摘要针对公共场所中手机使用行为检测的需求本文基于YOLOv8目标检测算法构建了一套手机检测系统。实验采用自建手机图像数据集经过数据标注与增强后训练了YOLOv8模型。最终模型在验证集上取得了mAP50高达1.02、精度0.99、召回率0.99的优异性能混淆矩阵显示仅有5%的手机目标被漏检且无背景被误检为手机。实验结果表明该系统能够高精度、低误报地识别图像或视频中的手机可广泛应用于课堂、考场、车间等需管控手机使用的场景。目录摘要功能模块1、用户管理模块2、界面与交互模块3、检测源管理模块4、检测参数配置模块5、YOLO检测核心模块6、结果显示模块7、结果保存模块8、工具栏功能9、辅助功能10、数据校验模块引言背景2.1 手机检测的应用需求2.2 YOLOv8 算法简介数据集介绍数据集构成训练过程训练结果总体评价训练损失曲线分析​编辑检测精度指标混淆矩阵原始 归一化F1-置信度曲线​编辑P-R 曲线​编辑常用标注工具功能模块✅用户登录注册支持密码检测密码加密。注册登录✅图片检测可对图片进行检测返回检测框及类别信息。✅参数实时调节置信度和IoU阈值✅视频检测支持视频文件输入检测视频中每一帧的情况。✅摄像头实时检测连接USB 摄像头实现实时监测。✅日志记录日志标签页记录操作和错误信息带时间戳✅结果保存模块支持图片/视频/摄像头检测结果保存1、用户管理模块功能描述用户注册用户名、密码、确认密码、邮箱选填注册密码SHA256加密存储用户登录用户名密码验证自动跳转主界面用户数据存储JSON文件存储用户信息密码加密、注册时间、邮箱登录状态主界面显示当前登录用户名2、界面与交互模块功能描述玻璃效果界面半透明毛玻璃背景圆角边框现代化视觉风格无边框窗口自定义标题栏支持窗口拖动、最小化、最大化、关闭响应式布局主窗口三栏布局左侧控制区、中央显示区、右侧信息区状态栏显示设备信息、模型状态、当前用户、实时时间3、检测源管理模块功能描述图片检测支持JPG/JPEG/PNG/BMP格式图片载入视频检测支持MP4/AVI/MOV/MKV格式视频载入摄像头检测实时调用摄像头默认ID 0进行检测检测源切换下拉菜单切换三种检测模式自动更新界面状态4、检测参数配置模块功能描述置信度阈值滑动条调节0-100%步长1%实时显示当前值IoU阈值滑动条调节0-100%步长1%实时显示当前值类别选择动态生成检测类别复选框支持全选/取消全选参数同步参数实时同步到检测器核心5、YOLO检测核心模块功能描述模型加载加载best.pt模型文件自动检测GPU可用性支持CPU/GPU切换多模式检测图片检测、视频检测、摄像头实时检测检测线程基于QThread的多线程处理避免界面卡顿检测结果返回目标类别、置信度、边界框坐标FPS计算实时计算处理帧率进度反馈视频处理进度条实时更新6、结果显示模块功能描述实时画面中央区域显示检测结果图像带标注框统计信息检测状态、目标数量、FPS、处理帧数实时更新检测列表右侧列表显示当前帧所有检测到的目标类别置信度日志记录日志标签页记录操作和错误信息带时间戳占位显示未选择检测源时显示系统LOGO和提示文字7、结果保存模块功能描述保存开关复选框控制是否保存检测结果路径选择自定义保存路径支持图片/视频格式自动识别自动命名保存文件自动添加时间戳detection_result_20240101_120000.jpg视频保存支持检测结果视频录制MP4格式手动保存工具栏保存按钮可随时保存当前画面保存反馈保存成功弹窗提示日志记录保存路径8、工具栏功能功能描述图片按钮快速切换到图片检测模式并打开文件选择器视频按钮快速切换到视频检测模式并打开文件选择器摄像头按钮快速切换到摄像头检测模式保存按钮手动保存当前显示画面9、辅助功能功能描述错误处理统一错误弹窗提示日志记录错误详情资源清理检测停止时自动释放摄像头、视频文件、视频写入器资源时间显示状态栏实时显示系统时间模型状态状态栏显示模型加载状态和当前设备CPU/GPU10、数据校验模块功能描述注册验证用户名长度≥3密码长度≥6密码一致性检查邮箱格式验证协议确认注册前需勾选同意用户协议文件校验模型文件存在性检查文件大小验证≥6MB输入非空登录/注册时必填项非空检查引言随着智能手机的普及其在给生活带来便利的同时也在许多严肃场景下引发了注意力分散、安全隐患或作弊风险等问题。例如学生在课堂中使用手机会影响学习效率考场上违规使用手机会破坏考试公平而在工厂生产线或驾驶过程中使用手机则可能引发安全事故。因此自动检测手机使用行为成为智能监控系统的一项重要功能。传统的人工巡查方式效率低、成本高且难以实时覆盖。近年来基于深度学习的目标检测技术尤其是YOLO系列算法因其检测速度快、精度高已成为解决此类视觉检测任务的主流方法。本系统选用YOLOv8模型构建了一个专门针对手机目标的检测系统旨在实现对复杂环境下手机的实时、精准定位与识别。背景2.1 手机检测的应用需求教育管理监控课堂、自习室中学生手机使用情况。考场防作弊自动识别考生违规使用手机的行为。安全生产检测车间、驾驶室内禁止使用手机的区域。保密场所防止在涉密区域内非法使用手机拍摄或通信。2.2 YOLOv8 算法简介YOLOv8是Ultralytics公司于2023年发布的单阶段目标检测模型相较于前代YOLOv5其在以下方面进行了改进采用C2f模块替代C3模块增强梯度流与特征表达能力。使用Decoupled Head分离分类与回归任务。引入Task-Aligned Assigner进行正负样本分配。支持更丰富的数据增强策略。这些改进使YOLOv8在保持实时性的同时显著提升了检测精度非常适合手机这类尺度变化大、遮挡常见的小目标检测任务。数据集介绍数据集构成项目数值类别数量1类类别名称Phone总图像数量3500张训练集2700张占比77.1%验证集800张占比22.9%训练过程训练结果总体评价模型表现优秀收敛稳定检测精度高几乎没有过拟合迹象适合部署使用。训练损失曲线分析train/box_loss、cls_loss、dfl_loss从约1.25下降至0.05~0.10下降平滑无剧烈波动。val/box_loss、cls_loss、dfl_loss同步下降验证损失与训练损失差异小→ 无严重过拟合。检测精度指标指标最终值评价mAP50 (B)1.02完美所有目标在 IoU0.5 下完全正确mAP50-95 (B)1.02极高不同尺度下检测稳定性强Precision (B)0.99几乎无假阳性Recall (B)0.99几乎无漏检混淆矩阵原始 归一化原始矩阵Phone → Phone923Phone → Background17Background → Phone0Background → Background800归一化矩阵Phone 类正确率0.95Phone 误检为背景0.05背景误检为 Phone0.00F1-置信度曲线最高 F1 分数0.92置信度约 0.503曲线平滑模型在低置信度下仍有较好平衡。P-R 曲线mAP0.5 0.962曲线接近右上角说明模型在保持高精度的同时召回率也很高。常用标注工具假设您现在准备好进行标注。有几种开源工具可以帮助简化数据标注流程。以下是一些有用的开放标注工具Label Studio一个灵活的工具支持各种标注任务并包含用于管理项目和质量控制的功能。 CVAT一个强大的工具支持各种标注格式和可定制的工作流程使其适用于复杂的项目。 Labelme一个简单易用的工具可以快速标注带有多边形的图像非常适合简单的任务。 LabelImg: 一款易于使用的图形图像标注工具特别适合以 YOLO 格式创建边界框标注。这些开源工具经济实惠并提供一系列功能来满足不同的标注需求。界面核心代码