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Google ColabのUltralytics YOLO11 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 画像セグメンテーションに効果的に使用し、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行う方法をご紹介します。

Ultralytics YOLO モデル、最新のような Ultralytics YOLO11のように、Ultralytics YOLOモデルは、物体検出、画像分類、インスタンス分割などのさまざまなコンピュータビジョンタスクをサポートします。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できるようにします。 

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 使用して画像内のオブジェクトをsegment 。

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、Roboflow Carparts Segmentationデータセットを使用して、車の部品を正確に識別し、segment 化するソリューションを構築する方法を探ります。

Ultralytics YOLO11 11は使いやすい

Ultralytics YOLO11 11は、80の異なる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済みのモデルとして提供されています。しかし、車の部品のセグメンテーションのような特定のアプリケーションのために、モデルはデータセットとユースケースに適したカスタムトレーニングが可能です。この柔軟性により、YOLO11 汎用的なタスクでも高度に専門化されたタスクでも優れた性能を発揮します。

カスタムトレーニングでは、事前にトレーニングされたYOLO11 モデルを使用し、新しいデータセット上で微調整を行います。タスクに特化したラベル付き例を提供することで、モデルはプロジェクト固有のオブジェクトを認識し、segment することを学習します。カスタム・トレーニングは、事前にトレーニングされた一般的な重みに頼るよりも高い精度と関連性を保証します。

カスタムトレーニングのためのYOLO11 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、プロセス中に損失や精度などのメトリクスをモニターすることができます。YOLO11 、検証と評価のためのツールも組み込まれており、モデルのパフォーマンスを簡単に評価することができます。 

Google ColabでUltralytics YOLO11 動かす

YOLO11カスタム・トレーニングする場合、環境を設定するためのいくつかの選択肢がある。最も身近で便利な選択肢の一つがGoogle Colabです。YOLO11 トレーニングにGoogle Colabを使う利点は以下の通りです:

  • リソースへの無料アクセス: Google Colab はGPU (Graphics Processing Units) と TPUTensor Processing Units) を提供しており、高価なハードウェアを使用せずにYOLO11 トレーニングすることができます。
  • コラボレーション環境: Google Colab では、ノートブックを共有したり、Google Drive に作業を保存したり、簡単な共同作業やバージョン追跡によってチームワークを簡素化することができます。
  • プリインストールされたライブラリ: PyTorch TensorFlowプリインストールツールにより、Google Colabはセットアッププロセスを簡素化し、迅速な開始を支援します。
  • クラウドとの統合: Google Drive、GitHub、その他のクラウドソースからデータセットを簡単に読み込むことができ、データの準備と保存を簡素化できます。
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図2. Google ColabYOLO11 ノートブック。

Ultralytics 、YOLO11 トレーニング用に特別に設定済みの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、プロセスが簡単でわかりやすくなっています。複雑な設定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テーションするのに適したデータセットを選択することです。Roboflow Universeで公開されているRoboflow 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、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管理されています。このデータセットには、3,156枚の学習用画像、401枚の検証用画像、276枚のテスト用画像が含まれており、バンパー、ドア、ミラー、ホイールなどの自動車部品に関する高品質なアノテーションが付与されています。

通常、Roboflow Universeからデータセットをダウンロードし、Google Collabでトレーニングするために手動で設定する必要があります。しかし、Ultralytics Python パッケージは、シームレスな統合と設定済みの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、データセットのパス、クラスラベル、その他の学習パラメータを含む設定済みのYAMLファイルを通して、データセットをすぐに使用することができます。このファイルには、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が含まれています。また、データセットは専用のトレーニングセット、検証セット、テストセットで構成されているため、進捗状況の確認や性能評価が容易になります。

Roboflow Carparts Segmentation DatasetとUltralytics YOLO11提供するツールを活用することで、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を手に入れることができます。このアプローチにより、セットアップ時間を短縮し、実世界でのアプリケーションのためのモデルの改良に集中することができます。

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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図4. YOLO使った自動車部品の分割。

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YOLO11 使う 

さて、すべての詳細をカバーしたところで、いよいよすべてをまとめましょう。まずは、YouTubeのビデオで、自動車部品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、検証の全プロセスをご覧ください。

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します:GPU サポートを有効にし、Ultralytics Python パッケージをインストールしてモデルトレーニングの準備をする。
  • YOLO11 モデルをロードします:時間を節約し、自動車部品のセグメンテーションに既存の特徴を活用するために、事前にトレーニングされたYOLO11 セグメンテーションモデルから開始する。
  • データセットを使ってモデルをトレーニングする:データセットを使ってモデルをトレーニングする:トレーニング中に "carparts-segyaml"ファイルを使い、Roboflow Carparts Segmentation Datasetを自動的にダウンロード、設定、使用する。エポック、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する。
  • トレーニングの進捗を監視します:セグメンテーションロスや平均平均精度mAPなどの主要なパフォーマ ンス指標を追跡し、モデルが期待通りに向上していることを確認する。
    ‍ 以下のようになる。
  • 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 使用するメリット

YOLO11 11は、自動車部品のセグメンテーションのための信頼できる効率的なツールであり、様々な実際の用途に理想的な利点を提供します。主な利点は以下の通りです:

  • スピードと効率: YOLO11 高い精度を維持しながら画像を高速処理するため、品質管理や自律走行車などのリアルタイムタスクに適している。
  • 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 、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適したスケーラビリティを備えている。
  • 複数の 統合:Ultralytics 、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シビリティを高めています。

Google CollabでYOLO11 作業するためのヒント

Google Colabは機械学習ワークフローをより簡単に扱うことができるが、初めて使う場合は慣れるまで少し時間がかかるかもしれない。クラウドベースのセットアップ、ランタイムの設定、セッションの制限をナビゲートするのは、最初は厄介に感じるかもしれないが、物事をよりスムーズにするヒントがいくつかある。

留意すべき点をいくつか紹介します。

  • トレーニングをスピードアップするために、ランタイム設定でGPU アクセラレーションを有効にすることから始めましょう。
  • 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。
  • ファイルやデータセットをGoogle DriveやGitHubで整理し、Colab内で簡単に読み込んで管理できるようにする。
  • 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さらなる成果を

Ultralytics YOLO11、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身近なものにします。直感的なツール、事前にトレーニングされたモデル、簡単なセットアップにより、YOLO11 11は高度なコンピュータビジョンのタスクに簡単に飛び込むことができます。 

自動車の安全性の向上、製造の最適化、革新的なAIアプリケーションの構築など、この組み合わせは成功のためのツールを提供します。Ultralytics YOLO11使えば、単にモデルを構築するだけでなく、現実の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切り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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