مجموعة بيانات xView

تعد مجموعة بيانات xView واحدة من أكبر مجموعات البيانات المتاحة للجمهور للصور الملتقطة من الأعلى، وتحتوي على صور لمشاهد معقدة من جميع أنحاء العالم، مصنفة باستخدام مربعات الإحاطة. يهدف مشروع xView إلى تسريع التقدم في أربعة مجالات في رؤية الحاسوب:

  1. تقليل الحد الأدنى للدقة اللازمة للاكتشاف.
  2. تحسين كفاءة التعلم.
  3. تمكين اكتشاف المزيد من فئات الكائنات.
  4. تحسين اكتشاف الفئات الدقيقة.

تستند xView إلى نجاح تحديات مثل الكائنات الشائعة في السياق (COCO)، وتهدف إلى الاستفادة من رؤية الحاسوب لتحليل الكم المتزايد من الصور المتاحة من الفضاء من أجل فهم العالم المرئي بطرق جديدة ومعالجة مجموعة من التطبيقات المهمة.

يتطلب تنزيلاً يدوياً

لا يتم تنزيل مجموعة بيانات xView تلقائياً بواسطة برامج Ultralytics. يجب عليك تنزيل مجموعة البيانات يدوياً أولاً من المصدر الرسمي:

  • المصدر: تحدي DIUx xView 2018 من قبل وكالة الاستخبارات الجغرافية المكانية الوطنية الأمريكية (NGA)
  • رابط URL: https://challenge.xviewdataset.org

هام: بعد تنزيل الملفات الضرورية (مثل train_images.tif وval_images.tif وxView_train.geojson)، تحتاج إلى استخراجها ووضعها في هيكل المجلد الصحيح، والذي يُتوقع عادةً أن يكون تحت مجلد datasets/xView/، قبل تشغيل أوامر التدريب الموضحة أدناه. تأكد من إعداد مجموعة البيانات بشكل صحيح وفقاً لتعليمات التحدي.

الميزات الرئيسية

  • تحتوي xView على أكثر من مليون مثيل لكائنات عبر 60 فئة.
  • تتمتع مجموعة البيانات بدقة 0.3 متر، مما يوفر صوراً بدقة أعلى من معظم مجموعات بيانات صور الأقمار الصناعية العامة.
  • تتميز xView بمجموعة متنوعة من الكائنات الصغيرة والنادرة والدقيقة ومتعددة الأنواع مع تعليق توضيحي بمربع إحاطة.
  • تأتي مع نموذج أساسي مدرب مسبقاً باستخدام واجهة برمجة تطبيقات اكتشاف الكائنات TensorFlow ومثال لـ PyTorch.

هيكل مجموعة البيانات

تتكون مجموعة بيانات xView من صور أقمار صناعية تم جمعها من أقمار WorldView-3 بمسافة عينة أرضية تبلغ 0.3 متر. وهي تحتوي على أكثر من مليون كائن عبر 60 فئة في أكثر من 1400 كيلومتر مربع من الصور. تعتبر مجموعة البيانات ذات قيمة خاصة لتطبيقات الاستشعار عن بعد والمراقبة البيئية.

التطبيقات

تُستخدم مجموعة بيانات xView على نطاق واسع لتدريب وتقييم نماذج التعلم العميق لاكتشاف الكائنات في الصور الملتقطة من الأعلى. تجعل مجموعة فئات الكائنات المتنوعة في مجموعة البيانات والصور عالية الدقة منها مورداً قيماً للباحثين والممارسين في مجال رؤية الحاسوب، خاصة لتحليل صور الأقمار الصناعية. تشمل التطبيقات:

  • الاستطلاع العسكري والدفاعي
  • التخطيط الحضري والتطوير
  • المراقبة البيئية
  • الاستجابة للكوارث وتقييمها
  • رسم خرائط البنية التحتية وإدارتها

ملف YAML الخاص بمجموعة البيانات

يتم استخدام ملف YAML (لغة توصيفية أخرى) لتحديد تكوين مجموعة البيانات. وهو يحتوي على معلومات حول مسارات مجموعة البيانات، والفئات، ومعلومات أخرى ذات صلة. في حالة مجموعة بيانات xView، يتم الاحتفاظ بملف xView.yaml على https://github.com/ultralytics/ultralytics/blob/main/ultralytics/cfg/datasets/xView.yaml.

ultralytics/cfg/datasets/xView.yaml
# Ultralytics 🚀 AGPL-3.0 License - https://ultralytics.com/license

# DIUx xView 2018 Challenge dataset https://challenge.xviewdataset.org by U.S. National Geospatial-Intelligence Agency (NGA)
# --------  Download and extract data manually to `datasets/xView` before running the train command.  --------
# Documentation: https://docs.ultralytics.com/datasets/detect/xview/
# Example usage: yolo train data=xView.yaml
# parent
# ├── ultralytics
# └── datasets
#     └── xView ← downloads here (20.7 GB)

# Train/val/test sets as 1) dir: path/to/imgs, 2) file: path/to/imgs.txt, or 3) list: [path/to/imgs1, path/to/imgs2, ..]
path: xView # dataset root dir
train: images/autosplit_train.txt # train images (relative to 'path') 90% of 847 train images
val: images/autosplit_val.txt # val images (relative to 'path') 10% of 847 train images

# Classes
names:
  0: Fixed-wing Aircraft
  1: Small Aircraft
  2: Cargo Plane
  3: Helicopter
  4: Passenger Vehicle
  5: Small Car
  6: Bus
  7: Pickup Truck
  8: Utility Truck
  9: Truck
  10: Cargo Truck
  11: Truck w/Box
  12: Truck Tractor
  13: Trailer
  14: Truck w/Flatbed
  15: Truck w/Liquid
  16: Crane Truck
  17: Railway Vehicle
  18: Passenger Car
  19: Cargo Car
  20: Flat Car
  21: Tank car
  22: Locomotive
  23: Maritime Vessel
  24: Motorboat
  25: Sailboat
  26: Tugboat
  27: Barge
  28: Fishing Vessel
  29: Ferry
  30: Yacht
  31: Container Ship
  32: Oil Tanker
  33: Engineering Vehicle
  34: Tower crane
  35: Container Crane
  36: Reach Stacker
  37: Straddle Carrier
  38: Mobile Crane
  39: Dump Truck
  40: Haul Truck
  41: Scraper/Tractor
  42: Front loader/Bulldozer
  43: Excavator
  44: Cement Mixer
  45: Ground Grader
  46: Hut/Tent
  47: Shed
  48: Building
  49: Aircraft Hangar
  50: Damaged Building
  51: Facility
  52: Construction Site
  53: Vehicle Lot
  54: Helipad
  55: Storage Tank
  56: Shipping container lot
  57: Shipping Container
  58: Pylon
  59: Tower

# Download script/URL (optional) ---------------------------------------------------------------------------------------
download: |
  import json
  from pathlib import Path
  import shutil

  import numpy as np
  from PIL import Image

  from ultralytics.utils import TQDM
  from ultralytics.data.split import autosplit
  from ultralytics.utils.ops import xyxy2xywhn

  def convert_labels(fname=Path("xView/xView_train.geojson")):
      """Convert xView GeoJSON labels to YOLO format (classes 0-59) and save them as text files."""
      path = fname.parent
      with open(fname, encoding="utf-8") as f:
          print(f"Loading {fname}...")
          data = json.load(f)

      # Make dirs
      labels = path / "labels" / "train"
      shutil.rmtree(labels, ignore_errors=True)
      labels.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

      # xView classes 11-94 to 0-59
      xview_class2index = [-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 1, 2, -1, 3, -1, 4, 5, 6, 7, 8, -1, 9, 10, 11,
                           12, 13, 14, 15, -1, -1, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, -1, 23, 24, 25, -1, 26, 27, -1, 28, -1,
                           29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, -1, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, -1, -1, -1, -1, 46,
                           47, 48, 49, -1, 50, 51, -1, 52, -1, -1, -1, 53, 54, -1, 55, -1, -1, 56, -1, 57, -1, 58, 59]

      shapes = {}
      for feature in TQDM(data["features"], desc=f"Converting {fname}"):
          p = feature["properties"]
          if p["bounds_imcoords"]:
              image_id = p["image_id"]
              image_file = path / "train_images" / image_id
              if image_file.exists():  # 1395.tif missing
                  try:
                      box = np.array([int(num) for num in p["bounds_imcoords"].split(",")])
                      assert box.shape[0] == 4, f"incorrect box shape {box.shape[0]}"
                      cls = p["type_id"]
                      cls = xview_class2index[int(cls)]  # xView class to 0-59
                      assert 59 >= cls >= 0, f"incorrect class index {cls}"

                      # Write YOLO label
                      if image_id not in shapes:
                          shapes[image_id] = Image.open(image_file).size
                      box = xyxy2xywhn(box[None].astype(float), w=shapes[image_id][0], h=shapes[image_id][1], clip=True)
                      with open((labels / image_id).with_suffix(".txt"), "a", encoding="utf-8") as f:
                          f.write(f"{cls} {' '.join(f'{x:.6f}' for x in box[0])}\n")  # write label.txt
                  except Exception as e:
                      print(f"WARNING: skipping one label for {image_file}: {e}")

  # Download manually from https://challenge.xviewdataset.org
  dir = Path(yaml["path"])  # dataset root dir
  # urls = [
  #     "https://d307kc0mrhucc3.cloudfront.net/train_labels.zip",  # train labels
  #     "https://d307kc0mrhucc3.cloudfront.net/train_images.zip",  # 15G, 847 train images
  #     "https://d307kc0mrhucc3.cloudfront.net/val_images.zip",  # 5G, 282 val images (no labels)
  # ]
  # download(urls, dir=dir)

  # Convert labels
  convert_labels(dir / "xView_train.geojson")

  # Move images
  images = Path(dir / "images")
  images.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
  Path(dir / "train_images").rename(dir / "images" / "train")
  Path(dir / "val_images").rename(dir / "images" / "val")

  # Split
  autosplit(dir / "images" / "train")

الاستخدام

To train a model on the xView dataset for 100 epochs with an image size of 640, you can use the following code snippets. For a comprehensive list of available arguments, refer to the model Training page.

مثال على التدريب
from ultralytics import YOLO

# Load a model
model = YOLO("yolo26n.pt")  # load a pretrained model (recommended for training)

# Train the model
results = model.train(data="xView.yaml", epochs=100, imgsz=640)

عينة البيانات والشروحات

تحتوي مجموعة بيانات xView على صور أقمار صناعية عالية الدقة مع مجموعة متنوعة من الكائنات المعلقة باستخدام مربعات الإحاطة. فيما يلي بعض الأمثلة للبيانات من مجموعة البيانات، جنباً إلى جنب مع تعليقاتها التوضيحية المقابلة:

صور أقمار صناعية ملتقطة من الأعلى لمجموعة بيانات xView مع اكتشاف الكائنات

  • الصور الملتقطة من الأعلى: توضح هذه الصورة مثالاً على اكتشاف الكائنات في الصور الملتقطة من الأعلى، حيث يتم التعليق على الكائنات بمربعات إحاطة. توفر مجموعة البيانات صور أقمار صناعية عالية الدقة لتسهيل تطوير النماذج لهذه المهمة.

يعرض المثال تنوع وتعقيد البيانات في مجموعة بيانات xView ويسلط الضوء على أهمية صور الأقمار الصناعية عالية الجودة لمهام اكتشاف الكائنات.

مجموعات البيانات ذات الصلة

إذا كنت تعمل مع صور الأقمار الصناعية، فقد تكون مهتماً أيضاً باستكشاف مجموعات البيانات ذات الصلة التالية:

  • DOTA-v2: مجموعة بيانات لاكتشاف الكائنات الموجهة في الصور الجوية
  • VisDrone: مجموعة بيانات لاكتشاف وتتبع الكائنات في الصور الملتقطة بواسطة طائرات بدون طيار
  • Argoverse: مجموعة بيانات للقيادة الذاتية مع تعليقات توضيحية للتتبع ثلاثي الأبعاد

الاقتباسات والشكر

إذا كنت تستخدم مجموعة بيانات xView في بحثك أو عملك التطويري، فيرجى الاستشهاد بالورقة البحثية التالية:

اقتباس
@misc{lam2018xview,
      title={xView: Objects in Context in Overhead Imagery},
      author={Darius Lam and Richard Kuzma and Kevin McGee and Samuel Dooley and Michael Laielli and Matthew Klaric and Yaroslav Bulatov and Brendan McCord},
      year={2018},
      eprint={1802.07856},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.CV}
}

نود أن نشكر وحدة ابتكار الدفاع (DIU) ومبتكري مجموعة بيانات xView لمساهمتهم القيمة في مجتمع أبحاث رؤية الحاسوب. لمزيد من المعلومات حول مجموعة بيانات xView ومبتكريها، تفضل بزيارة موقع مجموعة بيانات xView.

الأسئلة الشائعة

ما هي مجموعة بيانات xView وكيف تفيد أبحاث رؤية الحاسوب؟

تعد مجموعة بيانات xView واحدة من أكبر المجموعات المتاحة للجمهور للصور عالية الدقة الملتقطة من الأعلى، وتحتوي على أكثر من مليون مثيل لكائن عبر 60 فئة. وهي مصممة لتعزيز جوانب مختلفة من أبحاث رؤية الحاسوب مثل تقليل الحد الأدنى للدقة للاكتشاف، وتحسين كفاءة التعلم، واكتشاف المزيد من فئات الكائنات، وتطوير اكتشاف الكائنات الدقيق.

كيف يمكنني استخدام Ultralytics YOLO لتدريب نموذج على مجموعة بيانات xView؟

لتدريب نموذج على مجموعة بيانات xView باستخدام Ultralytics YOLO، اتبع الخطوات التالية:

مثال على التدريب
from ultralytics import YOLO

# Load a model
model = YOLO("yolo26n.pt")  # load a pretrained model (recommended for training)

# Train the model
results = model.train(data="xView.yaml", epochs=100, imgsz=640)

For detailed arguments and settings, refer to the model Training page.

ما هي الميزات الرئيسية لمجموعة بيانات xView؟

تتميز مجموعة بيانات xView بمجموعتها الشاملة من الميزات:

  • أكثر من مليون مثيل لكائن عبر 60 فئة متميزة.
  • صور عالية الدقة بدقة 0.3 متر.
  • أنواع كائنات متنوعة بما في ذلك الكائنات الصغيرة والنادرة والدقيقة، وجميعها معلقة بمربعات إحاطة.
  • توافر نموذج أساسي مدرب مسبقاً وأمثلة في TensorFlow وPyTorch.

ما هو هيكل مجموعة بيانات xView، وكيف يتم التعليق عليها؟

تحتوي مجموعة بيانات xView على صور أقمار صناعية عالية الدقة التقطتها أقمار WorldView-3 بمسافة عينة أرضية تبلغ 0.3 متر، وتغطي أكثر من مليون كائن عبر 60 فئة متميزة ضمن حوالي 1400 كيلومتر مربع من الصور المعلقة. يتم تصنيف كل كائن بمربعات إحاطة، مما يجعل مجموعة البيانات مناسبة جداً لتدريب وتقييم نماذج التعلم العميق لاكتشاف الكائنات في المشاهد الملتقطة من الأعلى. للحصول على تفصيل دقيق، ارجع إلى قسم هيكل مجموعة البيانات.

كيف أستشهد بمجموعة بيانات xView في بحثي؟

إذا كنت تستخدم مجموعة بيانات xView في بحثك، فيرجى الاستشهاد بالورقة البحثية التالية:

اقتباس
@misc{lam2018xview,
    title={xView: Objects in Context in Overhead Imagery},
    author={Darius Lam and Richard Kuzma and Kevin McGee and Samuel Dooley and Michael Laielli and Matthew Klaric and Yaroslav Bulatov and Brendan McCord},
    year={2018},
    eprint={1802.07856},
    archivePrefix={arXiv},
    primaryClass={cs.CV}
}

لمزيد من المعلومات حول مجموعة بيانات xView، تفضل بزيارة موقع مجموعة بيانات xView الرسمي.

التعليقات