    h = int(size.find('height').text)
    if(w==0 or h==0):
        in_file.close()
        print(image_id,"w ", w, "h ", h, "0 error")
        image_file = 'data/images/%s.jpg' % (image_id)
        xml_file = 'data/Annotations/%s.xml' % (image_id)
        os.remove(image_file)
        os.remove(xml_file)
        return
    out_file = open('data/labels/%s.txt' % (image_id), 'w')
    for obj in root.iter('object'):
        difficult = obj.find('difficult').text
        cls = obj.find('name').text
        if cls not in classes or int(difficult) == 1:
            continue
        cls_id = classes.index(cls)
        xmlbox = obj.find('bndbox')
        b = (float(xmlbox.find('xmin').text), float(xmlbox.find('xmax').text), float(xmlbox.find('ymin').text),
             float(xmlbox.find('ymax').text))
        bb = convert((w, h), b)
        out_file.write(str(cls_id) + " " + " ".join([str(a) for a in bb]) + '\n')
        in_file.close()
    out_file.close()
    os.chmod(file_path, 0o666)  # 设置文件权限
wd = getcwd()
print(wd)
for image_set in sets:
    if not os.path.exists('data/labels/'):
        os.makedirs('data/labels/')
    image_ids = open('data/ImageSets/%s.txt' % (image_set)).read().strip().split()
    file_path = 'data/%s.txt' % (image_set)
    with open(file_path, 'w') as list_file:
        for image_id in image_ids:
            list_file.write('data/images/%s.jpg\n' % (image_id))
            convert_annotation(image_id)
    list_file.close()
    os.chmod(file_path, 0o666)  # 设置文件权限
print("Finished!")

依次执行上述两个脚本，如果执行voc_labels.py提示有w 0 h 0 errror字样，说明标注的宽高有0异常，脚本会删除异常标签和图片，需要重新执行这两个脚本。

python3 make_txt.py
python3 voc_label.py

执行完成后会在data下创建ImageSets文件夹和labels文件夹大致内容如下：

data下生成三个txt文件

2.4.2 数据集为图片+txt格式

如果数据集为已经归一化后的txt格式数据，则只需将数据集的train，val，test三个文件夹放到data目录下，使用python在data目录下生成对应的txt文件即可。python实现可参考如下内容：

# chat-gpt编写
import os

def create_list(data_folder, subset):
    images_folder = os.path.join(data_folder, subset, 'images')
    list_file_path = os.path.join(data_folder, f'{subset}.txt')

    with open(list_file_path, 'w') as list_file:
        for image_name in os.listdir(images_folder):
            if image_name.endswith('.jpg'):
                image_path = os.path.relpath(os.path.join(images_folder, image_name), start=os.path.dirname(data_folder))
                list_file.write(image_path + '\n')

    # 设置文件权限为0666
    os.chmod(list_file_path, 0o666)

# 替换为您的data目录的路径
data_directory = 'data'

# 为train, test, val创建列表
for subset in ['train', 'test', 'val']:
    create_list(data_directory, subset)

执行之后即可，效果如下：

2.5 修改yaml文件

复制data目录下的coco.yaml，我这里命名为fall.yaml，参照参考文档主要修改三个地方：

1. 修改train,val,test的路径为自己刚刚生成的三个txt文件相对于yolov5源码根目录的路径；

2. nc 里的数字代表数据集的类别，我这里只有跌倒一类，所以修改为1；

3. names 里为自己数据集标注的类名称，我这里是fall；

   内容如下

   # YOLOv5 🚀 by Ultralytics, AGPL-3.0 license
   # COCO 2017 dataset http://cocodataset.org by Microsoft
   # Example usage: python train.py --data coco.yaml
   # parent
   # ├── yolov5
   # └── 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: data/test.txt  # dataset root dir
   train: data/train.txt  # train images (relative to 'path') 128 images
   val: data/val.txt  # val images (relative to 'path') 128 images
   # test: test-dev2017.txt  # 20288 of 40670 images, submit to https://competitions.codalab.org/competitions/20794
   
   nc: 1 # number of classes
   names: ['fall']  # class names
   
   
   # Download script/URL (optional)
   download: |
     from utils.general import download, Path
   
   
     # Download labels
     segments = False  # 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)
   
   

2.6 修改模型文件

models下有5个模型，smlx需要训练的时间依次增加，按照需求选择一个文件进行修改即可，我选择yolov5s.yaml，只需将nc改为实际值即可；

2.7修改训练tran.py

这里需要对train.py文件内的参数进行修改，weights，cfg，data按照自己所需文件的路径修改，weights如果使用参考博客的文件，将yolov5s.pt下载放到代码根目录下即可，如果使用官方则无需修改，会自行下载。具体参数含义，查看官方文档。我修改内容如下：

2.8 开始训练

执行python train.py

可能报以下错误：

按照提示执行export GIT_PYTHON_REFRESH=quiet继续执行训练命令，就可以开始训练了。
如果误将data/images/自带的两张测试图片删除，会卡在not pretrained!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!后，AMP: checks passed前，解决方式可以将图片下载下来重新放回，也可以修改utils/general.py按照如下修改：

im = f if f.exists() else 'https://ultralytics.com/images/bus.jpg' if False else np.ones((640, 640, 3))
# im = f if f.exists() else 'https://ultralytics.com/images/bus.jpg' if check_online() else np.ones((640, 640, 3))

2.9 验证训练结果

训练结束后在代码根目录下执行检测命令，可以将待检测图片放到data/samples目录下执行

python detect.py --weights runs/train/exp/weights/best.pt --source data/samples/ --device 0 --data data/fall.yaml

注意: 每训练一次都会在runs/train/目录下新创建一个exp加数字文件夹，运行测试用例时选择最新的，测试结果也会保存在runs/detect目录下最新的exp文件夹下