最近在微信公众号里看到多篇讲解yolov5在openvino部署做目标检测文章，但是没看到过用opencv的dnn模块做yolov5目标检测的。于是，我就想着编写一套用opencv的dnn模块做yolov5目标检测的程序。在编写这套程序时，遇到的bug和解决办法，在这篇文章里讲述一下。
在yolov5之前的yolov3和yolov4的官方代码都是基于darknet框架的实现的，因此opencv的dnn模块做目标检测时，读取的是.cfg和.weight文件，那时候编写程序很顺畅，没有遇到bug。但是yolov5的官方代码(https://github.com/ultralytics/yolov5)是基于pytorch框架实现的，但是opencv的dnn模块不支持读取pytorch的训练模型文件的。如果想要把pytorch的训练模型.pth文件加载到opencv的dnn模块里，需要先把pytorch的训练模型.pth文件转换到.onnx文件，然后才能载入到opencv的dnn模块里。
因此，用opencv的dnn模块做yolov5目标检测的程序，包含两个步骤：(1).把pytorch的训练模型.pth文件转换到.onnx文件。(2).opencv的dnn模块读取.onnx文件做前向计算。
(1).把pytorch的训练模型.pth文件转换到.onnx文件
在做这一步时，我得吐槽一下官方代码：https://github.com/ultralytics/yolov5，这套程序里的代码混乱，在pytorch里，通常是在.py文件里定义网络结构的，但是官方代码是在.yaml文件定义网络结构，利用pytorch动态图特性，解析.yaml文件自动生成网络结构。在.yaml文件里有depth_multiple和width_multiple，它是控制网络的深度和宽度的参数。这么做的好处是能够灵活的配置网络结构，但是不利于理解网络结构，假如你想设断点查看某一层的参数和输出数值，那就没办法了。因此，在我编写的转换到.onnx文件的程序里，网络结构是在.py文件里定义的。其次，在官方代码里，还有一个奇葩的地方，那就是.pth文件。起初，我下载官方代码到本地运行时，torch.load读取.pth文件总是出错，后来把pytorch升级到1.7，就读取成功了。可以看到版本兼容性不好，这是它的一个不足之处。设断点查看读取的.pth文件里的内容，可以看到ultralytics的.pt文件里既存储有模型参数，也存储有网络结构，还储存了一些超参数，包括anchors,stride等等的。第一次见到有这种操作的，通常情况下，.pth文件里只存储了训练模型参数的。
查看models\yolo.py里的Detect类，在构造函数里，有这么两行代码：
我尝试过把这两行代码改成self.anchors = a 和 self.anchor_grid = a.clone().view(self.nl, 1, -1, 1, 1, 2)，程序依然能正常运行，但是torch.save保存模型文件后，可以看到.pth文件里没有存储anchors和anchor_grid了，在百度搜索register_buffer，解释是：pytorch中register_buffer模型保存和加载的时候可以写入和读出。
在这两行代码的下一行：
它的作用是做特征图的输出通道对齐，通过1x1卷积把三种尺度特征图的输出通道都调整到 num_anchors*(num_classes+5)。
阅读Detect类的forward函数代码，可以看出它的作用是根据偏移公式计算出预测框的中心坐标和高宽，这里需要注意的是，计算高和宽的代码：
pwh = (ps[:, 2:4].sigmoid() * 2) ** 2 * anchors[i]
没有采用exp操作，而是直接乘上anchors[i]，这是yolov5与yolov3v4的一个最大区别(还有一个区别就是在训练阶段的loss函数里，yolov5采用邻域的正样本anchor匹配策略，增加了正样本。其它的是一些小区别，比如yolov5的第一个模块采用FOCUS把输入数据2倍下采样切分成4份，在channel维度进行拼接，然后进行卷积操作,yolov5的激活函数没有使用Mish)。
现在可以明白Detect类的作用是计算预测框的中心坐标和高宽，简单来说就是生成proposal，作为后续NMS的输入，进而输出最终的检测框。我觉得在Detect类里定义的1x1卷积是不恰当的，应该把它定义在Detect类的外面，紧邻着Detect类之前定义1x1卷积。
在官方代码里，有转换到onnx文件的程序： python models/export.py --weights yolov5s.pt --img 640 --batch 1
在pytorch1.7版本里，程序是能正常运行生成onnx文件的。观察export.py里的代码，在执行torch.onnx.export之前，有这么一段代码：
注意其中的for循环，我试验过注释掉它，重新运行就会出错，打印出的错误如下：
由此可见，这段for循环代码是必需的。SiLU其实就是swish激活函数，而在onnx模型里是不直接支持swish算子的，因此在转换生成onnx文件时，SiLU激活函数不能直接使用nn.Module里提供的接口，而需要自定义实现它。
(2).opencv的dnn模块读取.onnx文件做前向计算
在生成.onnx文件后，就可以用opencv的dnn模块里的cv2.dnn.readNet读取它。然而，在读取时，出现了如下错误：
我在百度搜索这个问题的解决办法，看到一篇知乎文章(Pytorch转ONNX-实战篇2（实战踩坑总结） - 知乎)，文章里讲述的第一条：
于是查看yolov5的代码，在common.py文件的Focus类,torch.cat的输入里有4次切片操作，代码如下：
那么现在需要更换索引式的切片操作，观察到注释的Contract类，它就是用view和permute函数完成切片操作的，于是修改代码如下：
其次，在models\yolo.py里的Detect类里，也有切片操作，代码如下：
前面说过，Detect类的作用是计算预测框的中心坐标和高宽，生成proposal，这个是属于后处理的，因此不需要把它写入到onnx文件里。
总结一下，按照上面的截图代码，修改Focus类，把Detect类里面的1x1卷积定义在紧邻着Detect类之前的外面，然后去掉Detect类，组成新的model，作为torch.onnx.export的输入，
torch.onnx.export(model, inputs, output_onnx, verbose=False, opset_version=12, input_names=['images'], output_names=['out0', 'out1', 'out2'])
最后生成的onnx文件，opencv的dnn模块就能成功读取了，接下来对照Detect类里的forward函数，用python或者C++编写计算预测框的中心坐标和高宽的功能。
周末这两天，我在win10+cpu机器里编写了用opencv的dnn模块做yolov5目标检测的程序，包含Python和C++两个版本的。程序都调试通过了，运行结果也是正确的。我把这套代码发布在github上，地址是
https://github.com/hpc203/yolov5-dnn-cpp-python
后处理模块，python版本用numpy array实现的，C++版本的用vector和数组实现的，整套程序只依赖opencv库(opencv4版本以上的)就能正常运行，彻底摆脱对深度学习框架pytorch,tensorflow,caffe,mxnet等等的依赖。用openvino作目标检测，需要把onnx文件转换到.bin和.xml文件，相比于用dnn模块加载onnx文件做目标检测是多了一个步骤的。因此，我就想编写一套用opencv的dnn模块做yolov5目标检测的程序，用opencv的dnn模块做深度学习目标检测，在win10和ubuntu，在cpu和gpu上都能运行，可见dnn模块的通用性更好，很接地气。
生成yolov5s_param.pth 的步骤，首先下载https://github.com/ultralytics/yolov5 的源码到本地，在yolov5-master主目录(注意不是我发布的github代码目录)里新建一个.py文件，把下面的代码复制到.py文件里
import torch from collections import OrderedDict import pickle import os device = 'cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu' if __name__=='__main__': choices = ['yolov5s', 'yolov5l', 'yolov5m', 'yolov5x'] modelfile = choices[0]+'.pt' utl_model = torch.load(modelfile, map_location=device) utl_param = utl_model['model'].model torch.save(utl_param.state_dict(), os.path.splitext(modelfile)[0]+'_param.pth') own_state = utl_param.state_dict() print(len(own_state)) numpy_param = OrderedDict() for name in own_state: numpy_param[name] = own_state[name].data.cpu().numpy() print(len(numpy_param)) with open(os.path.splitext(modelfile)[0]+'_numpy_param.pkl', 'wb') as fw: pickle.dump(numpy_param, fw) 保厥美以骄傲兮，日康娱以淫游。有谁来对上联或下联?
运行这个.py文件，这时候就可以生成yolov5s_param.pth文件。之所以要进行这一步，我在上面讲到过：ultralytics的.pt文件里既存储有模型参数，也存储有网络结构，还储存了一些超参数，包括anchors,stride等等的。torch.load加载ultralytics的官方.pt文件，也就是utl_model = torch.load(modelfile, map_location=device)这行代码，在这行代码后设断点查看utl_model里的内容，截图如下
可以看到utl_model里含有既存储有模型参数，也存储有网络结构，还储存了一些超参数等等的，这会严重影响转onnx文件。此外，我还发现，如果pytorch的版本低于1.7，那么在torch.load加载.pt文件时就会出错的。
此外，有读者反映，在Focus类的构造函数里添加了 self.contract = Contract(gain=2) ，之后在forward函数里报错，错误信息是没有contract这个成员。之所以会出现这个错误，原因正如上面所说的在ultralytics的.pt文件里既存储有模型参数，也存储有网络结构。因而在Focus类的构造函数里添加的成员是不会生效的，做一个小实验来验证，在forward函数设断点，运行，截图如下
可以看到self里并没有contract这个成员。想要在导出onnx文件时不出错的做法是，代码如下：
此代码由一叶知秋网-知秋君整理class Focus(nn.Module): def __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True): # ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups super(Focus, self).__init__() self.conv = Conv(c1 * 4, c2, k, s, p, g, act) #self.contract = Contract(gain=2) def forward(self, x): # x(b,c,w,h) -> y(b,4c,w/2,h/2) if torch.onnx.is_in_onnx_export(): contract = Contract(gain=2) return self.conv(contract(x)) else: return self.conv(torch.cat([x[..., ::2, ::2], x[..., 1::2, ::2], x[..., ::2, 1::2], x[..., 1::2, 1::2]], 1))
因此在程序里，我把模型参数转换到cpu.numpy形式的，最后保存在.pkl文件里。这时候在win10系统cpu环境里，即使你的电脑没有安装pytorch，也能通过python程序访问到模型参数。
pytorch转onnx常见坑：
1. onnx只能输出静态图，因此不支持if-else分支。一次只能走一个分支。如果代码中有if-else语句，需要改写。
2. onnx不支持步长为2的切片。例如a[::2,::2]
3. onnx不支持对切片对象赋值。例如a[0,:,:,:]=b， 可以用torch.cat改写
4. onnx里面的resize要求output shape必须为常量。可以用以下代码解决：
if isinstance(size, torch.Size):
size = tuple(int(x) for x in size)
此外，在torch.onnx.export(model, inputs, output_onnx)的输入参数model里，应该只包含网络结构，也就是说model里只含有nn.Conv2d, nn.MaxPool2d, nn.BatchNorm2d, F.relu等等的这些算子组件，而不应该含有后处理模块的。图像预处理和后处理模块需要自己使用C++或者Python编程实现。
在明白了这些之后，在转换生成onnx文件，你需要执行两个步骤，第一步把原始训练模型.pt文件里的参数保存到新的.pth文件里，第二步编写yolov5.py文件，把yolov5的往来结构定义在.py文件里，此时需要注意网络结构里不能包含切片对象赋值操作，F.interpolate里的size参数需要加int强制转换。在执行完这两步之后才能生成一个opencv能成功读取并且做前向推理的onnx文件。
不过，最近我发现在yolov5-pytorch程序里，其实可以直接把原始训练模型.pt文件转换生成onnx文件的，而且我在一个yolov5检测人脸+关键点的程序里实验成功了。
5月1日，我把这套程序发布在github上，地址是 https://github.com/hpc203/yolov5-face-landmarks-opencv 和 https://github.com/hpc203/yolov5-face-landmarks-opencv-v2
这套程序只依赖opencv库就可以运行yolov5检测人脸+关键点，程序依然是包含C++和Python两个版本的，这套程序里还有一个转换生成onnx文件的python程序文件。只需运行这一个.py文件就可以生成onnx文件，而不需要之前讲的那样执行两个步骤，这样大大简化了生成onnx文件的流程，使用方法可以阅读程序里的README文档。
在这个新的转换生成onnx文件的程序里，需要重新定义yolov5网络结构，主要是修改第一个模块Focus，用Contract类替换索引式的切片操作，在最后一个模块Detect类里，只保留三个1x1卷积，剩下的make_grid和decode属于后处理，不能包含在网络结构里，代码截图如下
如果要转换生成onnx文件，需要设置export = True，这时候Detect模块的forward就只进行1x1卷积，这时的网络结构就可以作为torch.onnx.export(model, inputs, output_onnx)的输入参数model。不过由于ultralytics的yolov5代码仓库几乎每天都在更新，因此你现在看到的ultralytics的yolov5里的Detect类很有可能不是这么写的，那这是需要你手动修改程序，然后再运行。
8月8日，看到最近旷视发布的anchor-free系列的YOLOX，而在github开源的代码里，并没有使用opencv部署的程序。因此，我就编写了一套使用OpenCV部署YOLOX的程序，支持YOLOX-S、YOLOX-M、YOLOX-L、YOLOX-X、YOLOX-Darknet53五种结构，包含C++和Python两种版本的程序实现。在今天我在github发布了这套程序，地址是
https://github.com/hpc203/yolox-opencv-dnn
在旷视发布的YOLOX代码里，提供了在COCO数据集上训练出来的.pth模型文件，并且也提供了导出onnx模型的export_onnx.py文件，起初我运行export_onnx.py生成onnx文件之后Opencv读取onnx文件失败了，报错原因跟文章最开始的第(2)节里的一样，这说明在YOLOX的网络结构里有切片操作，经过搜索后，在 yolox\models\network_blocks.py 里有个Focus类，它跟YOLOv5里的Focus是一样的，都是把输入张量切分成4份，然后concat+conv。这时按照第(2)节里讲述的解决办法，修改Focus类，重新运行export_onnx.py生成onnx文件，Opencv读取onnx文件就不会再出错了。
8月22日，我在github发布了一套使用OpenCV部署Yolo-FastestV2的程序，依然是包含C++和Python两种版本的程序实现。地址是
https://github.com/hpc203/yolo-fastestv2-opencv
经过运行，体验到这个Yolo-FastestV2的速度确实很快，而且onnx文件只有957kb大小，不超过1M。在官方代码https://github.com/dog-qiuqiu/Yolo-FastestV2里，学习它的网络结构。设断点调试，查看中间变量可以看到，在model/detector.py，网络输出了6个张量
它们的形状分别是
torch.Size([1, 12, 22, 22])
torch.Size([1, 3, 22, 22])
torch.Size([1, 80, 22, 22])
torch.Size([1, 12, 11, 11])
torch.Size([1, 3, 11, 11])
torch.Size([1, 80, 11, 11])
结合配置文件data/coco.data，可以看到模型输入是352x352的图片，而输出有22x22和11x11这两种尺度的特征图，这说明Yolo-FastestV2的输出只有缩放16倍和缩放32倍这两种尺度的特征图，比yolov3，v4，v5系列的都要少一个尺度特征图。其次在配置文件data/coco.data还可以看到anchor一共有6个，分别给两个尺度特征图里的网格点分配3个。观察输出的6个张量的形状信息，很明显前3个张量是22x22尺度特征图的检测框坐标回归量bbox_reg，检测框目标置信度obj_conf，检测框类别置信度cls_conf。由于给每个网格点分配3个anchor，检测框坐标包含(center_x, center_y, width, height)，因此维数是4*3=12，这也就明白了bbox_reg的第1个维度是12，obj_conf的第1个维度是3，而COCO数据集有80类，那么cls_conf的第1个维度应该是3*80=240，但是在上面调试信息里显示的是80类。继续设断点调试代码，在utils/utils.py里，第326行有这么一行代码
类别置信度复制了3份，结合这个后处理代码，可以看出类别置信度对3个anchor是共享的。
在观察出Yolo-FastestV2的这些特性之后，可以理解为何它的速度快和模型文件小的原因了。主要是因为它的输入图片尺寸比传统yolov3，v4，v5系列的要小，它的输出特征图尺寸个数，也比传统yolo的要少，最后对网格点上的3个anchor是共享类别置信度的，这也减少了特种通道数。
8月29日，我在github发布了一套使用OpenCV部署全景驾驶感知网络YOLOP，可同时处理交通目标检测、可驾驶区域分割、车道线检测，三项视觉感知任务，依然是包含C++和Python两种版本的程序实现。地址是：
https://github.com/hpc203/YOLOP-opencv-dnn
在这里我讲一下生成onnx文件需要注意的地方，YOLOP的官方代码地址是 https://github.com/hustvl/YOLOP ，它是华中科技大学视觉团队发布的，它的代码是使用pytorch作为深度学习框架。仔细阅读和运行调试他的代码，可以看出，它的代码是在ultralytics的yolov5里修改的，添加了可行驶区域分割和车道线分割这两个分割头，在bdd100k数据集上的训练的，不过YOLOP的检测类别只保留了bdd100k数据集里的车辆这一个类别。生成onnx文件，第一步是把我发布的代码里的export_onnx.py拷贝到https://github.com/hustvl/YOLOP的主目录里。第二步，在https://github.com/hustvl/YOLOP的主目录里，打开lib/models/common.py，首先修改Focus类，原始的Focus类的forward函数里是由切片操作的，那么这时按照第(2)节里讲述的解决办法，修改Focus类，示例代码如下
class Contract(nn.Module): # Contract width-height into channels, i.e. x(1,64,80,80) to x(1,256,40,40) def __init__(self, gain=2): super().__init__() self.gain = gain def forward(self, x): N, C, H, W = x.size() # assert (H / s == 0) and (W / s == 0), 'Indivisible gain' s = self.gain x = x.view(N, C, H // s, s, W // s, s) # x(1,64,40,2,40,2) x = x.permute(0, 3, 5, 1, 2, 4).contiguous() # x(1,2,2,64,40,40) return x.view(N, C * s * s, H // s, W // s) # x(1,256,40,40) class Focus(nn.Module): # Focus wh information into c-space # slice concat conv def __init__(self, c1, c2, k=1, s=1, p=None, g=1, act=True): # ch_in, ch_out, kernel, stride, padding, groups super(Focus, self).__init__() self.conv = Conv(c1 * 4, c2, k, s, p, g, act) self.contract = Contract(gain=2) def forward(self, x): # x(b,c,w,h) -> y(b,4c,w/2,h/2) # return self.conv(torch.cat([x[..., ::2, ::2], x[..., 1::2, ::2], x[..., ::2, 1::2], x[..., 1::2, 1::2]], 1)) return self.conv(self.contract(x))接下来修改Detect类里的forward函数，示例代码如下
此代码由一叶知秋网-知秋君整理def forward(self, x): if not torch.onnx.is_in_onnx_export(): z = [] # inference output for i in range(self.nl): x[i] = self.m[i](x[i]) # conv # print(str(i)+str(x[i].shape)) bs, _, ny, nx = x[i].shape # x(bs,255,w,w) to x(bs,3,w,w,85) x[i] = x[i].view(bs, self.na, self.no, ny, nx).permute(0, 1, 3, 4, 2).contiguous() # print(str(i)+str(x[i].shape)) if not self.training: # inference if self.grid[i].shape[2:4] != x[i].shape[2:4]: self.grid[i] = self._make_grid(nx, ny).to(x[i].device) y = x[i].sigmoid() # print("**") # print(y.shape) #[1, 3, w, h, 85] # print(self.grid[i].shape) #[1, 3, w, h, 2] y[..., 0:2] = (y[..., 0:2] * 2. - 0.5 + self.grid[i].to(x[i].device)) * self.stride[i] # xy y[..., 2:4] = (y[..., 2:4] * 2) ** 2 * self.anchor_grid[i] # wh """print("**") print(y.shape) #[1, 3, w, h, 85] print(y.view(bs, -1, self.no).shape) #[1, 3*w*h, 85]""" z.append(y.view(bs, -1, self.no)) return x if self.training else (torch.cat(z, 1), x) else: for i in range(self.nl): x[i] = self.m[i](x[i]) # conv # print(str(i)+str(x[i].shape)) bs, _, ny, nx = x[i].shape # x(bs,255,w,w) to x(bs,3,w,w,85) x[i] = x[i].view(bs, self.na, self.no, ny, nx).permute(0, 1, 3, 4, 2).contiguous() x[i] = torch.sigmoid(x[i]) x[i] = x[i].view(-1, self.no) return torch.cat(x, dim=0)
修改完之后，运行export_onnx.py就能生成onnx文件，并且opencv读取正常的。
9月18日，我在github上发布了一套使用ONNXRuntime部署anchor-free系列的YOLOR，依然是包含C++和Python两种版本的程序。起初我是想使用OpenCV部署的，但是opencv读取onnx文件总是出错，于是我换用ONNXRuntime部署。地址是：
https://github.com/hpc203/yolor-onnxruntime
9月19日，我在github上发布了一套使用深度学习算法实现虚拟试衣镜，结合了人体姿态估计、人体分割、几何匹配和GAN，四种模型。仅仅只依赖opencv库就能运行，除此之外不再依赖任何库。源码地址是：
https://github.com/hpc203/virtual_try_on_use_deep_learning
10月6日，我在github上发布了一套使用ONNXRuntime部署鲁棒性视频抠图的程序，依然是包含C++和Python两种版本的程序。起初，我想使用opencv的dnn模块作为推理引擎，但是程序运行到cv2.dnn.readNet(modelpath) 这里时报错，因此使用onnxruntime 作为推理引擎，源码地址是：
https://github.com/hpc203/robustvideomatting-onnxruntime
10月17日，我在github上发布了使用OpenCV部署SCRFD人脸检测，依然是包含C++和Python两种版本的程序实现。SCRFD是一个FCOS式的人脸检测器，2021年5月在insightface仓库里发布的，它也是检测人脸矩形框和5个关键点。我发布在github上的源码地址是：
https://github.com/hpc203/scrfd-opencv
11月6日，我在github发布了使用OpenCV部署libface人脸检测和SFace人脸识别，包含C++和Python两种版本的程序，仅仅只依赖OpenCV库就能运行。源码地址是：
https://github.com/hpc203/libface-sface_detect-recognition-opencv
人脸检测和人脸识别模块是由人脸识别领域的两位大牛设计的， 其中人脸检测是南科大的于仕琪老师设计的，人脸识别模块是北邮的邓伟洪教授设计，其研究成果SFace发表在图像处理顶级期刊IEEE Transactions on Image Processing。 人脸检测示例程序在opencv-master/samples/dnn/face_detect.cpp里，起初我在win10系统里，在visual stdio 2019 里新建一个空项目，然后把opencv-master/samples/dnn/face_detect.cpp拷贝进来作为主程序，尝试编译，发现编译不通过。 仔细看代码可以发现face_detect.cpp里使用了类的继承和虚函数重写，这说明依赖包含了其他的.cpp和.hpp头文件的。因此我就编写一套程序， 人脸检测和人脸识别程序从opencv源码里剥离出来，只需编写一个main.cpp文件，就能运行人脸检测和人脸识别程序。于仕琪老师设计的libface人脸检测，有一个特点就是输入图像的尺寸是动态的，也就是说对输入图像不需要做resize到固定尺寸，就能输入到神经网络做推理的，此前我发布的一些人脸检测程序都没有做到这一点，而且模型文件.onnx只有336KB。因此，这套人脸检测模型是 非常有应用价值的。在下载完代码之后，在visual stdio 2019里新建一个空项目，配置opencv，然后把main.cpp和weights文件拷贝进去，接下来编译运行就可以了。
12月4日，我在github发布了使用OpenCV部署P2PNet人群检测和计数，包含C++和Python两种版本的实现，仅仅只依赖OpenCV库就能运行。源码地址是：
https://github.com/hpc203/crowdcounting-p2pnet-opencv
12月12日，我在github发布了使用OpenCV部署faster-rcnn检测证件照，包含C++和Python两种版本的程序，仅仅只依赖opencv库就能运行。源码地址是：
https://github.com/hpc203/faster-rcnn-card-opencv
还发布了使用OpenCV部署YOLOV3检测二维码，包含C++和Python两种版本的程序，仅仅只依赖opencv库就能运行。源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolo-qrcode-opencv
12月18日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署PicoDet目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，源码地址是：
https://github.com/hpc203/picodet-onnxruntime
起初，我是想使用opencv部署PicoDet目标检测的，但是opencv的dnn模块读取.onnx文件失败了，报错信息是这样的
可以看到在onnx文件里有一个opencv的dnn模块不支持的层HardSigmoid，在PicoDet官方代码仓库里搜索HardSigmoid，结果截图如下
可以看到它是直接调用pytorch的接口函数HardSigmoid()来实现的。如果自定义函数实现HardSigmoid，那么转换生成的onnx文件就能被opencv的dnn模块正常读取的了。可是PicoDet官方代码是基于PaddlePaddle框架编写的，我对这个框架不熟悉，因此没有去修改源码重新生成.onnx文件的。于是我就是用onnxruntime库部署PicoDet目标检测，在编写这套代码时，我发现之前编写的使用opencv部署nanodet的程序里，有百分之90的代码是可以复用的(拷贝粘贴过来)，除了模型初始化的构造函数，需要重新编写。最后八卦一下在知乎上看到一个帖子，链接： 如何看待百度picodet工程中大量复制粘贴nanodet，却在各公众号和pr中只讲如何如何吊打后者？ - 知乎
打开之后，可以看到帖子是关闭状态的。
12月28日，我在github发布了
使用OpenCV部署NanoDet-Plus，包含C++和Python两个版本的程序
使用ONNXRuntime部署NanoDet-Plus，包含C++和Python两个版本的程序
源码地址是：https://github.com/hpc203/nanodet-plus-opencv
2022年1月16日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署人脸动漫化——AnimeGAN，包含C++和Python两个版本的代码实现，源码地址是
https://github.com/hpc203/AnimeGAN-onnxruntime
1月21日，我在github发布了
使用OpenCV部署YOLOX+ByteTrack目标跟踪，包含C++和Python两个版本的程序。
使用ONNXRuntime部署YOLOX+ByteTrack目标跟踪，包含C++和Python两个版本的程序。
源码地址是：
https://github.com/hpc203/bytetrack-opencv-onnxruntime
1月22日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署U-2-Net生成人脸素描画，包含C++和Python两个版本的程序，源码地址是
https://github.com/hpc203/u2net-onnxruntime
1月28日，我在github发布了
使用OpenCV部署yolov5检测车牌和4个角点，包含C++和Python两个版本的程序
使用ONNXRuntime部署yolov5检测车牌和4个角点，包含C++和Python两个版本的程序
程序会输出车牌的水平矩形框的左上和右下顶点的坐标(x,y)，车牌的4个角点的坐标(x,y)
源码地址是
https://github.com/hpc203/yolov5-detect-car_plate_corner
2月7日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署yolov5-lite目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，源码地址是
https://github.com/hpc203/yolov5-lite-onnxruntime
2月17日，我在github发布了
使用OpenCV部署多任务的yolov5目标检测+语义分割，包含C++和Python两个版本的程序
使用ONNXRuntime部署多任务的yolov5目标检测+语义分割，包含C++和Python两个版本的程序
源码地址是
https://github.com/hpc203/multiyolov5-opencv-onnxrun
2月19日，我在github发布了
使用OpenCV部署yolov5旋转目标检测，包含C++和Python两个版本的程序
使用ONNXRuntime部署yolov5旋转目标检测，包含C++和Python两个版本的程序
程序输出矩形框的中心点坐标(x, y)，矩形框的高宽(h, w)，矩形框的倾斜角，源码地址是
https://github.com/hpc203/rotate-yolov5-opencv-onnxrun
在编写这套程序的过程中，发现在python程序里，opencv的dnn模块提供了现成的计算旋转矩形框的NMS函数cv2.dnn.NMSBoxesRotated。但是在C++程序里，opencv的dnn模块提供现成的计算旋转矩形框的NMS函数NMSBoxesRotated。因此在C++程序里，需要自己编写实现计算旋转矩形框的NMS函数，在这里最棘手的地方是如何求两个旋转矩形框的交叠面积。经调研发现opencv库里有表示旋转矩形框的结构体RotatedRect，也有计算两个旋转矩形框的交叠区域和交叠面积的函数rotatedRectangleIntersection和contourArea，最终编写完成了计算旋转矩形框的NMS函数。附上一张C++程序的运行结果图
2月26日，对于https://github.com/ultralytics/yolov5 在最近更新的v6.1版本的，我在github发布了
使用OpenCV部署yolov5-v6.1目标检测，包含C++和Python两个版本的程序。
使用ONNXRuntime部署yolov5-v6.1目标检测，包含C++和Python两个版本的程序。
支持yolov5s，yolov5m，yolov5l，yolov5n，yolov5x， yolov5s6，yolov5m6，yolov5l6，yolov5n6，yolov5x6的十种结构的yolov5-v6.1
源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov5-v6.1-opencv-onnxrun
在这里特别讲解一下转换生成onnx文件的方法，首先下载yolov5-v6.1的源码和模型.pt文件之后，在程序主目录里，打开models/yolo.py，进入到Detect类的forward函数里，插入代码，示例截图如下：
插入的代码片段是：
if torch.onnx.is_in_onnx_export(): for i in range(self.nl): # 分别对三个输出层处理 x[i] = self.m[i](x[i]) # conv bs, _, ny, nx = x[i].shape # x(bs,255,20,20) to x(bs,3,20,20,85) x[i] = x[i].view(bs, self.na, self.no, ny, nx).permute(0, 1, 3, 4, 2).contiguous() y = x[i].sigmoid() z.append(y.view(bs, -1, self.no)) return torch.cat(z, 1)不过需要注意的是，y = x[i].sigmoid()这一步并不是必须的，例如在yolov5车牌检测项目里，4个关键点的x, y值没有做sigmoid()
接下来，我尝试运行python export.py --weights=yolov5s.pt --include=onnx，但是生成onnx文件失败了。这时在export.py里，我自定义了一个导出onnx文件的函数，代码片段如下：
def my_export_onnx(model, im, file, opset, train, dynamic, simplify, prefix=colorstr('ONNX:')): print('anchors:', model.yaml['anchors']) wtxt = open('class.names', 'w') for name in model.names: wtxt.write(name+'\n') wtxt.close() # YOLOv5 ONNX export print(im.shape) if not dynamic: f = os.path.splitext(file)[0] + '.onnx' torch.onnx.export(model, im, f, verbose=False, opset_version=12, input_names=['images'], output_names=['output']) else: f = os.path.splitext(file)[0] + '_dynamic.onnx' torch.onnx.export(model, im, f, verbose=False, opset_version=12, input_names=['images'], output_names=['output'], dynamic_axes={'images': {0: 'batch', 2: 'height', 3: 'width'}, # shape(1,3,640,640) 'output': {0: 'batch', 1: 'anchors'} # shape(1,25200,85) }) try: import cv2 net = cv2.dnn.readNet(f) except: exit(f'export {f} failed') exit(f'export {f} sucess')接下来在官方定义的export_onnx函数里插入调用这个函数，代码截图如下：
这时运行
python export.py --weights=yolov5s.pt --include=onnx --imgsz=640 python export.py --weights=yolov5s6.pt --include=onnx --imgsz=1280就能成功生成.onnx文件，并且opencv的dnn模块能读取onnx文件做推理。
3月28日，我在github发布了使用OpenCV部署yolov5-pose目标检测+人体姿态估计，包含C++和Python两个版本的程序，源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov5_pose_opencv
5月3日，我在github发布了分别使用OpenCV，ONNXRuntime部署yolov5旋转目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，程序输出矩形框的中心点坐标(x, y)，矩形框的高宽(h, w)，矩形框的倾斜角的余弦值和正弦值。源码地址是：
https://github.com/hpc203/rotateyolov5-opencv-onnxrun
这是读取一张航拍图片的C++程序的运行结果图
深度学习模型的检测头的示意图如下
检测框的loss示意图如下
5月4日，我在github发布了分别使用OpenCV，ONNXRuntime部署yolov5不规则四边形目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，程序输出不规则四边形的4个角点的坐标x,y。
源码地址是：
https://github.com/hpc203/polygonyolov5-opencv-onnxrun
这是读取一张航拍图片的C++程序的运行结果图
之前在2月19日的时候发布过一套yolov5旋转目标检测的程序，但是那套程序里，每个候选框里输出的是x,y,w,h,box_score,class_score,angle_score这种形式的，其中x,y,w,h表示检测矩形框的中心点坐标，宽度和高度，box_score表示检测框的置信度，class_score表示类别置信度，假如在coco数据集上训练的，那么class_score是一个长度为80的数组，它里面第i个元素表示第i个类别的置信度。angle_score表示倾斜角度的置信度，它是一个长度为180的数组，它里面第i个元素表示检测矩形框的倾斜角等于i度的置信度，也就是说让深度学习模型来学习矩形框的倾斜角，是一个180个类别的分类问题。那么这时候选框的长度是5+80+180=265，这就使得yolov5的检测头里的最后3个1x1卷积的输出通道数也别大，这无疑会增大模型的计算量。
而在5月3日发布的这套程序里，每个候选框里输出的是x,y,w,h, cos,sin, box_score,class_score这种形式的，其中cos表示检测矩形框的倾斜角的余弦值，sin表示检测矩形框的倾斜角的正弦值，也就是说让深度学习模型来学习矩形框的倾斜角。假如在coco数据集上训练的，那么这时候选框的长度是4+2+1+80=87，很明显这时模型的计算量会减少很多。
对于不规则四边形目标检测，之前在1月28日的时候发布过yolov5检测车牌和4个角点，但那时候程序输出的车牌的水平矩形框的左上和右下顶点的坐标(x,y)，车牌的4个角点的坐标(x,y)。它的深度学习模型结构就是在ultralytics的yolov5结构里加入关键点检测分支，检测矩形框的分支和关键点检测分支值相互促进，缺一不可的。而在一些项目里，需要只输出不规则四边形的4个角点的坐标，不需要输出水平矩形框。这样做不仅能减少模型的分枝数，还能减少计算量。因此在5月4日发布的程序，就是满足这种需求的，在编译这套程序时，遇到一个较为棘手的地方是计算不规则四边形的面积，计算两个不规则四边形的重叠面积。如果编写Python程序，那使用shapely库就很轻松达到目的，如果是编写C++程序，那就没有现成的库可供使用了。经过调研，使用opencv就可以实现着两个功能的，具体实现细节可以阅读源码。
在5月3日发布的旋转目标检测和5月4日发布的不规则四边形目标检测，它们的差异比较如下
看到百度PaddleDetection团队发布了全新的PP-YOLOE，以极佳的性能表现刷新业界性能榜单指标，在目标检测领域引起广泛关注。在5月25日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署PP-YOLOE目标检测，支持PP-YOLOE-s、PP-YOLOE-m、PP-YOLOE-l、PP-YOLOE-x四种结构，包含C++和Python两个版本的程序。源码地址是：
https://github.com/hpc203/pp-yoloe-onnxrun-cpp-py
起初我是想用OpenCV部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件总是失败。在netron网站里可视化onnx的结构，发现它的输入有两个，结构图如下
从结构图里可以看到第一个输入是图片，第二个输入是常数。并且它的输出也是有两个，结构图如下
从结构图里可以看出，输出是经过nms处理之后的，并且还有topK算子，显然这些算子在opencv的dnn模块里是不支持的。因此想要生成opencv的dnn模块能正常读取的onnx文件，需要对pp-yoloe的检测头(PaddleDetection/ppyoloe_head.py at release/2.4 · PaddlePaddle/PaddleDetection · GitHub)里的forward函数里的代码做一些修改 ，使得在转换生成onnx文件的时候不包含后处理。并且对paddle2onnx也作修改，使得在转换生成onnx文件的时候，只有一个输入。可是我对paddlepaddle框架不熟悉，希望有兴趣的读者可以做这一件事。
6月11日，百度的飞桨目标检测开发套件 PaddleDetection 中PP-Human里的 PP-YOLOE行人检测模块，HRNet人体骨骼关键点检测模块做了paddle2onnx，转换生成onnx文件后，使用ONNXRuntime部署，不再依赖PaddlePaddle做推理引擎，依然是包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/pp-yoloe-hrnet-human_pose_estimation
6月26日，看到最近美团视觉团队研发了一款致力于工业应用的目标检测框架YOLOv6，看到他们在昨天发布公布了训练模型。 于是我在今天编写了一套分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署YOLOV6目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov6-opencv-onnxruntime
7月3日，在知乎上看到文章《FastestDet: 比yolo-fastest更快！更强！更简单！全新设计的超实时Anchor-free目标检测算法》，于是我就导出onnx文件，编写了使用OpenCV部署FastestDet，依然是包含C++和Python两种版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/FastestDet-opencv-dnn
.onnx文件很小，只有960kb，不超过1M的。适合应用到对实时性要求高的场景里。
FastestDet跟yolo-fastestv2同一个作者dog-qiuqiu创作的
7月9日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署StyleGAN人像卡通画，包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/photo2cartoon-onnxrun-cpp-py
程序运行结果如下，左边是原图，右边是程序运行结果图
GAN有很多有趣的应用，特别是在娱乐领域，在抖音上经常会看到人脸动漫化，人脸卡通画的视频，这些功能的背后都是GAN的应用。
7月13日，我编写了分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署YOLOV7目标检测，一共包含14个onnx模型，依然是包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov7-opencv-onnxrun-cpp-py
使用opencv部署的程序，有一个待优化的问题。onnxruntime读取.onnx文件可以获得输入张量的形状信息， 但是opencv的dnn模块读取.onnx文件无法获得输入张量的形状信息，目前是根据.onnx文件的名称来解析字符串获得输入张量的高度和宽度的。在opencv的dnn模块里有个函数getLayersShapes，从函数名称上看，它是获得层的输入和输出形状信息的。但是我在程序里尝试使用这个函数来获得输入张量的形状信息，但是出错了。
7月23日，我在github发布了分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署PP-HumanSeg肖像分割模型，包含C++和Python两个版本的程序，源码地址是：
https://github.com/hpc203/PP-HumanSeg-opencv-onnxrun
百度PaddlePaddle团队发布的PP-HumanSeg人像分割模型，功能挺强的，不得不说百度是在BAT三家公司里做技术最扎实的。但是 原始程序需要依赖PaddlePaddle框架才能运行，于是我编写了一套分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署PP-HumanSeg肖像分割的程序，彻底摆脱对任何深度学习框架的依赖，onnx模型文件很小，只有5.9M。这是程序读取一张人像图片的运行结果，左边是原图，右边是程序运行结果图
7月23日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署HAWP线框检测，包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/HAWP-onnxrun-cpp-py
起初打算使用opencv部署的， 可是opencv的dnn模块读取onnx文件出错了，无赖只能使用onnxruntime做部署。程序读取一张图片的运行结果如下，左边是原图，右边是程序运行结果图
HAWP是CVPR2020里的一篇文章《Holistically-Attracted Wireframe Parsing》，做直线检测的。跟传统的目标检测输出矩形框不同的是，HAWP输出检测直线的两个端点的坐标。这个可以应用到检测车道线的场景里，不过在车道拐弯的地方，车道线也是弯曲的，这时检测直线的方法就会失灵。
8月21日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署YOLOV7人头检测，包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov7-head-detect-onnxrun-cpp-py
起初想使用opencv部署的，可是opencv读取onnx文件后在forward函数出错了， 无赖只能使用onnxruntime部署。 程序读取一张图片的运行结果如下，
这套程序对onnxruntime的版本要求较高，需要使用最新的onnxruntime做推理。 我的机器上的onnxruntime版本是1.11.1，人头检测可以应用到人流密度估计场景里。
9月19日，我在github发布了分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署YOLOPV2目标检测+可驾驶区域分割+车道线分割，一共包含54个onnx模型，依然是包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolopv2-opencv-onnxrun-cpp-py
程序读取一张图片的运行结果如下，
onnx模型，有三种，它们的不同之处在于后处理的操作不一样。其中
(1).onnx_post文件夹里的onnx文件，是把最后3个yolo层在经过decode之后，经过torch.cat(z, 1)合并成一个张量，并且还包含nms的。 因此在加载onnx_post文件夹里的onnx文件做推理之后的后处理非常简单，只需要过滤置信度低的检测框。但是经过程序运行实验，onnxruntime能加载 onnx文件做推理并且结果正常，但是opencv的dnn模块不能。
(2). onnx_split文件夹里的onnx文件，是把最后3个yolo层在经过decode之后，经过torch.cat(z, 1)合并成一个张量。 因此在加载onnx_split文件夹里的onnx文件做推理之后的后处理，包括过滤置信度低的检测框，然后执行nms去除重叠度高的检测框。 经过程序运行实验，onnxruntime能加载onnx文件做推理并且结果正常，而opencv的dnn模块能加载onnx文件，但是在forward函数报错。
(3). onnx文件夹里的onnx文件, 是不包含最后3个yolo层的。因此在加载onnx文件夹里的onnx文件做推理之后的后处理，包括 3个yolo层分别做decode，过滤置信度低的检测框，执行nms去除重叠度高的检测框，一共3个步骤。 经过程序运行实验，onnxruntime和opencv的dnn模块都能加载onnx文件做推理并且结果正常。
9月23日，我在github发布了分别使用OpenCV、ONNXRuntime部署CenterNet目标检测，包含C++和Python两个版本的程序，github源码地址是：
https://github.com/hpc203/centernet-opencv-onnxrun-cpp-py
CenterNet是典型的"Objects as Points"式的anchor-free系列的目标检测，它是在2019年诞生的。 不过我看到在github上没有使用opencv-dnn部署centernet的源码，于是我编写了一套。程序读取一张图片的运行结果如下，
11月5日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署YOLOV7人脸+关键点检测，包含C++和Python两个版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/yolov7-detect-face-onnxrun-cpp-py
程序读取一张图片的运行结果如下，
12月11日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署阿里达摩院开源DAMO-YOLO目标检测，一共包含27个onnx模型，依然是C++和Python两个版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/DAMO-YOLO-detect-onnxrun-cpp-py
起初，我想使用opencv做部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件出错， 无赖只能使用onnxruntime做部署了。C++程序读取一张图片的运行结果如下，
12月12日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署百度飞桨开源PP-YOLOE-Plus目标检测，使用ONNXRuntime部署百度飞桨开源PP-YOLOE-Plus目标检测，支持s、m、l、x四种结构，包含C++和Python两个版本的程序，包含C++和Python两个版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/PP-YOLOE-Plus-detect-onnxrun-cpp-py
起初，我想使用opencv做部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件出错， 无赖只能使用onnxruntime做部署了。C++程序读取一张图片的运行结果如下，
在编写程序时，对比此前的PP-YOLOE，不难发现，百度飞桨提出的目标检测模型，有一个共同点，就是输出是有两个张量的，一个是输入图片，另一个是输入scale_factor，它仅仅是元素都是1，长度为2的数组。还有一个共同点是，onnx模型的输出是有两个，第一个是候选框，第二个是候选框数量，并且导出的onnx模型里面包含nms后处理的，这意味着编写C++推理程序的后处理代码非常简单，只需要对检测框坐标做等比例缩放还原到原图位置和过滤低置信度的检测框。这样做虽然减少了代码量，但是会导致有些推理引擎无法加载onnx文件做推理，例如opencv的dnn模块在加载onnx文件时就出错了，报错信息如下：
很明显这是在解析NMS节点时出错了。
12月15日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署E2Pose人体关键点检测，一共包含20个onnx模型，依然是C++和Python两个版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/E2Pose-detect-onnxrun-cpp-py
起初，我想使用opencv做部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件出错， 无赖只能使用onnxruntime做部署了。C++程序读取一张图片的运行结果如下，
2023年1月2日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署百度飞桨开源PP-Vehicle车辆分析，包含车辆检测，识别车型和车辆颜色，车牌检测，车牌识别5个功能，不依赖PaddlePaddle就能运行。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/PP-Vehicle-onnxrun-cpp-py
起初，我想使用opencv做部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件出错， 无赖只能使用onnxruntime做部署了。程序运行结果如下：
1月8日，我在github发布了使用ONNXRuntime部署百度PaddleSeg发布的实时人像抠图模型PP-MattingV2，一共包含18个onnx模型，依然是C++和Python两个版本的程序。github源码地址是：
https://github.com/hpc203/PP-MattingV2-onnxrun-cpp-py
起初，我想使用opencv做部署的，但是opencv的dnn模块读取onnx文件出错， 无赖只能使用onnxruntime做部署了。程序输入一张漂亮妹子图片，运行结果如下，左边是原图，右边是人像分割结果图
