基于深度学习YOLOv12的棉花叶片病害识别检测系统（YOLOv12+YOLO数据集+UI界面+登录注册界面+Python项目源码+模型）

一、项目介绍

棉花作为重要的经济作物，其产量与质量直接受到病害的影响。传统人工巡检方法存在效率低、主观性强和覆盖范围有限等问题，亟需高效、准确的自动化病害检测技术。本文提出了一种基于深度学习YOLOv12的棉花叶片病害检测系统，结合自构建的棉花叶片病害数据集，实现对六类病害及健康状态的精准识别，包括blight、curl、grey mildew、healthy、leaf spot和wilt。数据集涵盖训练集3708张、验证集232张、测试集233张，经过数据增强与优化标注后，利用YOLOv12模型在检测精度与推理速度上均取得了较优表现。此外，系统配备了可视化UI界面，并提供登录注册功能，支持用户进行实时检测与结果管理。实验结果表明，该系统在棉花病害检测中具备高鲁棒性与良好的推广性，为农业病害监测和智能化管理提供了可行方案。

关键词：棉花叶片病害；YOLOv12；目标检测；深度学习；智能农业

引言
棉花是全球范围内重要的天然纤维来源，其生产过程常面临多种病害威胁，包括枯萎病（wilt）、叶斑病（leaf spot）、灰霉病（grey mildew）、叶卷曲（curl）等。这些病害不仅会降低产量，还可能影响纤维品质，对农业经济造成巨大损失。传统的棉花病害监测主要依赖人工巡检与经验判断，然而在大规模种植场景下，这种方法存在检测效率低、覆盖范围有限以及人为主观因素干扰等缺陷。随着人工智能与计算机视觉的发展，基于深度学习的病害检测技术逐渐成为农业智能化的重要方向。

YOLO（You Only Look Once）系列模型凭借端到端训练、实时检测和高精度特性，在农业病害识别中展现出广阔应用前景。YOLOv12作为该系列的最新版本，进一步优化了特征提取网络与检测头设计，提升了小目标检测能力和模型推理速度。基于此，本文构建了一套基于YOLOv12的棉花叶片病害检测系统，并配备可交互的UI界面，旨在为农业生产者提供一套集数据采集、实时检测、结果可视化与用户管理于一体的解决方案。

目录

一、项目介绍

二、项目功能展示

2.1 用户登录系统

2.2 检测功能

2.3 检测结果显示

2.4 参数配置

2.5 其他功能

3. 技术特点

4. 系统流程

三、数据集介绍

数据集配置文件

四、项目环境配置

创建虚拟环境

安装所需要库

五、模型训练

训练代码

训练结果

六、核心代码

🔐登录注册验证

🎯 多重检测模式

🖼️ 沉浸式可视化

⚙️ 参数配置系统

✨ UI美学设计

🔄 智能工作流

七、项目源码(视频简介)

基于深度学习YOLOv11的棉花叶片病害检测系统（YOLOv11+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

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

为了保证棉花叶片病害检测系统的高精度与强泛化能力，本研究构建了一个高质量的棉花叶片病害图像数据集，涵盖六种类别，分别为：

1. blight（枯斑病）

2. curl（叶卷曲病）

3. grey mildew（灰霉病）

4. healthy（健康叶片）

5. leaf spot（叶斑病）

6. wilt（枯萎病）

数据集共包含4173张高分辨率图像，其中：

• 训练集：3708张

• 验证集：232张

• 测试集：233张

图像来源主要包括实地拍摄与公开农业病害数据资源库，并经过人工筛选与标注，以确保数据的真实性与标注精度。所有图像均采用YOLO格式标注（.txt标签文件对应每张图片），标签内容包括类别编号、边界框中心点坐标、宽度与高度（均为归一化值），便于YOLOv12模型直接训练使用。

数据集配置文件

数据集采用标准化YOLO格式组织：

train: F:\棉花叶片病害数据集\train\images val: F:\棉花叶片病害数据集\valid\images test: F:\棉花叶片病害数据集\test\images nc: 6 names: ['blight', 'curl', 'grey mildew', 'healthy', 'leaf spot', 'wilt']

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YOLOv11的棉花叶片病害检测系统（YOLOv11+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