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Google ColabでのUltralytics YOLO11による画像セグメンテーション

Abirami Vina

4分で読めます

2024年12月30日

Ultralytics YOLO11を画像セグメンテーションに効果的に使用する方法をご覧ください。Google Colab上の自動車部品データセットを活用して、シームレスなトレーニングとテストを実現します。

最新のUltralytics YOLO11のようなUltralytics YOLOモデルは、物体検出、画像分類、インスタンスセグメンテーションなど、さまざまなコンピュータビジョンタスクをサポートしています。これらのタスクはそれぞれ、人間の視覚の特定の側面を再現することを目的としており、機械が周囲の世界を見て解釈することを可能にします。 

例えば、美術のクラスの生徒が鉛筆を取り、絵の中のオブジェクトを輪郭で囲む方法を考えてみてください。舞台裏では、彼らの脳はセグメンテーションを実行しています - オブジェクトを背景や他の要素から区別しています。画像セグメンテーションは、人工知能(AI)を使用して同様の目標を達成し、機械が理解できるように視覚データを意味のある部分に分解します。この技術は、多くの業界にわたるさまざまなアプリケーションで使用できます。 

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図1. Ultralytics YOLO11を使用して、画像内のオブジェクトをセグメント化しています。

実用的な例の1つは、自動車部品のセグメンテーションです。画像セグメンテーションは、車両の特定のコンポーネントを識別および分類することにより、自動車製造、修理、eコマースのカタログ作成などの業界におけるプロセスを効率化できます。

この記事では、Ultralytics YOLO11、Google Colab、およびRoboflow Carparts Segmentationデータセットを使用して、自動車部品を正確に識別およびセグメント化できるソリューションを構築する方法について解説します。

Ultralytics YOLO11は使いやすい

Ultralytics YOLO11は、80種類のオブジェクトクラスをカバーするCOCOデータセットで学習された、事前学習済みモデルとして利用できます。ただし、車の部品のセグメント化など、特定のアプリケーションでは、データセットとユースケースに合わせてモデルをカスタムトレーニングできます。この柔軟性により、YOLO11は汎用タスクと高度に特殊化されたタスクの両方で優れたパフォーマンスを発揮できます。

カスタムトレーニングでは、事前トレーニング済みのYOLO11モデルを使用し、新しいデータセットで微調整します。タスクに固有のラベル付きの例を提供することにより、モデルはプロジェクトに固有のオブジェクトを認識およびセグメント化することを学習します。カスタムトレーニングにより、一般的な事前トレーニング済みの重みに依存するよりも、高い精度と関連性が保証されます。

カスタムトレーニング用のYOLO11のセットアップは簡単です。最小限のセットアップで、モデルとデータセットをロードし、トレーニングを開始して、プロセス中の損失や精度などのメトリクスを監視できます。YOLO11には、検証と評価のための組み込みツールも含まれており、モデルのパフォーマンスを簡単に評価できます。 

Google ColabでUltralytics YOLO11を実行

YOLO11をカスタムトレーニングする場合、環境をセットアップするためのいくつかの異なるオプションがあります。最も手軽で便利な選択肢の1つがGoogle Colabです。以下に、YOLO11のトレーニングにGoogle Colabを使用する利点をいくつか示します。

  • リソースへの無料アクセス: Google Colabは、GPU(Graphics Processing Units)とTPU(Tensor Processing Units)を提供しており、コストのかかるハードウェアなしでYOLO11をトレーニングできます。
  • コラボレーション環境: Google Colabを使用すると、ノートブックを共有したり、Googleドライブに作業内容を保存したり、簡単なコラボレーションとバージョン追跡を通じてチームワークを簡素化できます。
  • Pre-installed libraries(プリインストールされたライブラリ): PyTorchやTensorFlowなどのプリインストールされたツールを使用すると、Google Colabはセットアッププロセスを簡素化し、迅速に開始するのに役立ちます。
  • クラウド統合: Googleドライブ、GitHub、またはその他のクラウドソースからデータセットを簡単にロードできるため、データ準備とストレージが簡素化されます。
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図2。Google Colab YOLO11ノートブック。

Ultralyticsは、YOLO11のトレーニング専用に事前構成されたGoogle Colabノートブックも提供しています。このノートブックには、モデルのトレーニングからパフォーマンス評価まで、必要なものがすべて含まれており、プロセスを簡単かつわかりやすくします。これは素晴らしい出発点となり、複雑なセットアップ手順を気にすることなく、特定のニーズに合わせてモデルを微調整することに集中できます。

Roboflow Carparts Segmentation Datasetの概要

トレーニング環境を決定したら、次のステップは、データを収集するか、車の部品をセグメント化するための適切なデータセットを選択することです。Roboflow Universeで利用可能なRoboflowのCarparts Segmentation Datasetは、コンピュータビジョンモデルの構築、トレーニング、およびデプロイのためのツールを提供するプラットフォームであるRoboflowによって管理されています。このデータセットには、3,156枚のトレーニング画像、401枚の検証画像、および276枚のテスト画像が含まれており、バンパー、ドア、ミラー、ホイールなどの車の部品に関する高品質のアノテーションがすべて含まれています。

通常、Roboflow Universeからデータセットをダウンロードし、Google Collabでトレーニングを行うために手動で設定する必要があります。Ultralytics Pythonパッケージは、シームレスな統合と事前設定されたツールを提供することで、このプロセスを簡素化します。

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図3. 車の部品セグメンテーションデータセットの例。

Ultralyticsを使用すると、データセットのパス、クラスラベル、その他のトレーニングパラメータを含む、事前構成済みのYAMLファイルを介してデータセットをすぐに使用できます。これにより、セットアップが完了するため、データセットをすばやくロードして、モデルのトレーニングにすぐに取り掛かることができます。また、データセットは、トレーニング、検証、テスト用の専用セットで構成されているため、進捗状況の監視とパフォーマンスの評価が容易になります。

Ultralytics YOLO11が提供するツールとRoboflow Carparts Segmentation Datasetを活用することで、Google Colabのようなプラットフォーム上でセグメンテーションモデルを効率的に構築するためのシームレスなワークフローが実現します。このアプローチにより、セットアップ時間が短縮され、実際のアプリケーションに合わせてモデルを改良することに集中できます。

自動車部品セグメンテーションの実世界での応用

自動車部品のセグメンテーションは、さまざまな業界で実用的な用途があります。たとえば、修理工場では、損傷したコンポーネントを迅速に特定して分類し、修理プロセスをより迅速かつ効率的にするのに役立ちます。同様に、保険業界では、セグメンテーションモデルを使用して、損傷した車両の画像を分析して影響を受けた部品を特定することにより、請求評価を自動化できます。これにより、請求プロセスが迅速化され、エラーが減り、保険会社と顧客の両方の時間を節約できます。

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Fig 4. YOLOを使用した自動車部品のセグメンテーション。

製造に関して言えば、セグメンテーションは、自動車部品の欠陥を検査し、一貫性を確保し、廃棄物を削減することにより、品質管理をサポートします。これらのアプリケーションは、自動車部品のセグメンテーションがプロセスをより安全、迅速、かつ正確にすることで、業界をどのように変革できるかを示しています。

ステップバイステップガイド: Google Colab での YOLO11 の使用 

詳細をすべて説明したので、すべてをまとめる時が来ました。まず、YouTubeビデオをご覧ください。このビデオでは、自動車部品のセグメンテーションのためのYOLO11モデルのセットアップ、トレーニング、および検証のプロセス全体を説明しています。

関連するステップの概要を簡単にご紹介します。

  • Google Colabで環境をセットアップする: GPUサポートを有効にし、モデルトレーニングの準備のためにUltralytics Pythonパッケージをインストールします。
  • YOLO11モデルをロードする:時間を節約し、既存の機能を活用して自動車部品のセグメンテーションを行うために、事前学習済みのYOLO11セグメンテーションモデルから開始します。
  • データセットでモデルをトレーニングする: トレーニング中に「carparts-seg.yaml」ファイルを使用して、Roboflow Carparts Segmentation Datasetを自動的にダウンロード、構成、および使用します。エポック数、画像サイズ、バッチサイズなどのパラメータを調整して、モデルを微調整します。
  • 学習の進捗状況を監視する:セグメンテーション損失や平均適合率(mAP)などの主要なパフォーマンス指標を追跡して、モデルが期待どおりに改善されるようにします。
  • モデルの検証とデプロイ: トレーニング済みのモデルを検証セットでテストして精度を確認し、品質管理や保険金請求処理などの実際のアプリケーション用にエクスポートします。

自動車部品のセグメンテーションにYOLO11を使用する利点

YOLO11は、自動車部品のセグメンテーションにおいて信頼性が高く効率的なツールであり、さまざまな現実世界のアプリケーションに最適な、多くの利点を提供します。主な利点は次のとおりです。

  • 速度と効率: YOLO11は、高い精度を維持しながら画像を迅速に処理するため、品質管理や自動運転車などのリアルタイムタスクに適しています。
  • 高精度: このモデルは、1つの画像内の複数のオブジェクトを検出およびセグメント化することに優れており、自動車部品の正確な識別を保証します。
  • 拡張性: YOLO11は、大規模なデータセットと複雑なセグメンテーションタスクを処理できるため、産業用アプリケーションに拡張できます。
  • 複数の統合:Ultralyticsは、Google Colab、Ultralytics Hub、その他の一般的なツールなどのプラットフォームとの統合をサポートしており、開発者の柔軟性とアクセス性を向上させています。

Google ColabでYOLO11を扱うためのヒント

Google Colabは機械学習ワークフローの処理を大幅に容易にしますが、使い慣れるまでに少し時間がかかる場合があります。クラウドベースのセットアップ、ランタイム設定、セッション制限の操作は最初は難しいかもしれませんが、物事をスムーズにするためのヒントがいくつかあります。

留意すべき点をいくつか紹介します。

  • トレーニングを高速化するには、まずランタイム設定でGPUアクセラレーションを有効にします。
  • Colabはクラウドで実行されるため、データセットやリポジトリなどのリソースにアクセスするには、安定したインターネット接続があることを確認してください。
  • GoogleドライブまたはGitHubでファイルとデータセットを整理すると、Colab内でのロードと管理が容易になります。
  • Colabの無料枠でメモリ制限に達した場合は、トレーニング中に画像サイズまたはバッチサイズを小さくしてみてください。
  • Colabセッションには時間制限があるため、モデルと結果は定期的に保存してください。進捗が失われないようにするためです。 

YOLO11でより多くのことを実現

Ultralytics YOLO11は、Google Colabのようなプラットフォームや、Roboflow Carparts Segmentationデータセットのようなデータセットと組み合わせることで、画像セグメンテーションを簡単かつアクセスしやすくします。直感的なツール、事前学習済みモデル、簡単なセットアップにより、YOLO11を使用すると、高度なコンピュータビジョンタスクに簡単に取り組むことができます。 

自動車の安全性を向上させる場合でも、製造を最適化する場合でも、革新的なAIアプリケーションを構築する場合でも、この組み合わせは、お客様の成功を支援するツールを提供します。Ultralytics YOLO11を使用すると、単にモデルを構築するだけでなく、現実世界でよりスマートで効率的なソリューションへの道を開くことができます。

詳細については、GitHubリポジトリをご覧になり、コミュニティにご参加ください。ソリューションページで、自動運転車農業向けコンピュータビジョンにおけるAIアプリケーションをご覧ください。🚀

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