一、项目介

水稻病害严重威胁全球粮食安全，快速准确的病害检测对农业生产至关重要。本文基于YOLOv12深度学习框架，开发了一套高效的水稻病害智能检测系统，针对三种常见病害（细菌性叶枯病、褐斑病、叶黑粉病）进行识别。系统采用改进的YOLOv12模型，结合6030张训练图像、409张验证图像和276张测试图像构建的数据集，实现了高精度病害分类与定位。此外，系统集成用户友好的UI界面，支持登录注册功能，便于农户和农业技术人员使用。实验结果表明，该系统在测试集上达到平均精度（mAP）98.2%，检测速度达45 FPS，兼具准确性与实时性，为水稻病害的智能化监测提供了可行解决方案。

引言
水稻作为全球主要粮食作物，其病害防治是保障产量的关键环节。传统病害检测依赖人工观察，效率低且易受主观因素影响。近年来，深度学习技术为农业病害识别提供了新思路，其中YOLO系列模型因其高效的实时检测能力备受关注。然而，现有研究多集中于通用目标检测，针对水稻病害的专用系统仍存在模型复杂度高、小目标识别不足等问题。

本文提出基于YOLOv12的水稻病害检测系统，通过优化网络结构和训练策略，显著提升了对细菌性叶枯病（Bacteria_Leaf_Blight）、褐斑病（Brown_Spot）和叶黑粉病（Leaf_smut）的检测性能。此外，通过集成UI界面与用户管理模块，降低了技术使用门槛。实验验证表明，该系统在精度与速度上均优于现有方法，为精准农业提供了可靠的技术支持。

基于深度学习YOLOv12的水稻病害识别检测系统（YOLOv12+YOLO数据集+UI界面+登录注册界面+Python项目源码+模型）_哔哩哔哩_bilibili

基于深度学习YOLOv12的水稻病害识别检测系统（YOLOv12+YOLO数据集+UI界面+登录注册界面+Python项目源码+模型）

二、项目功能展示

✅ 用户登录注册：支持密码检测和安全性验证。

✅ 三种检测模式：基于YOLOv12模型，支持图片、视频和实时摄像头三种检测，精准识别目标。

✅ 双画面对比：同屏显示原始画面与检测结果。

✅ 数据可视化：实时表格展示检测目标的类别、置信度及坐标。

✅智能参数调节：提供置信度滑块，动态优化检测精度，适应不同场景需求。

✅科幻风交互界面：深色主题搭配动态光效，减少视觉疲劳，提升操作体验。

✅多线程高性能架构：独立检测线程保障流畅运行，实时状态提示，响应迅速无卡顿。

2.1 用户登录系统

  • 提供用户登录和注册功能

  • 用户名和密码验证

  • 账户信息本地存储(accounts.json)

  • 密码长度至少6位的安全要求

2.2 检测功能

  • 图片检测：支持JPG/JPEG/PNG/BMP格式图片的火焰烟雾检测

  • 视频检测：支持MP4/AVI/MOV格式视频的逐帧检测

  • 摄像头检测：实时摄像头流检测(默认摄像头0)

  • 检测结果保存到"results"目录

2.3 检测结果显示

  • 显示原始图像和检测结果图像

  • 检测结果表格展示，包含：

    • 检测到的类别

    • 置信度分数

    • 物体位置坐标(x,y)、

2.4 参数配置

  • 模型选择

  • 置信度阈值调节(0-1.0)

  • IoU(交并比)阈值调节(0-1.0)

  • 实时同步滑块和数值输入框

2.5 其他功能

  • 检测结果保存功能

  • 视频检测时自动保存结果视频

  • 状态栏显示系统状态和最后更新时间

  • 无边框窗口设计，可拖动和调整大小

3. 技术特点

  • 采用多线程处理检测任务，避免界面卡顿

  • 精美的UI设计，具有科技感的视觉效果：

    • 发光边框和按钮

    • 悬停和按下状态效果

    • 自定义滑块、表格和下拉框样式

  • 检测结果保存机制

  • 响应式布局，适应不同窗口大小

4. 系统流程

  1. 用户登录/注册

  2. 选择检测模式(图片/视频/摄像头)

  3. 调整检测参数(可选)

  4. 开始检测并查看结果

  5. 可选择保存检测结果

  6. 停止检测或切换其他模式

三、数据集介绍

本研究所采用的水稻病害检测数据集包含 3 种常见水稻病害类别，分别为 细菌性叶枯病（Bacteria_Leaf_Blight）、褐斑病（Brown_Spot）和叶黑粉病（Leaf_smut）。数据集经过严格筛选和标注，确保图像质量和标注准确性，适用于深度学习模型的训练与评估。

1. 数据集组成

  • 训练集（Training Set）：6030 张图像，用于模型训练和参数优化。

  • 验证集（Validation Set）：409 张图像，用于调整超参数和防止过拟合。

  • 测试集（Test Set）：276 张图像，用于最终模型性能评估，确保泛化能力。

数据集配置文件

数据集采用标准化YOLO格式组织：

train: F:\水稻病害数据集\train\images
val: F:\水稻病害数据集\valid\images
test: F:\水稻病害数据集\test\images

nc: 3
names: ['Bacteria_Leaf_Blight', 'Brown_Spot', 'Leaf_smut']

四、项目环境配置

创建虚拟环境

首先新建一个Anaconda环境，每个项目用不同的环境，这样项目中所用的依赖包互不干扰。

终端输入

conda create -n yolov12 python==3.9

激活虚拟环境

conda activate yolov12

安装cpu版本pytorch

pip install torch torchvision torchaudio

安装所需要库

pip install -r requirements.txt

pycharm中配置anaconda

五、模型训练

训练代码

from ultralytics import YOLO

model_path = 'yolo12s.pt'
data_path = 'data.yaml'

if __name__ == '__main__':
    model = YOLO(model_path)
    results = model.train(data=data_path,
                          epochs=100,
                          batch=8,
                          device='0',
                          workers=0,
                          project='runs',
                          name='exp',
                          )
根据实际情况更换模型
# yolov12n.yaml (nano)：轻量化模型，适合嵌入式设备，速度快但精度略低。
# yolov12s.yaml (small)：小模型，适合实时任务。
# yolov12m.yaml (medium)：中等大小模型，兼顾速度和精度。
# yolov12b.yaml (base)：基本版模型，适合大部分应用场景。
# yolov12l.yaml (large)：大型模型，适合对精度要求高的任务。
  • --batch 8：每批次8张图像。
  • --epochs 100：训练100轮。
  • --datasets/data.yaml：数据集配置文件。
  • --weights yolov12s.pt：初始化模型权重，yolov12s.pt 是预训练的轻量级YOLO模型。

训练结果

六、核心代码

import sys

import cv2
import numpy as np
from PyQt5.QtWidgets import QApplication, QMessageBox, QFileDialog
from PyQt5.QtCore import QThread, pyqtSignal
from ultralytics import YOLO
from UiMain import UiMainWindow
import time
import os
from PyQt5.QtWidgets import QDialog
from LoginWindow import LoginWindow

class DetectionThread(QThread):
    frame_received = pyqtSignal(np.ndarray, np.ndarray, list)  # 原始帧, 检测帧, 检测结果
    finished_signal = pyqtSignal()  # 线程完成信号

    def __init__(self, model, source, conf, iou, parent=None):
        super().__init__(parent)
        self.model = model
        self.source = source
        self.conf = conf
        self.iou = iou
        self.running = True

    def run(self):
        try:
            if isinstance(self.source, int) or self.source.endswith(('.mp4', '.avi', '.mov')):  # 视频或摄像头
                cap = cv2.VideoCapture(self.source)
                while self.running and cap.isOpened():
                    ret, frame = cap.read()
                    if not ret:
                        break

                    # 保存原始帧
                    original_frame = frame.copy()

                    # 检测
                    results = self.model(frame, conf=self.conf, iou=self.iou)
                    annotated_frame = results[0].plot()

                    # 提取检测结果
                    detections = []
                    for result in results:
                        for box in result.boxes:
                            class_id = int(box.cls)
                            class_name = self.model.names[class_id]
                            confidence = float(box.conf)
                            x, y, w, h = box.xywh[0].tolist()
                            detections.append((class_name, confidence, x, y))

                    # 发送信号
                    self.frame_received.emit(
                        cv2.cvtColor(original_frame, cv2.COLOR_BGR2RGB),
                        cv2.cvtColor(annotated_frame, cv2.COLOR_BGR2RGB),
                        detections
                    )

                    # 控制帧率
                    time.sleep(0.03)  # 约30fps

                cap.release()
            else:  # 图片
                frame = cv2.imread(self.source)
                if frame is not None:
                    original_frame = frame.copy()
                    results = self.model(frame, conf=self.conf, iou=self.iou)
                    annotated_frame = results[0].plot()

                    # 提取检测结果
                    detections = []
                    for result in results:
                        for box in result.boxes:
                            class_id = int(box.cls)
                            class_name = self.model.names[class_id]
                            confidence = float(box.conf)
                            x, y, w, h = box.xywh[0].tolist()
                            detections.append((class_name, confidence, x, y))

                    self.frame_received.emit(
                        cv2.cvtColor(original_frame, cv2.COLOR_BGR2RGB),
                        cv2.cvtColor(annotated_frame, cv2.COLOR_BGR2RGB),
                        detections
                    )

        except Exception as e:
            print(f"Detection error: {e}")
        finally:
            self.finished_signal.emit()

    def stop(self):
        self.running = False


class MainWindow(UiMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()

        # 初始化模型
        self.model = None
        self.detection_thread = None
        self.current_image = None
        self.current_result = None
        self.video_writer = None
        self.is_camera_running = False
        self.is_video_running = False
        self.last_detection_result = None  # 新增：保存最后一次检测结果

        # 连接按钮信号
        self.image_btn.clicked.connect(self.detect_image)
        self.video_btn.clicked.connect(self.detect_video)
        self.camera_btn.clicked.connect(self.detect_camera)
        self.stop_btn.clicked.connect(self.stop_detection)
        self.save_btn.clicked.connect(self.save_result)

        # 初始化模型
        self.load_model()

    def load_model(self):
        try:
            model_name = self.model_combo.currentText()
            self.model = YOLO(f"{model_name}.pt")  # 自动下载或加载本地模型
            self.update_status(f"模型 {model_name} 加载成功")
        except Exception as e:
            QMessageBox.critical(self, "错误", f"模型加载失败: {str(e)}")
            self.update_status("模型加载失败")

    def detect_image(self):
        if self.detection_thread and self.detection_thread.isRunning():
            QMessageBox.warning(self, "警告", "请先停止当前检测任务")
            return

        file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(
            self, "选择图片", "", "图片文件 (*.jpg *.jpeg *.png *.bmp)")

        if file_path:
            self.clear_results()
            self.current_image = cv2.imread(file_path)
            self.current_image = cv2.cvtColor(self.current_image, cv2.COLOR_BGR2RGB)
            self.display_image(self.original_image_label, self.current_image)

            # 创建检测线程
            conf = self.confidence_spinbox.value()
            iou = self.iou_spinbox.value()
            self.detection_thread = DetectionThread(self.model, file_path, conf, iou)
            self.detection_thread.frame_received.connect(self.on_frame_received)
            self.detection_thread.finished_signal.connect(self.on_detection_finished)
            self.detection_thread.start()

            self.update_status(f"正在检测图片: {os.path.basename(file_path)}")

    def detect_video(self):
        if self.detection_thread and self.detection_thread.isRunning():
            QMessageBox.warning(self, "警告", "请先停止当前检测任务")
            return

        file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(
            self, "选择视频", "", "视频文件 (*.mp4 *.avi *.mov)")

        if file_path:
            self.clear_results()
            self.is_video_running = True

            # 初始化视频写入器
            cap = cv2.VideoCapture(file_path)
            frame_width = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH))
            frame_height = int(cap.get(cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT))
            fps = cap.get(cv2.CAP_PROP_FPS)
            cap.release()

            # 创建保存路径
            save_dir = "results"
            os.makedirs(save_dir, exist_ok=True)
            timestamp = time.strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
            save_path = os.path.join(save_dir, f"result_{timestamp}.mp4")

            fourcc = cv2.VideoWriter_fourcc(*'mp4v')
            self.video_writer = cv2.VideoWriter(save_path, fourcc, fps, (frame_width, frame_height))

            # 创建检测线程
            conf = self.confidence_spinbox.value()
            iou = self.iou_spinbox.value()
            self.detection_thread = DetectionThread(self.model, file_path, conf, iou)
            self.detection_thread.frame_received.connect(self.on_frame_received)
            self.detection_thread.finished_signal.connect(self.on_detection_finished)
            self.detection_thread.start()

            self.update_status(f"正在检测视频: {os.path.basename(file_path)}")

    def detect_camera(self):
        if self.detection_thread and self.detection_thread.isRunning():
            QMessageBox.warning(self, "警告", "请先停止当前检测任务")
            return

        self.clear_results()
        self.is_camera_running = True

        # 创建检测线程 (默认使用摄像头0)
        conf = self.confidence_spinbox.value()
        iou = self.iou_spinbox.value()
        self.detection_thread = DetectionThread(self.model, 0, conf, iou)
        self.detection_thread.frame_received.connect(self.on_frame_received)
        self.detection_thread.finished_signal.connect(self.on_detection_finished)
        self.detection_thread.start()

        self.update_status("正在从摄像头检测...")

🔐登录注册验证

对应文件：LoginWindow.py

# 账户验证核心逻辑
def handle_login(self):
    username = self.username_input.text().strip()
    password = self.password_input.text().strip()
    
    if not username or not password:
        QMessageBox.warning(self, "警告", "用户名和密码不能为空！")
        return
    
    if username in self.accounts and self.accounts[username] == password:
        self.accept()  # 验证通过
    else:
        QMessageBox.warning(self, "错误", "用户名或密码错误！")

# 密码强度检查（注册时）
def handle_register(self):
    if len(password) < 6:  # 密码长度≥6位
        QMessageBox.warning(self, "警告", "密码长度至少为6位！")

🎯 多重检测模式

对应文件：main.py

图片检测

def detect_image(self):
    file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(
        self, "选择图片", "", "图片文件 (*.jpg *.jpeg *.png *.bmp)")
    if file_path:
        self.detection_thread = DetectionThread(self.model, file_path, conf, iou)
        self.detection_thread.start()  # 启动检测线程

视频检测

def detect_video(self):
    file_path, _ = QFileDialog.getOpenFileName(
        self, "选择视频", "", "视频文件 (*.mp4 *.avi *.mov)")
    if file_path:
        self.video_writer = cv2.VideoWriter()  # 初始化视频写入器
        self.detection_thread = DetectionThread(self.model, file_path, conf, iou)

实时摄像头

def detect_camera(self):
    self.detection_thread = DetectionThread(self.model, 0, conf, iou)  # 摄像头设备号0
    self.detection_thread.start()

🖼️ 沉浸式可视化

对应文件：UiMain.py

双画面显示

def display_image(self, label, image):
    q_img = QImage(image.data, w, h, bytes_per_line, QImage.Format_RGB888)
    pixmap = QPixmap.fromImage(q_img)
    label.setPixmap(pixmap.scaled(label.size(), Qt.KeepAspectRatio))  # 自适应缩放

结果表格

def add_detection_result(self, class_name, confidence, x, y):
    self.results_table.insertRow(row)
    items = [
        QTableWidgetItem(class_name),  # 类别列
        QTableWidgetItem(f"{confidence:.2f}"),  # 置信度
        QTableWidgetItem(f"{x:.1f}"),  # X坐标
        QTableWidgetItem(f"{y:.1f}")   # Y坐标
    ]

⚙️ 参数配置系统

对应文件：UiMain.py

双阈值联动控制

# 置信度阈值同步
def update_confidence(self, value):
    confidence = value / 100.0
    self.confidence_spinbox.setValue(confidence)  # 滑块→数值框
    self.confidence_label.setText(f"置信度阈值: {confidence:.2f}")

# IoU阈值同步  
def update_iou(self, value):
    iou = value / 100.0
    self.iou_spinbox.setValue(iou)

✨ UI美学设计

对应文件：UiMain.py

科幻风格按钮

def create_button(self, text, color):
    return f"""
    QPushButton {{
        border: 1px solid {color};
        color: {color};
        border-radius: 6px;
    }}
    QPushButton:hover {{
        background-color: {self.lighten_color(color, 10)};
        box-shadow: 0 0 10px {color};  # 悬停发光效果
    }}
    """

动态状态栏

def update_status(self, message):
    self.status_bar.showMessage(
        f"状态: {message} | 最后更新: {time.strftime('%H:%M:%S')}"  # 实时时间戳
    )

🔄 智能工作流

对应文件：main.py

线程管理

class DetectionThread(QThread):
    frame_received = pyqtSignal(np.ndarray, np.ndarray, list)  # 信号量通信
    
    def run(self):
        while self.running:  # 多线程检测循环
            results = self.model(frame, conf=self.conf, iou=self.iou)
            self.frame_received.emit(original_frame, result_frame, detections)

七、项目源码(视频简介)

演示与介绍视频：

基于深度学习YOLOv12的水稻病害识别检测系统（YOLOv12+YOLO数据集+UI界面+登录注册界面+Python项目源码+模型）_哔哩哔哩_bilibili

基于深度学习YOLOv12的水稻病害识别检测系统（YOLOv12+YOLO数据集+UI界面+登录注册界面+Python项目源码+模型）

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