YOLO11 实例分割 | 自动标注 | 预标注 | 标签格式转换 | 手动校正标签

本文分享使用YOLO11进行实例分割时，实现模型推理预标注、自动标注、标签格式转换、以及使用Labelme手动校正标签等功能。

目录

1、预训练权重

2、生成预标注

3、生成json标注文件

4、手动校正标签

5、Labelme的json转为YOLO的txt

6、迭代优化模型（可选）

1、预训练权重

首先我们去官网下载，YOLO11实例分割的预训练权重，如下表格式所示：

下载地址：https://github.com/ultralytics/ultralytics

然后基于预训练权重，准备自己的数据集，进行模型训练

最终，得到效果更好的模型权重（xxx.pt或xxx.onnx）

2、生成预标注

前面得到了效果更好的模型权重，这里用它来对新的图片，进行推理，同时生成实例分割的信息。

模型推理的代码，如下所示：

from ultralytics import YOLO
 
# 加载预训练的YOLOv11n模型
model = YOLO(r"runs/segment/train3/weights/best.pt")
 
# 对指定的图像文件夹进行推理，并设置各种参数
results = model.predict(
    source="datasets/seg_20241013/images/",   # 新的图片，待标注的图片
    conf=0.45,                      # 置信度阈值
    iou=0.6,                        # IoU 阈值
    imgsz=640,                      # 图像大小
    half=False,                     # 使用半精度推理
    device=None,                    # 使用设备，None 表示自动选择，比如'cpu','0'
    max_det=300,                    # 最大检测数量
    vid_stride=1,                   # 视频帧跳跃设置
    stream_buffer=False,            # 视频流缓冲
    visualize=False,                # 可视化模型特征
    augment=False,                  # 启用推理时增强
    agnostic_nms=False,             # 启用类无关的NMS
    classes=None,                   # 指定要检测的类别
    retina_masks=False,             # 使用高分辨率分割掩码
    embed=None,                     # 提取特征向量层
    show=False,                     # 是否显示推理图像
    save=True,                      # 保存推理结果
    save_frames=False,              # 保存视频的帧作为图像
    save_txt=True,                  # 保存检测结果到文本文件
    save_conf=False,                # 保存置信度到文本文件
    save_crop=False,                # 保存裁剪的检测对象图像
    show_labels=True,               # 显示检测的标签
    show_conf=True,                 # 显示检测置信度
    show_boxes=True,                # 显示检测框
    line_width=None                 # 设置边界框的线条宽度，比如2，4
)

• 需要修改model = YOLO(r"runs/segment/train3/weights/best.pt")中的权重路径，替换为自己训练的
• 同时需要修改source="datasets/seg_20241013/images/", 这里是指新的图片，即待标注的图片
• 其他推理参数，根据任务情况，自行修改了；比如：置信度conf、iou、图像大小imgsz等等。

推理完成后，会保留实例分割的结果图像、标签信息文件夹（labels），它们是同一级文件夹的

- runs/segment/predict/

        - labels（这个文件夹是存放推理的分割信息，作为预标注的标签信息）

        - picture1.jpg

        - picture2.jpg

                .....

        - pictureN.jpg

3、生成json标注文件

在实例分割中，我们使用Labelme工具进行标注，选择“创建多边形”，对物体进行分割信息标注。

生成JSON标注文件，是因为这样能使用Labelme，可视化检查预标注的结果，方便人工手动修正标签

示例1，类别数量比较少，可以直接定义的：

import os
import json
import cv2

# 定义类别标签映射
LABELS = ["class1", "class2"]

def yolo11_to_labelme(txt_file, img_file, save_dir, labels):
    """
    将YOLO11格式的分割标签文件转换为Labelme格式的JSON文件。

    参数：
    - txt_file (str): YOLO11标签的txt文件路径。
    - img_file (str): 对应的图像文件路径。
    - save_dir (str): JSON文件保存目录。
    - labels (list): 类别标签列表。
    """
    # 读取图像，获取图像尺寸
    img = cv2.imread(img_file)
    height, width, _ = img.shape

    # 创建Labelme格式的JSON数据结构
    labelme_data = {
        "version": "4.5.9",
        "flags": {},
        "shapes": [],
        "imagePath": os.path.basename(img_file),
        "imageHeight": height,
        "imageWidth": width,
        "imageData": None  # 可以选择将图像数据转为base64后嵌入JSON
    }

    # 读取YOLO11标签文件
    with open(txt_file, "r") as file:
        for line in file.readlines():
            data = line.strip().split()
            class_id = int(data[0])  # 类别ID
            points = list(map(float, data[1:]))  # 获取多边形坐标

            # 将归一化坐标转换为实际像素坐标
            polygon = []
            for i in range(0, len(points), 2):
                x = points[i] * width
                y = points[i + 1] * height
                polygon.append([x, y])

            # 定义多边形区域
            shape = {
                "label": labels[class_id],  # 使用直接定义的类别名称
                "points": polygon,
                "group_id": None,
                "shape_type": "polygon",  # 分割使用多边形
                "flags": {}
            }
            labelme_data["shapes"].append(shape)

    # 保存为labelme格式的JSON文件
    save_path = os.path.join(save_dir, os.path.basename(txt_file).replace(".txt", ".json"))
    with open(save_path, "w") as json_file:
        json.dump(labelme_data, json_file, indent=4)

def convert_yolo11_to_labelme(txt_folder, img_folder, save_folder):
    """
    读取文件夹中的所有txt文件，将YOLO11标签转为Labelme的JSON格式。

    参数：
    - txt_folder (str): 存放YOLO11 txt标签文件的文件夹路径。
    - img_folder (str): 存放图像文件的文件夹路径。
    - save_folder (str): 保存转换后的JSON文件的文件夹路径。
    """
    labels = LABELS  # 直接使用定义好的标签

    if not os.path.exists(save_folder):
        os.makedirs(save_folder)

    for txt_file in os.listdir(txt_folder):
        if txt_file.endswith(".txt"):
            txt_path = os.path.join(txt_folder, txt_file)
            img_file = txt_file.replace(".txt", ".png")  # 假设图像为.png格式
            img_path = os.path.join(img_folder, img_file)

            # 检查图像文件是否存在
            if os.path.exists(img_path):
                yolo11_to_labelme(txt_path, img_path, save_folder, labels)
                print(f"已成功转换: {txt_file} -> JSON文件")
            else:
                print(f"图像文件不存在: {img_path}")

# 使用示例
txt_folder = r"labels_txt"  # YOLO11标签文件夹路径
img_folder = r"point-offer-datasetsv2"  # 图像文件夹路径
save_folder = r"labels_json"  # JSON文件保存路径

convert_yolo11_to_labelme(txt_folder, img_folder, save_folder)

首先修改类别映射，比如：

# 定义类别标签映射
LABELS = ["person", "bicycle", "car"]

然后修改一下代码中的参数：

txt_folder = r"./datasets/seg-datasetsv2/labels"  # YOLO11标签文件夹路径
img_folder = r"./datasets/seg-datasetsv2/images"  # 图像文件夹路径
save_folder = r"labels_json"  # JSON文件保存路径

运行代码，会生成用于YOLO11分割的JSON标签文件。

示例2，类别数量比较多，需要用yaml文件指定类别映射情况

示例代码如下所示：

import os
import json
import yaml  # 用于解析yaml文件
import cv2

def load_labels_from_yaml(yaml_file):
    """
    从YAML文件中加载类别标签。
    
    参数：
    - yaml_file (str): YAML文件的路径。
    
    返回值：
    - labels (list): 类别标签列表。
    """
    # 指定文件编码为utf-8
    with open(yaml_file, "r", encoding="utf-8") as file:
        yaml_content = yaml.safe_load(file)
    # 提取类别名称并转换为列表形式
    labels = [label for _, label in yaml_content['names'].items()]
    return labels


def yolo11_to_labelme(txt_file, img_file, save_dir, labels):
    """
    将YOLO11格式的分割标签文件转换为Labelme格式的JSON文件。

    参数：
    - txt_file (str): YOLO11标签的txt文件路径。
    - img_file (str): 对应的图像文件路径。
    - save_dir (str): JSON文件保存目录。
    - labels (list): 类别标签列表。
    """
    # 读取图像，获取图像尺寸
    img = cv2.imread(img_file)
    height, width, _ = img.shape

    # 创建Labelme格式的JSON数据结构
    labelme_data = {
        "version": "4.5.9",
        "flags": {},
        "shapes": [],
        "imagePath": os.path.basename(img_file),
        "imageHeight": height,
        "imageWidth": width,
        "imageData": None  # 可以选择将图像数据转为base64后嵌入JSON
    }

    # 读取YOLO11标签文件
    with open(txt_file, "r") as file:
        for line in file.readlines():
            data = line.strip().split()
            class_id = int(data[0])  # 类别ID
            points = list(map(float, data[1:]))  # 获取多边形坐标

            # 将归一化坐标转换为实际像素坐标
            polygon = []
            for i in range(0, len(points), 2):
                x = points[i] * width
                y = points[i + 1] * height
                polygon.append([x, y])

            # 定义多边形区域
            shape = {
                "label": labels[class_id],  # 使用从yaml加载的类别名称
                "points": polygon,
                "group_id": None,
                "shape_type": "polygon",  # 分割使用多边形
                "flags": {}
            }
            labelme_data["shapes"].append(shape)

    # 保存为labelme格式的JSON文件
    save_path = os.path.join(save_dir, os.path.basename(txt_file).replace(".txt", ".json"))
    with open(save_path, "w") as json_file:
        json.dump(labelme_data, json_file, indent=4)

def convert_yolo11_to_labelme(txt_folder, img_folder, save_folder, yaml_file):
    """
    读取文件夹中的所有txt文件，将YOLO11标签转为Labelme的JSON格式。

    参数：
    - txt_folder (str): 存放YOLO11 txt标签文件的文件夹路径。
    - img_folder (str): 存放图像文件的文件夹路径。
    - save_folder (str): 保存转换后的JSON文件的文件夹路径。
    - yaml_file (str): YAML文件的路径，用于读取类别标签。
    """
    # 从YAML文件中加载类别标签
    labels = load_labels_from_yaml(yaml_file)

    if not os.path.exists(save_folder):
        os.makedirs(save_folder)

    for txt_file in os.listdir(txt_folder):
        if txt_file.endswith(".txt"):
            txt_path = os.path.join(txt_folder, txt_file)
            img_file = txt_file.replace(".txt", ".jpg")  # 假设图像为.jpg格式
            img_path = os.path.join(img_folder, img_file)

            # 检查图像文件是否存在
            if os.path.exists(img_path):
                yolo11_to_labelme(txt_path, img_path, save_folder, labels)
                print(f"已成功转换: {txt_file} -> JSON文件")
            else:
                print(f"图像文件不存在: {img_path}")

# 使用示例
txt_folder = r"./datasets/coco8-seg/labels/val"  # YOLO11标签文件夹路径
img_folder = r"./datasets/coco8-seg/images/val"  # 图像文件夹路径
save_folder = r"./datasets/coco8-seg/labels_json/val"  # JSON文件保存路径
yaml_file = r"coco8-seg.yaml"  # YAML文件路径

convert_yolo11_to_labelme(txt_folder, img_folder, save_folder, yaml_file)

修改一下代码中的参数：

txt_folder = r"./datasets/coco8-seg/labels/val"  # YOLO11标签文件夹路径
img_folder = r"./datasets/coco8-seg/images/val"  # 图像文件夹路径
save_folder = r"./datasets/coco8-seg/labels_json/val"  # JSON文件保存路径
yaml_file = r"coco8-seg.yaml"  # YAML文件路径

示例xxx.yaml文件内容，如下所示：

# Ultralytics YOLO 🚀, AGPL-3.0 license

path: ../datasets/coco8-seg # dataset root dir
train: images/train # train images 
val: images/val # val images 

# 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

4、手动校正标签

生成了JSON文件后，把图像和JSON文件放在同一个文件夹中

然后打开Labelme工具，选择“编辑多边形”，对物体进行分割信息修改

修改完成后，点击“Save"保存修正后的标注信息

5、Labelme的json转为YOLO的txt

这里把Labelme的json转为YOLO的txt，是因为用修正后数据，作为新的数据，加入旧数据中；

重新训练之前的模型权重，这样模型会学得更好，迭代优化模型。

 首先了解YOLO11的分割标签格式，如下所示：

<class-index>  <x1> <y1> <x2> <y2> ... <xn> <yn>

• 说明：这个格式不但适用于YOLO11、YOLOv8、YOLOv5，还适用于ultralytics工程中其他版本的YOLO。  

下面详细分析一下分割标签格式：

<class-index> 这是目标对象的类别索引，用于表示当前对象属于哪个类别。

• 格式：整数值，代表特定的目标类别。通常是在数据集中为每个类别分配的唯一编号。
• 例如：0 代表“汽车”、1 代表“行人”、2 代表“交通灯”。

<x1> <y1> <x2> <y2> ... <xn> <yn>  这些是多边形顶点的归一化坐标，用于描述目标对象的分割掩膜。

• 格式：一对一对的浮点数，表示多边形顶点的 x 和 y 坐标。坐标是归一化的，即值范围在 [0, 1] 之间，分别表示相对于图像的宽度和高度。
• <x1> <y1>：多边形的第一个顶点，x1 表示该顶点的横坐标，y1 表示该顶点的纵坐标。
• <x2> <y2>：多边形的第二个顶点，依次类推。
• <xn> <yn>：多边形的第 n 个顶点。

示例数据：0 0.15 0.20 0.35 0.25 0.30 0.40 0.10 0.30

这个示例中，假设有一个目标，它的类别索引是 0（表示某个物体，比如汽车），并且它的分割掩膜有 4 个顶点，归一化坐标。

了解YOLO11的分割标签txt文件后，通过下面代码，把Labelme的json转为YOLO的txt

import json
import os

'''
任务：实例分割，labelme的json文件, 转txt文件
Ultralytics YOLO format
<class-index> <x1> <y1> <x2> <y2> ... <xn> <yn>
'''

# 类别映射表，定义每个类别对应的ID
label_to_class_id = {
    "class_1": 0,
    "class_2": 1,
    "class_3": 2,
    # 根据需要添加更多类别
}

# json转txt
def convert_labelme_json_to_yolo(json_file, output_dir, img_width, img_height):
    with open(json_file, 'r') as f:
        labelme_data = json.load(f)
    
    # 获取文件名（不含扩展名）
    file_name = os.path.splitext(os.path.basename(json_file))[0]
    
    # 输出的txt文件路径
    txt_file_path = os.path.join(output_dir, f"{file_name}.txt")

    with open(txt_file_path, 'w') as txt_file:
        for shape in labelme_data['shapes']:
            label = shape['label']
            points = shape['points']

            # 根据类别映射表获取类别ID，如果类别不在映射表中，跳过该标签
            class_id = label_to_class_id.get(label)
            if class_id is None:
                print(f"Warning: Label '{label}' not found in class mapping. Skipping.")
                continue

            # 将点的坐标归一化到0-1范围
            normalized_points = [(x / img_width, y / img_height) for x, y in points]

            # 写入类别ID
            txt_file.write(f"{class_id}")

            # 写入多边形掩膜的所有归一化顶点坐标
            for point in normalized_points:
                txt_file.write(f" {point[0]:.6f} {point[1]:.6f}")
            txt_file.write("\n")

if __name__ == "__main__":
    json_dir = "json_labels"  # 替换为LabelMe标注的JSON文件目录
    output_dir = "labels"  # 输出的YOLO格式txt文件目录
    img_width = 640   # 图像宽度，根据实际图片尺寸设置
    img_height = 640  # 图像高度，根据实际图片尺寸设置

    # 创建输出文件夹
    if not os.path.exists(output_dir):
        os.makedirs(output_dir)

    # 批量处理所有json文件
    for json_file in os.listdir(json_dir):
        if json_file.endswith(".json"):
            json_path = os.path.join(json_dir, json_file)
            convert_labelme_json_to_yolo(json_path, output_dir, img_width, img_height)

首先修改类别映射，比如

# 类别映射表，定义每个类别对应的ID
label_to_class_id = {
    "person": 0,
    "bicycle": 1,
    "car": 2,
    # 根据需要添加更多类别
}

然后修改一下代码中的参数： 

• 需要修改json_dir 的路径，它用来存放 LabelMe标注的JSON文件
• 需要修改output_dir 的路径，输出的YOLO格式txt文件目录
• img_width 和 img_height，默认是640，分别指图片的宽度和高度，根据实际图片尺寸修改即可

运行代码，会生成用于YOLO11分割的txt标签文件。

6、迭代优化模型（可选）

然后，可以迭代优化模型。用修正后数据，作为新的数据，加入旧数据中；

重新训练之前的模型权重，这样模型会学得更好，迭代优化模型。

YOLO11实例分割-训练模型参考我这篇文章：

https://blog.csdn.net/qq_41204464/article/details/142880722?spm=1001.2014.3001.5501

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