基于YOLOv8的铁路工人安全作业检测系统｜精准识别反光背心与安全帽

基于YOLOv8的铁路工人安全作业检测系统｜精准识别反光背心与安全帽

源码包含：完整YOLOv8训练代码+数据集(带标注)+权重文件+直接可允许检测的yolo检测程序+直接部署教程/训练教程

项目摘要

本项目集成了 YOLOv8 工业目标检测模型 与 PyQt5 图形界面工具，实现了对铁路工人穿戴安全装备（如反光背心与安全帽）的自动检测与预警。
该系统支持图片、文件夹、视频和实时摄像头多输入方式，适用于车站、轨道施工等高风险场景。

✨ 配套完整源码与训练流程说明，让你开箱即用，快速构建属于自己的工业安全检测系统！

前言

在铁路建设与日常维护作业中，工人的人身安全至关重要。为了规范操作、降低事故风险，要求一线工人必须穿戴 反光背心 与 安全帽 等防护设备。然而，在实际施工场景中，由于人员众多、环境复杂，传统的人工监管方式存在明显局限：效率低、误判多、覆盖不足。

随着计算机视觉与人工智能技术的迅猛发展，基于深度学习的 目标检测算法 在工业场景中表现出强大潜力。尤其是 YOLOv8 模型，因其速度快、精度高、部署灵活等特点，成为当前工业检测领域的首选算法之一。

本项目正是基于此背景，构建了一个面向铁路工地的智能识别系统，具备以下特点：

• 📷 精准检测 工人是否佩戴反光背心、安全帽；
• 🧠 基于YOLOv8训练，支持自定义类别；
• 🖥 图形化界面操作简单，无编程基础也可直接使用；
• 🚀 支持多种输入方式：图片、视频、摄像头实时检测；
• 📦 源码开源，可快速部署和二次开发。

该系统既适用于施工单位内部监管，也可用于科研项目、AI课程教学等多种场景。希望本项目的开源与实战价值，能够为工业安全智能化管理贡献一份力量。

一、软件核心功能介绍及效果演示

本系统集成了 YOLOv8 目标检测模型与 PyQt5 图形界面，可运行于 Windows/Linux 环境，具备完整的图像/视频/摄像头实时检测能力，且用户界面友好，支持非专业用户直接操作。

• 支持自定义训练的 YOLOv8 权重（n/s/m/l/x）
• 检测目标包括：
  • 工人（Person）
  • 反光背心（Vest）
  • 安全帽（Helmet）

模型部署后，可在毫秒级别完成检测，满足工业现场实时性需求。

二、软件效果演示

为了直观展示本系统基于 YOLOv8 模型的检测能力，我们设计了多种操作场景，涵盖静态图片、批量图片、视频以及实时摄像头流的检测演示。

（1）单图片检测演示

用户点击“选择图片”，即可加载本地图像并执行检测：

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（2）多文件夹图片检测演示

用户可选择包含多张图像的文件夹，系统会批量检测并生成结果图。

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（3）视频检测演示

支持上传视频文件，系统会逐帧处理并生成目标检测结果，可选保存输出视频：

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（4）摄像头检测演示

实时检测是系统中的核心应用之一，系统可直接调用摄像头进行检测。由于原理和视频检测相同，就不重复演示了。

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（5）保存图片与视频检测结果

用户可通过按钮勾选是否保存检测结果，所有检测图像自动加框标注并保存至指定文件夹，支持后续数据分析与复审。

三、模型的训练、评估与推理

YOLOv8是Ultralytics公司发布的新一代目标检测模型，采用更轻量的架构、更先进的损失函数（如CIoU、TaskAlignedAssigner）与Anchor-Free策略，在COCO等数据集上表现优异。
其核心优势如下：

• 高速推理，适合实时检测任务
• 支持Anchor-Free检测
• 支持可扩展的Backbone和Neck结构
• 原生支持ONNX导出与部署

3.1 YOLOv8的基本原理

YOLOv8 是 Ultralytics 发布的新一代实时目标检测模型，具备如下优势：

• 速度快：推理速度提升明显；
• 准确率高：支持 Anchor-Free 架构；
• 支持分类/检测/分割/姿态多任务；
• 本项目使用 YOLOv8 的 Detection 分支，训练时每类表情均标注为独立目标。

YOLOv8 由Ultralytics 于 2023 年 1 月 10 日发布，在准确性和速度方面具有尖端性能。在以往YOLO 版本的基础上，YOLOv8 引入了新的功能和优化，使其成为广泛应用中各种物体检测任务的理想选择。

YOLOv8原理图如下：

3.2 数据集准备与训练

采用 YOLO 格式的数据集结构如下：

dataset/
├── images/
│   ├── train/
│   └── val/
├── labels/
│   ├── train/
│   └── val/

每张图像有对应的 .txt 文件，内容格式为：

4 0.5096721233576642 0.352838390077821 0.3947600423357664 0.31825755058365757

分类包括（可自定义）：

3.3. 训练结果评估

训练完成后，将在 runs/detect/train 目录生成结果文件，包括：

• results.png：损失曲线和 mAP 曲线；
• weights/best.pt：最佳模型权重；
• confusion_matrix.png：混淆矩阵分析图。

若 mAP@0.5 达到 90% 以上，即可用于部署。

在深度学习领域，我们通常通过观察损失函数下降的曲线来评估模型的训练状态。YOLOv8训练过程中，主要包含三种损失：定位损失（box_loss）、分类损失（cls_loss）和动态特征损失（dfl_loss）。训练完成后，相关的训练记录和结果文件会保存在runs/目录下，具体内容如下：

3.4检测结果识别

使用 PyTorch 推理接口加载模型：

import cv2
from ultralytics import YOLO
import torch
from torch.serialization import safe_globals
from ultralytics.nn.tasks import DetectionModel

# 加入可信模型结构
safe_globals().add(DetectionModel)

# 加载模型并推理
model = YOLO('runs/detect/train/weights/best.pt')
results = model('test.jpg', save=True, conf=0.25)

# 获取保存后的图像路径
# 默认保存到 runs/detect/predict/ 目录
save_path = results[0].save_dir / results[0].path.name

# 使用 OpenCV 加载并显示图像
img = cv2.imread(str(save_path))
cv2.imshow('Detection Result', img)
cv2.waitKey(0)
cv2.destroyAllWindows()

预测结果包含类别、置信度、边框坐标等信息。

四.YOLOV8+YOLOUI完整源码打包

本文涉及到的完整全部程序文件：包括python源码、数据集、训练代码、UI文件、测试图片视频等（见下图），获取方式见【4.2 完整源码下载】：

4.1 项目开箱即用

作者已将整个工程打包。包含已训练完成的权重，读者可不用自行训练直接运行检测。

运行项目只需输入下面命令。

python main.py

读者也可自行配置训练集，或使用打包好的数据集直接训练。

自行训练项目只需输入下面命令。

yolo detect train data=datasets/expression/loopy.yaml model=yolov8n.yaml pretrained=yolov8n.pt epochs=100 batch=16 lr0=0.001

4.2 完整源码

至项目实录视频下方获取：https://www.bilibili.com/video/BV1hjhWzmEBZ/

包含：

📦完整项目源码

📦 预训练模型权重

🗂️ 数据集地址（含标注脚本）

总结

本项目围绕铁路工人作业场景下的安全装备佩戴识别需求，基于先进的 YOLOv8 深度学习目标检测算法，构建了一个具备 高精度、可视化、可扩展 的智能检测系统，全面覆盖以下核心能力：

• 🔍 精准检测 工人是否佩戴反光背心与安全帽；
• 🖼 图形化界面 操作直观，非专业用户也能轻松上手；
• 🧠 模型可自训练扩展，支持不同工业场景的目标替换；
• 🎥 支持图片、视频、摄像头等多源输入，应用灵活；
• 📦 完整项目结构与开源代码，便于部署与二次开发；

在当前工业安全数字化转型大背景下，类似本系统的部署可有效 减少安全监管盲区、降低事故风险、提升管理效率。本项目也可广泛应用于如建筑、电力、矿业、高空作业等其他工业场景中。