【算法介绍】
在道路交通基础设施维护需求持续升级的背景下，道路坑洼坑洞检测工作面临严峻挑战。坑洼坑洞（pothole）不仅会加速车辆轮胎磨损、引发交通事故，还可能造成道路结构损伤，危及行车安全。传统人工巡检依赖经验判断，效率低且覆盖范围有限，难以应对复杂路网与突发灾害后的快速排查需求；早期基于传统图像处理的方法，受路面阴影、积水、相似纹理干扰，误检率高且无法精准定位微小坑洞，难以满足精细化养护要求。因此，研发高效、精准的道路坑洼坑洞智能检测技术，成为提升道路安全与运维效率的关键。
传统方法存在显著局限：人工目视检测受主观因素影响大，夜间或恶劣天气下漏检风险高；基于边缘检测或灰度阈值的算法难以区分坑洞与井盖、阴影等干扰物，对不规则形状坑洞的识别能力不足；普通深度学习模型在复杂光照条件下，对坑洞边缘特征提取能力弱，易受路面污渍、裂缝等噪声干扰。
基于YOLOv11的道路坑洼坑洞检测系统为道路养护带来革新。YOLOv11以卓越的实时性与多尺度特征融合能力为核心，可快速处理车载摄像头或无人机采集的路面图像，精准标注坑洞位置。通过改进骨干网络，增强对不同深度、形态坑洞的特征提取能力，无论是浅层裂缝还是深层凹陷均能准确识别；优化颈部网络的多尺度特征融合策略，提升对远距离小目标坑洞的检测精度；结合注意力机制与动态阈值调整，抑制路面反光、阴影等干扰因素，确保复杂场景下的高鲁棒性。该系统支持实时视频流分析，可快速生成坑洞分布热力图，为道路管理部门提供科学决策依据，推动道路养护向智能化、预防性方向升级。
【效果展示】
【训练数据集介绍】
数据集大约有一半为增强图片
数据集格式：YOLO格式(不包含分割路径的txt文件，仅仅包含jpg图片以及对应的yolo格式txt文件)
图片数量(jpg文件个数)：3940
标注数量(xml文件个数)：3940
标注数量(txt文件个数)：3940
标注类别数：1
标注类别名称:["pothole"]
每个类别标注的框数：
pothole 框数 = 10111
总框数：10111
使用标注工具：labelImg
标注规则：对类别进行画矩形框
重要说明：暂无
特别声明：本数据集不对训练的模型或者权重文件精度作任何保证，数据集只提供准确且合理标注
图片预览：
标注例子：
【测试环境】
windows10 x64系统
VS2019
netframework4.7.2
opencvsharp4.9.0
onnxruntime1.22.0
注意使用CPU推理，没有使用cuda推理因此不需要电脑具有nvidia显卡，无需安装安装cuda+dunn
【界面设计】
using DeploySharp.Data; using OpenCvSharp; using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Diagnostics; using System.Drawing; using System.IO; using System.Linq; using System.Text; using System.Threading; using System.Threading.Tasks; using System.Windows.Forms; namespace FIRC { public partial class Form1 : Form { public bool videoStart = false;//视频停止标志 string weightsPath = Application.StartupPath + "\\weights";//模型目录 YoloDetector detetor = new YoloDetector();//推理引擎 public Form1() { InitializeComponent(); CheckForIllegalCrossThreadCalls = false;//线程更新控件不报错 } private void LoadWeightsFromDir() { var di = new DirectoryInfo(weightsPath); foreach(var fi in di.GetFiles("*.onnx")) { comboBox1.Items.Add(fi.Name); } if(comboBox1.Items.Count>0) { comboBox1.SelectedIndex = 0; } else { tssl_show.Text = "未找到模型,请关闭程序，放入模型到weights文件夹!"; tsb_pic.Enabled = false; tsb_video.Enabled = false; tsb_camera.Enabled = false; } } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { LoadWeightsFromDir();//从目录加载模型 } public string GetResultString(DetResult[] result) { Dictionary<string, int> resultDict = new Dictionary<string, int>(); for (int i = 0; i < result.Length; i++) { if(resultDict.ContainsKey( result[i].Category) ) { resultDict[result[i].Category]++; } else { resultDict[result[i].Category] =1; } } var resultStr = ""; foreach(var item in resultDict) { resultStr += string.Format("{0}:{1}\r\n",item.Key,item.Value); } return resultStr; } private void tsb_pic_Click(object sender, EventArgs e) { OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog(); ofd.Filter = "*.*|*.bmp;*.jpg;*.jpeg;*.tiff;*.tiff;*.png"; if (ofd.ShowDialog() != DialogResult.OK) return; tssl_show.Text = "正在检测中..."; Task.Run(() => { var sw = new Stopwatch(); sw.Start(); Mat image = Cv2.ImRead(ofd.FileName); detetor.SetParams(Convert.ToSingle(numericUpDown1.Value), Convert.ToSingle(numericUpDown2.Value)); var results=detetor.Inference(image); var resultImage = detetor.DrawImage(image, results); sw.Stop(); pb_show.Image = OpenCvSharp.Extensions.BitmapConverter.ToBitmap(resultImage); tb_res.Text = GetResultString(results); tssl_show.Text = "检测已完成!总计耗时"+sw.Elapsed.TotalSeconds+"秒"; }); } public void VideoProcess(string videoPath) { Task.Run(() => { detetor.SetParams(Convert.ToSingle(numericUpDown1.Value), Convert.ToSingle(numericUpDown2.Value)); VideoCapture capture = new VideoCapture(videoPath); if (!capture.IsOpened()) { tssl_show.Text="视频打开失败!"; return; } Mat frame = new Mat(); var sw = new Stopwatch(); int fps = 0; while (videoStart) { capture.Read(frame); if (frame.Empty()) { Console.WriteLine("data is empty!"); break; } sw.Start(); var results = detetor.Inference(frame); var resultImg = detetor.DrawImage(frame,results); sw.Stop(); fps = Convert.ToInt32(1 / sw.Elapsed.TotalSeconds); sw.Reset(); Cv2.PutText(resultImg, "FPS=" + fps, new OpenCvSharp.Point(30, 30), HersheyFonts.HersheyComplex, 1.0, new Scalar(255, 0, 0), 3); //显示结果 pb_show.Image = OpenCvSharp.Extensions.BitmapConverter.ToBitmap(resultImg); tb_res.Text = GetResultString(results); Thread.Sleep(5); } capture.Release(); pb_show.Image = null; tssl_show.Text = "视频已停止!"; tsb_video.Text = "选择视频"; }); } public void CameraProcess(int cameraIndex=0) { Task.Run(() => { detetor.SetParams(Convert.ToSingle(numericUpDown1.Value), Convert.ToSingle(numericUpDown2.Value)); VideoCapture capture = new VideoCapture(cameraIndex); if (!capture.IsOpened()) { tssl_show.Text = "摄像头打开失败!"; return; } Mat frame = new Mat(); var sw = new Stopwatch(); int fps = 0; while (videoStart) { capture.Read(frame); if (frame.Empty()) { Console.WriteLine("data is empty!"); break; } sw.Start(); var results = detetor.Inference(frame); var resultImg = detetor.DrawImage(frame, results); sw.Stop(); fps = Convert.ToInt32(1 / sw.Elapsed.TotalSeconds); sw.Reset(); Cv2.PutText(resultImg, "FPS=" + fps, new OpenCvSharp.Point(30, 30), HersheyFonts.HersheyComplex, 1.0, new Scalar(255, 0, 0), 3); //显示结果 pb_show.Image = OpenCvSharp.Extensions.BitmapConverter.ToBitmap(resultImg); tb_res.Text = GetResultString(results); Thread.Sleep(5); } capture.Release(); pb_show.Image = null; tssl_show.Text = "摄像头已停止!"; tsb_camera.Text = "打开摄像头"; }); } private void tsb_video_Click(object sender, EventArgs e) { if(tsb_video.Text=="选择视频") { OpenFileDialog ofd = new OpenFileDialog(); ofd.Filter = "视频文件(*.*)|*.mp4;*.avi"; if (ofd.ShowDialog() != DialogResult.OK) return; videoStart = true; VideoProcess(ofd.FileName); tsb_video.Text = "停止"; tssl_show.Text = "视频正在检测中..."; } else { videoStart = false; } } private void tsb_camera_Click(object sender, EventArgs e) { if (tsb_camera.Text == "打开摄像头") { videoStart = true; CameraProcess(0); tsb_camera.Text = "停止"; tssl_show.Text = "摄像头正在检测中..."; } else { videoStart = false; } } private void tsb_exit_Click(object sender, EventArgs e) { videoStart = false; this.Close(); } private void trackBar1_Scroll(object sender, EventArgs e) { numericUpDown1.Value = Convert.ToDecimal(trackBar1.Value / 100.0f); } private void trackBar2_Scroll(object sender, EventArgs e) { numericUpDown2.Value = Convert.ToDecimal(trackBar2.Value / 100.0f); } private void numericUpDown1_ValueChanged(object sender, EventArgs e) { trackBar1.Value = (int)(Convert.ToSingle(numericUpDown1.Value) * 100); } private void numericUpDown2_ValueChanged(object sender, EventArgs e) { trackBar2.Value = (int)(Convert.ToSingle(numericUpDown2.Value) * 100); } private void comboBox1_SelectedIndexChanged(object sender, EventArgs e) { tssl_show.Text="加载模型:"+comboBox1.Text; detetor.LoadWeights(weightsPath+"\\"+comboBox1.Text); tssl_show.Text = "模型加载已完成!"; } } }【常用评估参数介绍】
在目标检测任务中，评估模型的性能是至关重要的。你提到的几个术语是评估模型性能的常用指标。下面是对这些术语的详细解释：
- Class：
- 这通常指的是模型被设计用来检测的目标类别。例如，一个模型可能被训练来检测车辆、行人或动物等不同类别的对象。
- Images：
- 表示验证集中的图片数量。验证集是用来评估模型性能的数据集，与训练集分开，以确保评估结果的公正性。
- Instances：
- 在所有图片中目标对象的总数。这包括了所有类别对象的总和，例如，如果验证集包含100张图片，每张图片平均有5个目标对象，则Instances为500。
- P（精确度Precision）：
- 精确度是模型预测为正样本的实例中，真正为正样本的比例。计算公式为：Precision = TP / (TP + FP)，其中TP表示真正例（True Positives），FP表示假正例（False Positives）。
- R（召回率Recall）：
- 召回率是所有真正的正样本中被模型正确预测为正样本的比例。计算公式为：Recall = TP / (TP + FN)，其中FN表示假负例（False Negatives）。
- mAP50：
- 表示在IoU（交并比）阈值为0.5时的平均精度（mean Average Precision）。IoU是衡量预测框和真实框重叠程度的指标。mAP是一个综合指标，考虑了精确度和召回率，用于评估模型在不同召回率水平上的性能。在IoU=0.5时，如果预测框与真实框的重叠程度达到或超过50%，则认为该预测是正确的。
- mAP50-95：
- 表示在IoU从0.5到0.95（间隔0.05）的范围内，模型的平均精度。这是一个更严格的评估标准，要求预测框与真实框的重叠程度更高。在目标检测任务中，更高的IoU阈值意味着模型需要更准确地定位目标对象。mAP50-95的计算考虑了从宽松到严格的多个IoU阈值，因此能够更全面地评估模型的性能。
这些指标共同构成了评估目标检测模型性能的重要框架。通过比较不同模型在这些指标上的表现，可以判断哪个模型在实际应用中可能更有效。
【使用步骤】
使用步骤：
（1）首先根据官方框架ultralytics安装教程安装好yolov11环境，并根据官方export命令将自己pt模型转成onnx模型,然后去github仓库futureflsl/firc-csharp-projects找到源码
（2）使用vs2019打开sln项目，选择x64 release并且修改一些必要的参数，比如输入shape等，点击运行即可查看最后效果
特别注意如果运行报错了，请参考我的博文进行重新引用我源码的DLL：[C#]opencvsharp报错System.Memory，Version=4.0.1.2，Culture=neutral，PublicKeyToken=cc7b13fcd2ddd51“版本高于所引_未能加载文件或程序集“system.memory, version=4.0.1.2, culture-CSDN博客
【提供文件】
C#源码
yolo11s.onnx模型（不提供pytorch模型）
训练的map,P,R曲线图(在weights\results.png)
测试图片（在test_img文件夹下面）
特别注意这里提供训练数据集
