深度学习:我用YOLO11-L做了一个水下垃圾检测系统 对比YOLOv8-L/Faster R-CNN【计算机毕业设计选题推荐】

🍊作者:计算机编程-吉哥

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目录

一、项目简介

二、技术栈

后端

前端

训练工程

三、核心功能

[1. 水下检测(4 种模式)](#1. 水下检测(4 种模式))

[2. 检测记录](#2. 检测记录)

[3. 数据看板](#3. 数据看板)

[4. 智能问答](#4. 智能问答)

[5. 个人中心 & 用户管理](#5. 个人中心 & 用户管理)

四、项目亮点

[✅ 水平框 HBB,高效易用](#✅ 水平框 HBB,高效易用)

[✅ 3 模型对比,公平公正](#✅ 3 模型对比,公平公正)

[✅ 过拟合防护机制完善](#✅ 过拟合防护机制完善)

[✅ 多源权重下载,避免崩溃](#✅ 多源权重下载,避免崩溃)

[✅ 青蓝色系 UI,水下氛围感](#✅ 青蓝色系 UI,水下氛围感)

五、功能截图展示


一、项目简介

underwater_detection (水下垃圾检测系统)是一个面向水下场景的智能检测 Web 平台,基于 YOLO11-L 水平框目标检测 ,实现对水下 3 类目标的实时识别:

类别 英文 说明
垃圾 trash 塑料、金属、木材、橡胶、纸、布、渔具等
生物 bio 海洋动植物(鱼类、海藻、珊瑚等)
水下机器人 rov ROV(Remotely Operated Vehicle)

项目采用 Vue 3 用户端 + Django 4 后端 + YOLO11-L 主模型 + MySQL 8 的全栈架构,提供 7 大模块:登录 / 注册 / 水下检测 / 检测记录 / 数据看板 / 智能问答 / 个人中心,管理员额外拥有用户管理模块。


二、技术栈

后端

  • Python 3.10 + Django 4.2.16

  • ultralytics 8.3.40(YOLOv8 / YOLO11 通用)

  • PyTorch 2.8.0+cu128(GPU 版,支持 RTX 5060)

  • MySQL 8 + PyMySQL

  • OpenCV、Pillow、NumPy、scikit-learn、jieba

前端

  • Vue 3.4 + Vue Router 4 + Element Plus 2.9

  • ECharts 5.5(数据看板 5 个图表)

  • marked(智能问答 Markdown 渲染)

  • Vite 6 构建

训练工程

  • 3 个训练脚本:train_yolo11.py(主模型)、train_yolo8.py(对比1)、train_faster_rcnn.py(对比2)

  • 统一 300 epoch,batch=8(FRCNN 为 4),imgsz=640,启用 AMP 混合精度

  • 共享工具 _shared.py:多源权重下载 + 字体兜底 + 断点续训


三、核心功能

1. 水下检测(4 种模式)

  • 单图检测:上传一张图片,返回 HBB 水平框 + 类别 + 置信度

  • 批量检测:一次上传多张,批量推理并汇总

  • 视频检测:上传视频文件,逐帧检测后输出结果视频

  • 摄像头实时:调用浏览器原生 API,实时画面检测

2. 检测记录

所有检测结果写入 detection_records 表,支持按时间、来源(image/batch/video/camera)、模型类型筛选查看。

3. 数据看板

5 个 ECharts 图表:检测总数趋势、类别分布、来源占比、置信度分布、模型对比。

4. 智能问答

基于 DeepSeek API 直连 + knowledge_corpus 知识库(10 条预置语料),SYSTEM_PROMPT 已重写为水下检测领域,回答以 Markdown 渲染。

5. 个人中心 & 用户管理

用户可修改昵称、邮箱、手机、头像;管理员可管理所有用户(启用/禁用/改角色)。


四、项目亮点

✅ 水平框 HBB,高效易用

相比旋转框 OBB,HBB 训练/推理更高效,输出 (x1, y1, x2, y2) 像素坐标,直接 cv2.rectangle 绘制,前端展示无压力。

✅ 3 模型对比,公平公正

角色 模型 对比维度
主模型 YOLO11-L 最新代际
对比1 YOLOv8-L 同尺寸不同代
对比2 Faster R-CNN ResNet50-FPN 单阶段 vs 两阶段

3 个模型均训练 300 epoch,统一输入 640×640,启用 AMP,保证对比公平。

✅ 过拟合防护机制完善

  • 早停 :val mAP 连续 20 epoch 不升即停(patience=20, min_delta=0.001

  • 余弦退火:YOLO 从 lr0=0.01 平滑降到 0.0001

  • Faster R-CNN 双重调度:CosineAnnealingLR + ReduceLROnPlateau(8 轮不降 lr 减半)

  • 断点续训--resume 自动加载 last.pt / last.pth,接着跑

  • 每 5 epoch 保存 checkpoint:断电也不怕

✅ 多源权重下载,避免崩溃

yolo11l.pt 首次运行自动从 4 个国内镜像 + GitHub 直连依次尝试,每个 90s 超时、最多重试 2 次,下载失败可手动放置。

✅ 青蓝色系 UI,水下氛围感

全栈统一主色 #0891b2(深青蓝)、辅助色 #06b6d4(亮青蓝)、背景 #f0f9ff(浅蓝白),看板图表、统计卡片、导航栏全部统一。


五、功能截图展示

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