助力打造清洁环境，基于美团最新YOLOv6-4.0开发构建公共场景下垃圾堆放垃圾桶溢出检测识别系统

公共社区环境生活垃圾基本上是我们每个人每天几乎都无法避免的一个问题，公共环境下垃圾投放点都会有固定的值班时间，但是考虑到实际扔垃圾的无规律性，往往会出现在无人值守的时段内垃圾堆放垃圾桶溢出等问题，有些容易扩散的垃圾比如：碎纸屑、泡沫粒等等，一旦遇上大风天气往往就会被吹得遍地都是给垃圾清理工作带来负担。

本文的主要目的及时想要探索分析通过接入社区实时视频流数据来对公共环境下的垃圾投放点进行自动化的智能分析计算，当探测到异常问题比如：随意堆放垃圾、垃圾桶溢出等问题的时候结合一些人工业务预设的规则来自动通过短信等形式推送事件给相关的工作人员来进行及时的处置这一方案的可行性，博文主要是侧重对检测模型的开发实现，业务规则需要到具体的项目中去细化，这块就不作为文本的实践内容。

在前文中，我们已经陆续开发了相关的实践项目，感兴趣的话可以自行移步阅读即可：

《助力打造清洁环境，基于YOLOv3开发构建公共场景下垃圾堆放垃圾桶溢出检测识别系统》

《助力打造清洁环境，基于YOLOv4开发构建公共场景下垃圾堆放垃圾桶溢出检测识别系统》

《助力打造清洁环境，基于YOLOv5全系列模型【n/s/m/l/x】开发构建公共场景下垃圾堆放垃圾桶溢出检测识别系统》

本文紧接前文系列，主要是想要基于YOLOv6这一经典的模型来开发实践性质的项目，首先看下实例效果：

Yolov6是美团开发的轻量级检测算法，截至目前为止该算法已经迭代到了4.0版本，每一个版本都包含了当时最优秀的检测技巧和最最先进的技术，YOLOv6的Backbone不再使用Cspdarknet，而是转为比Rep更高效的EfficientRep；它的Neck也是基于Rep和PAN搭建了Rep-PAN；而Head则和YOLOX一样，进行了解耦，并且加入了更为高效的结构。YOLOv6也是沿用anchor-free的方式，抛弃了以前基于anchor的方法。除了模型的结构之外，它的数据增强和YOLOv5的保持一致；而标签分配上则是和YOLOX一样，采用了simOTA；并且引入了新的边框回归损失：SIOU。
YOLOv5和YOLOX都是采用多分支的残差结构CSPNet，但是这种结构对于硬件来说并不是很友好。所以为了更加适应GPU设备，在backbone上就引入了ReVGG的结构，并且基于硬件又进行了改良，提出了效率更高的EfficientRep。RepVGG为每一个3×3的卷积添加平行了一个1x1的卷积分支和恒等映射的分支。这种结构就构成了构成一个RepVGG Block。和ResNet不同的是，RepVGG是每一层都添加这种结构，而ResNet是每隔两层或者三层才添加。RepVGG介绍称，通过融合而成的3x3卷积结构，对计算密集型的硬件设备很友好。

简单看下实例数据情况：

训练数据配置文件如下所示：

# Please insure that your custom_dataset are put in same parent dir with YOLOv6_DIR
train: ./dataset/images/train # train images
val: ./dataset/images/test # val images
test: ./dataset/images/test # test images (optional)

# whether it is coco dataset, only coco dataset should be set to True.
is_coco: False

# Classes
nc: 3  # number of classes

# class names
names: ['trash_over', 'garbage', 'trash_no_full']

默认我先选择的是最为轻量级的yolov6n系列的模型，基于finetune来进行模型的开发：

# YOLOv6s model
model = dict(
    type='YOLOv6n',
    pretrained='weights/yolov6n.pt',
    depth_multiple=0.33,
    width_multiple=0.25,
    backbone=dict(
        type='EfficientRep',
        num_repeats=[1, 6, 12, 18, 6],
        out_channels=[64, 128, 256, 512, 1024],
        fuse_P2=True,
        cspsppf=True,
        ),
    neck=dict(
        type='RepBiFPANNeck',
        num_repeats=[12, 12, 12, 12],
        out_channels=[256, 128, 128, 256, 256, 512],
        ),
    head=dict(
        type='EffiDeHead',
        in_channels=[128, 256, 512],
        num_layers=3,
        begin_indices=24,
        anchors=3,
        anchors_init=[[10,13, 19,19, 33,23],
                      [30,61, 59,59, 59,119],
                      [116,90, 185,185, 373,326]],
        out_indices=[17, 20, 23],
        strides=[8, 16, 32],
        atss_warmup_epoch=0,
        iou_type='siou',
        use_dfl=False, # set to True if you want to further train with distillation
        reg_max=0, # set to 16 if you want to further train with distillation
        distill_weight={
            'class': 1.0,
            'dfl': 1.0,
        },
    )
)

solver = dict(
    optim='SGD',
    lr_scheduler='Cosine',
    lr0=0.0032,
    lrf=0.12,
    momentum=0.843,
    weight_decay=0.00036,
    warmup_epochs=2.0,
    warmup_momentum=0.5,
    warmup_bias_lr=0.05
)

data_aug = dict(
    hsv_h=0.0138,
    hsv_s=0.664,
    hsv_v=0.464,
    degrees=0.373,
    translate=0.245,
    scale=0.898,
    shear=0.602,
    flipud=0.00856,
    fliplr=0.5,
    mosaic=1.0,
    mixup=0.243,
)

当然了也可以使用其他几个系列的模型，不同系列模型训练命令如下：

#yolov6n
python3 tools/train.py --batch-size 8 --conf configs/yolov6n_finetune.py --data data/self.yaml --fuse_ab --device 0 --name yolov6n --epochs 100 --workers 2


#yolov6s
python3 tools/train.py --batch-size 16 --conf configs/yolov6s_finetune.py --data data/self.yaml --fuse_ab --device 0 --name yolov6s --epochs 100 --workers 2


#yolov6m
python3 tools/train.py --batch-size 16 --conf configs/yolov6m_finetune.py --data data/self.yaml --fuse_ab --device 0 --name yolov6m --epochs 100 --workers 2


#yolov6l
python3 tools/train.py --batch-size 8 --conf configs/yolov6l_finetune.py --data data/self.yaml --fuse_ab --device 0 --name yolov6l --epochs 100 --workers 2

根据自己的需要选择使用合适的模型即可。

终端执行如下命令即可启动训练：

python3 tools/train.py --batch-size 8 --conf configs/yolov6n_finetune.py --data data/self.yaml --fuse_ab --device 0 --name yolov6n --epochs 100 --workers 2

训练日志输出如下：

训练完成输出如下所示：

Inferencing model in train datasets.: 100%|?????| 50/50 [00:20<00:00,  2.44it/s]

Evaluating speed.

Evaluating mAP by pycocotools.
Saving runs/train/yolov6n/predictions.json...
Results saved to runs/train/yolov6n
Epoch: 99 | mAP@0.5: 0.8504197493162378 | mAP@0.50:0.95: 0.6347577838061667

Training completed in 5.716 hours.
loading annotations into memory...
Done (t=0.01s)
creating index...
index created!
Loading and preparing results...
DONE (t=0.57s)
creating index...
index created!
Running per image evaluation...
Evaluate annotation type *bbox*
DONE (t=5.45s).
Accumulating evaluation results...
DONE (t=0.92s).
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.635
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.850
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.707
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.183
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.401
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.670
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.420
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.750
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.775
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.489
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.600
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.800

感觉整体yolov6系列的模型使用下来最明显的体验就是对于显存的占用还是比较大的，同等量级的模型训练经常会出现OOM的警告信息。相较于yolov5的n系列模型yolov8的n系列模型，yolov6的n系列模型显然会消耗掉更大的显存资源，虽然官方项目兼容了CPU计算，当显存不足的时候会自动使用CPU来完成计算但是本质还是模型自身资源消耗太大的原因，另外一点就是yolov6的模型训练完成后没有像yolov5、yolov8之类的详细的指标评测信息，只有孤零零的权重文件，不利于学术性质的项目使用，除此之外yolov6模型训练会产生一个很大的记录日志的文件，如下：