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Vision embarquée AI avec Ultralytics YOLO et STMicroelectronics MCU

Problème

Surmonter les limitations actuelles en termes de puissance de traitement, d'énergie et de coût pour permettre une nouvelle classe de cas d'utilisation de la vision par ordinateur à la périphérie, offrant des résultats de haute performance à une fraction du coût et de la consommation d'énergie des solutions existantes.

Solution

Ultralytics et STMicroelectronics se sont associés pour déployer efficacement des modèles YOLO sur des microcontrôleurs à faible consommation d'énergie et réaliser des inférences précises et en temps réel à la périphérie.

À mesure que l'adoption de l'IA augmente dans tous les secteurs, la demande de solutions à haute performance et à faible consommation d'énergie capables d'exécuter des inférences en temps réel en périphérie augmente également rapidement. Pour répondre à ce besoin technologique, STMicroelectronics a présenté le microcontrôleur STM32N6, doté d'une unité de traitement neuronal (NPU) intégrée, conçue pour les charges de travail d'IA embarquée. 

En exécutant les modèlesYOLO d 'Ultralytics sur le STM32N6, STMicroelectronics a démontré que l'IA Vision embarquée, précise et efficace, est possible sur les microcontrôleurs, ce qui ouvre de nouvelles opportunités pour une intelligence évolutive et embarquée dans des secteurs tels que les villes intelligentes, la santé et l'électronique grand public.

Exploration de la Vision IA pour les appareils basse consommation en périphérie

STMicroelectronics est un leader mondial dans le domaine de la technologie des semi-conducteurs, avec plus de 50 000 employés et plus de 200 000 clients dans le monde entier. L’entreprise conçoit et fabrique des puces qui permettent des applications allant des véhicules électriques et des équipements industriels aux appareils domotiques et à l’électronique grand public.

Alors que de plus en plus d'industries se tournent vers l'IA pour rendre les appareils plus intelligents et plus réactifs, STMicroelectronics s'est concentré sur l'apport de ces capacités directement à la périphérie. Par exemple, leur microcontrôleur STM32N6, une puce puissante et économe en énergie, peut gérer des tâches d'IA sur l'appareil comme la vision par ordinateur.

Pour aider les développeurs à créer des applications de vision embarquées sur le STM32N6, STMicroelectronics a recherché des modèles flexibles et performants pouvant fonctionner efficacement sur un microcontrôleur. Les modèlesYOLO d'Ultralytics se sont avérés très adaptés, offrant une combinaison fiable de vitesse, de précision et de facilité d'intégration.

Les contraintes liées à l'activation des systèmes embarqués basés sur l'IA

Avant que le concept d'Edge AI ne soit largement accepté, les modèles de vision par ordinateur étaient généralement développés pour fonctionner sur de grands systèmes centralisés tels que des serveurs cloud ou des GPU (Graphics Processing Units). Ces plateformes offraient les capacités de calcul nécessaires pour entraîner et déployer de grands modèles, mais elles introduisaient également des limitations telles qu'une consommation d'énergie élevée, une dépendance au réseau, une latence et une augmentation des coûts opérationnels.

À mesure que l'intérêt pour la mise en œuvre d'applications plus intelligentes et en temps réel dans des secteurs tels que la santé, l'électronique grand public et les villes intelligentes s'est accru, il est devenu clair que le fait de rapprocher le traitement de l'IA de l'endroit où les données sont générées, sur l'appareil lui-même, était à la fois une nécessité technique et une opportunité stratégique.

Cependant, l'exécution de modèles d'IA sur des microcontrôleurs à faible consommation peut être difficile. Ces appareils ont généralement une mémoire, une puissance de calcul et une capacité énergétique limitées, ce qui rend difficile le déploiement de modèles de vision complexes sans compromettre les performances ou la précision. 

STMicroelectronics avait besoin d’identifier une suite de modèles suffisamment polyvalents pour apporter des capacités de vision par ordinateur fiables et en temps réel à son microcontrôleur STM32N6, sans obliger les développeurs à simplifier radicalement leurs modèles ou leurs flux de travail. Leur objectif était de fournir une IA embarquée significative tout en respectant les contraintes strictes des systèmes embarqués.

Déploiement simplifié du modèle YOLO sur des microcontrôleurs

Pour permettre l'IA avancée sur les appareils embarqués à faible consommation, STMicroelectronics a introduit le STM32N6, un microcontrôleur haute performance équipé de l'accélérateur Neural-ART™. Il s'agit d'une unité de traitement neuronal (NPU) interne conçue spécifiquement pour les charges de travail d'IA en périphérie. Cette technologie permet aux développeurs d'exécuter des inférences d'IA directement sur l'appareil, réduisant ainsi la dépendance à l'égard du cloud computing tout en améliorant la vitesse, la réactivité et l'efficacité énergétique.

STMicroelectronics s'est associé à Ultralytics pour évaluer et présenter les capacités du STM32N6 en exécutant des modèlesYOLO d'Ultralytics sur le microcontrôleur. Connus pour leur équilibre entre vitesse et précision, les modèlesYOLO d'Ultralytics sont bien adaptés aux environnements à ressources limitées et aux déploiements embarqués.

Fig. 1. Exemple d'exécution d'un modèle Ultralytics YOLO sur le STM32N6.

En exécutant diverses variantes du modèle YOLO directement sur le STM32N6, STMicroelectronics a pu démontrer une série de cas d'utilisation de Vision AI, tels que la détection, la classification et le suivi d'objets, tout en respectant les limites de puissance et de mémoire d'un microcontrôleur. Cette collaboration offre aux développeurs une option fiable pour déployer en temps réel des systèmes embarqués alimentés par l'IA et utilisant des modèles de vision évolutifs et prêts à la production.

Pourquoi choisir les modèlesYOLO d'Ultralytics ?

Les modèlesYOLO d'Ultralytics offrent à STMicroelectronics la bonne combinaison de précision, d'efficacité et de polyvalence nécessaire aux systèmes embarqués basés sur l'IA. Les modèles sont suffisamment légers pour fonctionner sur des microcontrôleurs basse consommation comme le STM32N6, tout en étant suffisamment puissants pour assurer la détection d'objets en temps réel et la segmentation d'instances.

Par exemple, en exécutant le modèle Ultralytics YOLOv8n à une résolution de 256 x 256 sur le STM32N6, le système a atteint 34 images par seconde, chaque inférence prenant environ 29 millisecondes. Les mesures de puissance ont montré qu'il n'utilisait que 9,4 millijoules par inférence, ce qui le rend bien adapté aux tâches de vision en temps réel sur des dispositifs à faible consommation d'énergie.

Grâce à la prise en charge de plusieurs variantes du modèle YOLO , les développeurs ont la possibilité d'affiner la vitesse, la taille ou la précision en fonction des contraintes de leur application. L'architecture facile à intégrer, associée à une forte communauté et à un support documentaire, a fait d'Ultralytics YOLO un choix naturel pour STMicroelectronics, qui souhaite accélérer l'adoption de Vision AI dans un large éventail de cas d'utilisation embarqués.

Grâce à une licenceUltralytics Enterprise, STMicroelectronics permet à ses clients d'accéder à la suite complète de modèles YOLO pour des tests et des développements internes. Cependant, pour tout déploiement commercial, les clients doivent demander leur propre licence commerciale directement auprès d'Ultralytics via le formulaire de licence. Cela permet de garantir la conformité et de soutenir un chemin évolutif vers des solutions Vision AI prêtes pour la production.

Des villes intelligentes aux soins de santé : l’IA en périphérie évolutive en action

La possibilité d'exécuter les modèlesYOLO d'Ultralytics directement sur le microcontrôleur STM32N6 a débloqué un large éventail d'applications Vision AI pour STMicroelectronics et son écosystème de développeurs. En fournissant une inférence rapide et précise sur l'appareil sans dépendre d'un traitement externe ou d'une connectivité cloud, cette solution permet de déployer des fonctions intelligentes dans des systèmes compacts et à faible consommation d'énergie.

Les clients explorent des cas d'utilisation dans des secteurs tels que la détection en temps réel des piétons et des véhicules dans les infrastructures des villes intelligentes, les contrôles de sécurité et de qualité sur les appareils dans l'automatisation industrielle, et les diagnostics assistés par l'IA dans les outils de soins de santé portables. De même, dans le domaine de l'électronique grand public, les modèles YOLO permettent des fonctions réactives telles que la détection de présence, la reconnaissance gestuelle et le suivi d'objets, tout en respectant les contraintes de performance des appareils fonctionnant sur batterie.

Construire les solutions d'IA de vision de demain, aujourd'hui

Alors que l'IA continue d'évoluer, STMicroelectronics s'efforce de faciliter la mise en œuvre de solutions puissantes et efficaces dans les appareils périphériques. En travaillant en étroite collaboration avec des partenaires tels qu'Ultralytics, la société aide les développeurs à démarrer plus rapidement grâce à des modèles prêts à l'emploi, des outils et des ressources compatibles STM32. 

Passez à l'étape suivante de l'innovation en matière d'intelligence artificielle. Visitez notre dépôt GitHub pour découvrir comment les modèlesYOLO 'Ultralytics transforment la vision intégrée. Explorez les applications de l'IA dans les soins de santé et de la vision par ordinateur dans le commerce de détail, et consultez nos options de licence dès aujourd'hui !

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Foire aux questions

Que sont les modèlesYOLO d'Ultralytics ?

Les modèlesYOLO d'Ultralytics sont des architectures de vision par ordinateur développées pour analyser des données visuelles à partir d'images et d'entrées vidéo. Ces modèles peuvent être entraînés pour des tâches telles que la détection d'objets, la classification, l'estimation de la pose, le suivi et la segmentation d'instancesUltralytics

  • Ultralytics YOLOv5
  • Ultralytics YOLOv8
  • Ultralytics YOLO11

Quelle est la différence entre les modèlesYOLO d'Ultralytics ?

Ultralytics YOLO11 est la dernière version de nos modèles de vision par ordinateur. Comme ses versions précédentes, elle prend en charge toutes les tâches de vision par ordinateur que la communauté Vision AI a appris à apprécier dans YOLOv8. Cependant, le nouveau YOLO11 est plus performant et plus précis, ce qui en fait un outil puissant et un allié parfait pour relever les défis industriels du monde réel.

Quel modèle Ultralytics YOLO dois-je choisir pour mon projet ?

Le modèle que vous choisissez d'utiliser dépend des exigences spécifiques de votre projet. Il est essentiel de prendre en compte des facteurs tels que les performances, la précision et les besoins de déploiement. Voici un aperçu rapide :

  • Quelques-unes des principales caractéristiques d'Ultralytics YOLOv8:
  1. Maturité et stabilité : YOLOv8 est un cadre stable et éprouvé, doté d'une documentation complète et compatible avec les versions antérieures de YOLO , ce qui en fait un outil idéal pour l'intégration dans les flux de travail existants.
  2. Facilité d'utilisation : Avec sa configuration conviviale pour les débutants et son installation simple, YOLOv8 est parfait pour les équipes de tous niveaux.
  3. Rentabilité : Elle nécessite moins de ressources de calcul, ce qui en fait une excellente option pour les projets soucieux de leur budget.
  • Quelques-unes des principales caractéristiques d'Ultralytics YOLO11:
  1. Plus grande précision : YOLO11 surpasse YOLOv8 dans les tests de référence, atteignant une meilleure précision avec moins de paramètres.
  2. Fonctionnalités avancées : Il prend en charge des tâches de pointe telles que l'estimation de pose, le suivi d'objets et les boîtes englobantes orientées (OBB), offrant une polyvalence inégalée.
  3. Efficacité en temps réel : Optimisé pour les applications en temps réel, YOLO11 offre des temps d'inférence plus rapides et excelle sur les périphériques et les tâches sensibles à la latence.
  4. Adaptabilité : Grâce à une large compatibilité matérielle, YOLO11 est bien adapté au déploiement d'appareils périphériques, de plates-formes cloud et de GPU NVIDIA .

De quelle licence ai-je besoin ?

Les dépôtsYOLO d'Ultralytics , tels que YOLOv5 et YOLO11, sont distribués par défaut sous la licence AGPL-3.0 Cette licence approuvée par l'OSI est conçue pour les étudiants, les chercheurs et les passionnés. Elle encourage la collaboration ouverte et exige que tout logiciel utilisant des composants AGPL-3.0 soit également mis à disposition en libre accès. Bien que cette licence assure la transparence et favorise l'innovation, elle peut ne pas correspondre aux cas d'utilisation commerciale.
Si votre projet implique l'intégration du logiciel Ultralytics et des modèles d'IA dans des produits ou services commerciaux et que vous souhaitez contourner les exigences d'open-source de l'AGPL-3.0, une Licence Entreprise est idéale.

Les avantages de la licence Enterprise incluent :

  • Flexibilité commerciale : Modifiez et intégrez le code source et les modèles d'Ultralytics YOLO dans des produits propriétaires sans adhérer à l'exigence de l'AGPL-3.0 pour ouvrir votre projet.
  • Développement propriétaire : Bénéficiez d'une liberté totale pour développer et distribuer des applications commerciales qui incluent le code et les modèlesYOLO d'Ultralytics .

Pour garantir une intégration transparente et éviter les contraintes de l'AGPL-3.0 , demandez une licence d'entreprise Ultralytics en utilisant le formulaire prévu à cet effet. Notre équipe vous aidera à adapter la licence à vos besoins spécifiques.

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