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Bildsegmentierung mit Ultralytics YOLO11 auf Google Colab

Abirami Vina

4 Min. Lesezeit

30. Dezember 2024

Entdecken Sie, wie Sie Ultralytics YOLOv8 effektiv für die Bildsegmentierung nutzen können, indem Sie einen Datensatz mit Autoteilen auf Google Colab für nahtloses Training und Testen verwenden.

Ultralytics YOLO-Modelle, wie das neueste Ultralytics YOLO11, unterstützen eine Vielzahl von Computer Vision Aufgaben, wie Objekterkennung, Bildklassifizierung und Instanzsegmentierung. Jede dieser Aufgaben zielt darauf ab, einen bestimmten Aspekt des menschlichen Sehens nachzubilden, wodurch Maschinen die Möglichkeit erhalten, die Welt um sie herum zu sehen und zu interpretieren. 

Stellen Sie sich beispielsweise vor, wie ein Schüler im Kunstunterricht einen Bleistift nehmen und ein Objekt in einer Zeichnung umreißen kann. Hinter den Kulissen führt sein Gehirn eine Segmentierung durch - es unterscheidet das Objekt vom Hintergrund und anderen Elementen. Bildsegmentierung erreicht ein ähnliches Ziel mithilfe von künstlicher Intelligenz (KI), indem visuelle Daten in sinnvolle Teile zerlegt werden, die Maschinen verstehen können. Diese Technik kann in einer Vielzahl von Anwendungen in vielen Branchen eingesetzt werden. 

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Abb. 1. Ultralytics YOLO11 wird zur Segmentierung von Objekten in einem Bild verwendet.

Ein praktisches Beispiel ist die Segmentierung von Autoteilen. Durch die Identifizierung und Kategorisierung spezifischer Komponenten eines Fahrzeugs kann die Bildsegmentierung Prozesse in Branchen wie der Automobilherstellung, -reparatur und dem E-Commerce-Katalog optimieren.

In diesem Artikel werden wir untersuchen, wie Sie Ultralytics YOLO11, Google Colab und den Roboflow Carparts Segmentation-Datensatz verwenden können, um eine Lösung zu entwickeln, die Autoteile genau identifizieren und segmentieren kann.

Ultralytics YOLO11 ist einfach zu bedienen

Ultralytics YOLO11 ist als vortrainiertes Modell verfügbar, das auf dem COCO-Datensatz trainiert wurde und 80 verschiedene Objektklassen abdeckt. Für spezifische Anwendungen, wie z. B. die Segmentierung von Autoteilen, kann das Modell jedoch kundenspezifisch trainiert werden, um es besser an Ihren Datensatz und Anwendungsfall anzupassen. Diese Flexibilität ermöglicht es YOLO11, sowohl in Allzweck- als auch in hochspezialisierten Aufgaben gute Leistungen zu erbringen.

Benutzerdefiniertes Training beinhaltet die Verwendung des vortrainierten YOLO11-Modells und dessen Feinabstimmung auf einem neuen Datensatz. Durch die Bereitstellung von beschrifteten Beispielen, die spezifisch für Ihre Aufgabe sind, lernt das Modell, Objekte zu erkennen und zu segmentieren, die für Ihr Projekt einzigartig sind. Benutzerdefiniertes Training gewährleistet eine höhere Genauigkeit und Relevanz im Vergleich zur Verwendung generischer vortrainierter Gewichte.

Das Einrichten von YOLO11 für benutzerdefiniertes Training ist unkompliziert. Mit minimalem Aufwand können Sie das Modell und den Datensatz laden, mit dem Training beginnen und Metriken wie Verlust und Genauigkeit während des Prozesses überwachen. YOLO11 enthält auch integrierte Tools für Validierung und Evaluierung, die es einfacher machen, die Leistung Ihres Modells zu beurteilen. 

Ultralytics YOLO11 auf Google Colab ausführen

Beim benutzerdefinierten Training von YOLO11 gibt es verschiedene Möglichkeiten, eine Umgebung einzurichten. Eine der zugänglichsten und bequemsten Optionen ist Google Colab. Hier sind einige Vorteile der Verwendung von Google Colab für das YOLO11-Training:

  • Freier Zugang zu Ressourcen: Google Colab stellt GPUs (Graphics Processing Units) und TPUs (Tensor Processing Units) zur Verfügung, sodass Sie YOLO11 ohne kostspielige Hardware trainieren können.
  • Kollaborative Umgebung: Google Colab hilft Ihnen, Notebooks zu teilen, Arbeiten in Google Drive zu speichern und die Teamarbeit durch einfache Zusammenarbeit und Versionsverfolgung zu vereinfachen.
  • Vorinstallierte Bibliotheken: Mit vorinstallierten Tools wie PyTorch und TensorFlow vereinfacht Google Colab den Einrichtungsprozess und hilft Ihnen, schnell zu starten.
  • Cloud-Integration: Sie können Datensätze einfach von Google Drive, GitHub oder anderen Cloud-Quellen laden, was die Datenaufbereitung und -speicherung vereinfacht.
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Abb. 2. Das Google Colab YOLO11 Notebook.

Ultralytics bietet auch ein vorkonfiguriertes Google Colab Notebook speziell für das YOLO11-Training an. Dieses Notebook enthält alles, was Sie benötigen, vom Modelltraining bis zur Leistungsbewertung, wodurch der Prozess unkompliziert und leicht nachvollziehbar ist. Es ist ein großartiger Ausgangspunkt und ermöglicht es Ihnen, sich auf die Feinabstimmung des Modells für Ihre spezifischen Bedürfnisse zu konzentrieren, ohne sich um komplizierte Einrichtungsschritte kümmern zu müssen.

Ein Überblick über den Roboflow Carparts Segmentation Datensatz

Nachdem Sie sich für Ihre Trainingsumgebung entschieden haben, besteht der nächste Schritt darin, Daten zu sammeln oder einen geeigneten Datensatz für die Segmentierung von Autoteilen auszuwählen. Der Roboflow Carparts Segmentation Dataset, der auf Roboflow Universe verfügbar ist, wird von Roboflow gepflegt, einer Plattform, die Tools zum Erstellen, Trainieren und Bereitstellen von Computer-Vision-Modellen bereitstellt. Dieser Datensatz enthält 3.156 Trainingsbilder, 401 Validierungsbilder und 276 Testbilder, alle mit hochwertigen Annotationen für Autoteile wie Stoßstangen, Türen, Spiegel und Räder.

Normalerweise müssten Sie das Dataset von Roboflow Universe herunterladen und manuell für das Training auf Google Collab einrichten. Das Ultralytics Python-Paket vereinfacht diesen Prozess jedoch durch nahtlose Integration und vorkonfigurierte Tools.

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Abb. 3. Beispiele aus dem Datensatz zur Segmentierung von Autoteilen.

Mit Ultralytics ist der Datensatz über eine vorkonfigurierte YAML-Datei, die Datensatzpfade, Klassenbezeichnungen und andere Trainingsparameter enthält, sofort einsatzbereit. Dies übernimmt die Einrichtung für Sie, sodass Sie den Datensatz schnell laden und direkt mit dem Training Ihres Modells beginnen können. Außerdem ist der Datensatz mit dedizierten Trainings-, Validierungs- und Testdatensätzen strukturiert, was es einfacher macht, den Fortschritt zu überwachen und die Leistung zu bewerten.

Durch die Nutzung des Roboflow Carparts Segmentation Datasets mit den von Ultralytics YOLO11 bereitgestellten Tools verfügen Sie über einen nahtlosen Workflow, um Segmentierungsmodelle effizient auf Plattformen wie Google Colab zu erstellen. Dieser Ansatz reduziert die Einrichtungszeit und ermöglicht es Ihnen, sich auf die Verfeinerung Ihres Modells für reale Anwendungen zu konzentrieren.

Anwendungsfälle der Segmentierung von Autoteilen in der Praxis

Die Segmentierung von Autoteilen hat eine Vielzahl von praktischen Anwendungen in verschiedenen Branchen. In Reparaturwerkstätten kann sie beispielsweise helfen, beschädigte Komponenten schnell zu identifizieren und zu kategorisieren, um den Reparaturprozess zu beschleunigen und effizienter zu gestalten. In ähnlicher Weise können Segmentierungsmodelle in der Versicherungsbranche Schadenbegutachtungen automatisieren, indem sie Bilder von beschädigten Fahrzeugen analysieren, um betroffene Teile zu identifizieren. Dies beschleunigt den Schadenregulierungsprozess, reduziert Fehler und spart Zeit für Versicherer und Kunden.

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Abb. 4. Segmentierung von Autoteilen mit YOLO.

In Bezug auf die Fertigung unterstützt die Segmentierung die Qualitätskontrolle, indem sie Autoteile auf Defekte untersucht, Konsistenz sicherstellt und Abfall reduziert. Diese Anwendungen zeigen, wie die Segmentierung von Autoteilen Branchen verändern kann, indem sie Prozesse sicherer, schneller und genauer macht.

Schritt-für-Schritt-Anleitung: Verwendung von YOLO11 auf Google Colab 

Nachdem wir nun alle Details behandelt haben, ist es an der Zeit, alles zusammenzufügen. Um loszulegen, können Sie sich unser YouTube-Video ansehen, das Sie durch den gesamten Prozess der Einrichtung, des Trainings und der Validierung eines YOLO11-Modells für die Segmentierung von Autoteilen führt.

Hier ist ein kurzer Überblick über die beteiligten Schritte:

  • Umgebung auf Google Colab einrichten: Aktivieren Sie die GPU-Unterstützung und installieren Sie das Ultralytics Python-Paket, um die Modellschulung vorzubereiten.
  • YOLO11-Modell laden: Beginnen Sie mit einem vortrainierten YOLO11-Segmentierungsmodell, um Zeit zu sparen und vorhandene Funktionen für die Segmentierung von Autoteilen zu nutzen.
  • Modell mit dem Datensatz trainieren: Verwenden Sie die Datei “carparts-seg.yaml” während des Trainings, um den Roboflow Carparts Segmentation Dataset automatisch herunterzuladen, zu konfigurieren und zu verwenden. Passen Sie Parameter wie Epochen, Bildgröße und Batch-Größe an, um das Modell feinabzustimmen.
  • Trainingsfortschritt überwachen: Verfolgen Sie wichtige Leistungsmetriken, wie z. B. Segmentierungsverlust und Mean Average Precision (mAP), um sicherzustellen, dass sich das Modell wie erwartet verbessert.
  • Validieren und stellen Sie das Modell bereit: Testen Sie das trainierte Modell auf dem Validierungsdatensatz, um seine Genauigkeit zu bestätigen, und exportieren Sie es für reale Anwendungen wie Qualitätskontrolle oder Bearbeitung von Versicherungsansprüchen.

Vorteile der Verwendung von YOLO11 für die Segmentierung von Autoteilen

YOLO11 ist ein zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die Segmentierung von Autoteilen und bietet eine Reihe von Vorteilen, die es ideal für verschiedene Anwendungen in der Praxis machen. Hier sind die wichtigsten Vorteile:

  • Geschwindigkeit und Effizienz: YOLO11 verarbeitet Bilder schnell und behält gleichzeitig eine hohe Genauigkeit bei, wodurch es für Echtzeitaufgaben wie Qualitätskontrolle und autonome Fahrzeuge geeignet ist.
  • Hohe Genauigkeit: Das Modell zeichnet sich durch die Erkennung und Segmentierung mehrerer Objekte innerhalb eines einzelnen Bildes aus und gewährleistet so eine präzise Identifizierung von Autoteilen.
  • Skalierbarkeit: YOLO11 kann große Datensätze und komplexe Segmentierungsaufgaben verarbeiten und ist somit für industrielle Anwendungen skalierbar.
  • Mehrfache Integrationen: Ultralytics unterstützt Integrationen mit Plattformen wie Google Colab, Ultralytics Hub und anderen gängigen Tools, was die Flexibilität und Zugänglichkeit für Entwickler erhöht.

Tipps für die Arbeit mit YOLO11 auf Google Collab

Google Colab erleichtert zwar die Handhabung von Machine-Learning-Workflows erheblich, aber es kann eine Weile dauern, bis man sich daran gewöhnt hat, wenn man neu darin ist. Das Navigieren in der Cloud-basierten Einrichtung, den Laufzeiteinstellungen und den Sitzungsbeschränkungen mag anfangs schwierig erscheinen, aber es gibt ein paar Tipps, die die Sache erheblich erleichtern können.

Hier sind einige Punkte, die Sie beachten sollten:

  • Beginnen Sie mit der Aktivierung der GPU-Beschleunigung in den Laufzeiteinstellungen, um das Training zu beschleunigen.
  • Da Colab in der Cloud läuft, stellen Sie sicher, dass Sie eine stabile Internetverbindung haben, um auf Ressourcen wie Datensätze und Repositories zuzugreifen. 
  • Organisieren Sie Ihre Dateien und Datensätze in Google Drive oder GitHub, um sie in Colab einfach zu laden und zu verwalten.
  • Wenn Sie auf dem kostenlosen Colab-Tarif an Speichergrenzen stoßen, versuchen Sie, die Bildgröße oder die Batch-Größe während des Trainings zu reduzieren. 
  • Denken Sie daran, Ihr Modell und Ihre Ergebnisse regelmäßig zu speichern, da Colab-Sitzungen zeitlich begrenzt sind und Sie Ihre Fortschritte nicht verlieren möchten. 

Mehr erreichen mit YOLO11

Ultralytics YOLO11, kombiniert mit Plattformen wie Google Colab und Datensätzen wie dem Roboflow Carparts Segmentation-Datensatz, macht die Bildsegmentierung unkompliziert und zugänglich. Mit seinen intuitiven Tools, vortrainierten Modellen und der einfachen Einrichtung ermöglicht YOLO11 Ihnen den einfachen Einstieg in fortgeschrittene Computer-Vision-Aufgaben. 

Ob Sie die Sicherheit von Automobilen verbessern, die Fertigung optimieren oder innovative KI-Anwendungen entwickeln, diese Kombination bietet Ihnen die Werkzeuge, mit denen Sie erfolgreich sein können. Mit Ultralytics YOLO11 entwickeln Sie nicht nur Modelle, sondern ebnen auch den Weg für intelligentere, effizientere Lösungen in der realen Welt.

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