التوسيع أثناء الاختبار (TTA)

📚 يشرح هذا الدليل كيفية استخدام التوسيع أثناء الاختبار (TTA) أثناء الاختبار والاستدلال لتحسين mAP و Recall باستخدام YOLOv5 🚀.

قبل البدء

قم باستنساخ المستودع وتثبيت requirements.txt في بيئة Python>=3.8.0، بما في ذلك PyTorch>=1.8. يتم تنزيل النماذج ومجموعات البيانات تلقائياً من أحدث إصدار لـ YOLOv5.

git clone https://github.com/ultralytics/yolov5 # clone
cd yolov5
pip install -r requirements.txt # install

الاختبار بشكل عادي

قبل تجربة TTA، نريد تحديد أداء أساسي للمقارنة به. يقوم هذا الأمر باختبار YOLOv5x على COCO val2017 بحجم صورة 640 بكسل. yolov5x.pt هو النموذج الأكبر والأكثر دقة المتاح. الخيارات الأخرى هي yolov5s.pt و yolov5m.pt و yolov5l.pt، أو نقطة التفتيش الخاصة بك من تدريب مجموعة بيانات مخصصة ./weights/best.pt. للحصول على تفاصيل حول جميع النماذج المتاحة، يرجى الاطلاع على توثيق YOLOv5.

python val.py --weights yolov5x.pt --data coco.yaml --img 640 --half

المخرجات:

val: data=./data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt'], batch_size=32, imgsz=640, conf_thres=0.001, iou_thres=0.65, task=val, device=, single_cls=False, augment=False, verbose=False, save_txt=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True
YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Fusing layers...
Model Summary: 476 layers, 87730285 parameters, 0 gradients

val: Scanning '../datasets/coco/val2017' images and labels...4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupted: 100% 5000/5000 [00:01<00:00, 2846.03it/s]
val: New cache created: ../datasets/coco/val2017.cache
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [02:30<00:00,  1.05it/s]
                 all       5000      36335      0.746      0.626       0.68       0.49
Speed: 0.1ms pre-process, 22.4ms inference, 1.4ms NMS per image at shape (32, 3, 640, 640)  # <--- baseline speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.504  # <--- baseline mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.688
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.546
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.351
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.551
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.644
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.382
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.628
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.681  # <--- baseline mAR
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.524
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.735
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.826

الاختبار مع TTA

ألحق --augment بأي أمر val.py موجود لتمكين TTA، وقم بزيادة حجم الصورة بنحو 30% للحصول على نتائج محسنة. لاحظ أن الاستدلال مع تمكين TTA سيستغرق عادةً حوالي 2-3 أضعاف وقت الاستدلال العادي حيث يتم قلب الصور يميناً ويساراً ومعالجتها بـ 3 دقات مختلفة، مع دمج المخرجات قبل NMS. يعود جزء من انخفاض السرعة ببساطة إلى أحجام الصور الأكبر (832 مقابل 640)، بينما يعود جزء آخر إلى عمليات TTA الفعلية، لذا تأكد من أن وحدة معالجة الرسومات (GPU) الخاصة بك لديها مساحة ذاكرة كافية قبل زيادة --img.

python val.py --weights yolov5x.pt --data coco.yaml --img 832 --augment --half

المخرجات:

val: data=./data/coco.yaml, weights=['yolov5x.pt'], batch_size=32, imgsz=832, conf_thres=0.001, iou_thres=0.6, task=val, device=, single_cls=False, augment=True, verbose=False, save_txt=False, save_conf=False, save_json=True, project=runs/val, name=exp, exist_ok=False, half=True
YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Fusing layers...
/usr/local/lib/python3.7/dist-packages/torch/nn/functional.py:718: UserWarning: Named tensors and all their associated APIs are an experimental feature and subject to change. Please do not use them for anything important until they are released as stable. (Triggered internally at  /pytorch/c10/core/TensorImpl.h:1156.)
  return torch.max_pool2d(input, kernel_size, stride, padding, dilation, ceil_mode)
Model Summary: 476 layers, 87730285 parameters, 0 gradients
val: Scanning '../datasets/coco/val2017' images and labels...4952 found, 48 missing, 0 empty, 0 corrupted: 100% 5000/5000 [00:01<00:00, 2885.61it/s]
val: New cache created: ../datasets/coco/val2017.cache
               Class     Images     Labels          P          R     mAP@.5 mAP@.5:.95: 100% 157/157 [07:29<00:00,  2.86s/it]
                 all       5000      36335      0.718      0.656      0.695      0.503
Speed: 0.2ms pre-process, 80.6ms inference, 2.7ms NMS per image at shape (32, 3, 832, 832)  # <--- TTA speed

Evaluating pycocotools mAP... saving runs/val/exp-2/yolov5x_predictions.json...
...
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.516  # <--- TTA mAP
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.701
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.75      | area=   all | maxDets=100 ] = 0.562
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.361
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.564
 Average Precision  (AP) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.656
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=  1 ] = 0.388
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets= 10 ] = 0.640
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=   all | maxDets=100 ] = 0.696  # <--- TTA mAR
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= small | maxDets=100 ] = 0.553
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area=medium | maxDets=100 ] = 0.744
 Average Recall     (AR) @[ IoU=0.50:0.95 | area= large | maxDets=100 ] = 0.833

الاستدلال مع TTA

يعمل استدلال TTA في detect.py بشكل مطابق لـ val.py TTA: ببساطة ألحق --augment بأي أمر detect.py موجود:

python detect.py --weights yolov5s.pt --img 832 --source data/images --augment

المخرجات:

YOLOv5 🚀 v5.0-267-g6a3ee7c torch 1.9.0+cu102 CUDA:0 (Tesla P100-PCIE-16GB, 16280.875MB)

Downloading https://github.com/ultralytics/yolov5/releases/download/v5.0/yolov5s.pt to yolov5s.pt...
100% 14.1M/14.1M [00:00<00:00, 81.9MB/s]

Fusing layers...
Model Summary: 224 layers, 7266973 parameters, 0 gradients
image 1/2 /content/yolov5/data/images/bus.jpg: 832x640 4 persons, 1 bus, 1 fire hydrant, Done. (0.029s)
image 2/2 /content/yolov5/data/images/zidane.jpg: 480x832 3 persons, 3 ties, Done. (0.024s)
Results saved to runs/detect/exp
Done. (0.156s)
YOLOv5 test time augmentations

TTA في PyTorch Hub

تم دمج TTA تلقائياً في جميع نماذج YOLOv5 PyTorch Hub، ويمكن الوصول إليه عن طريق تمرير augment=True في وقت الاستدلال.

import torch

# Model
model = torch.hub.load("ultralytics/yolov5", "yolov5s")  # or yolov5m, yolov5x, custom

# Images
img = "https://ultralytics.com/images/zidane.jpg"  # or file, PIL, OpenCV, numpy, multiple

# Inference
results = model(img, augment=True)  # <--- TTA inference

# Results
results.print()  # or .show(), .save(), .crop(), .pandas(), etc.

التخصيص

يمكنك تخصيص عمليات TTA المطبقة في طريقة forward_augment() في YOLOv5.

فوائد التوسيع أثناء الاختبار

يقدم التوسيع أثناء الاختبار العديد من المزايا الرئيسية لمهام اكتشاف الكائنات:

  • دقة محسنة: كما هو موضح في النتائج أعلاه، يزيد TTA من mAP من 0.504 إلى 0.516 ومن mAR من 0.681 إلى 0.696.
  • اكتشاف أفضل للكائنات الصغيرة: يعزز TTA بشكل خاص اكتشاف الكائنات الصغيرة، حيث تتحسن AP للمساحات الصغيرة من 0.351 إلى 0.361.
  • زيادة المتانة: من خلال اختبار متغيرات متعددة لكل صورة، يقلل TTA من تأثير زاوية العرض والإضاءة والعوامل البيئية الأخرى.
  • تنفيذ بسيط: يتطلب فقط إضافة علامة --augment إلى الأوامر الموجودة.

المقايضة هي زيادة وقت الاستدلال، مما يجعل TTA أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تكون فيها الدقة ذات أولوية على السرعة.

البيئات المدعومة

توفر Ultralytics مجموعة من البيئات الجاهزة للاستخدام، كل منها مثبت مسبقًا بالتبعيات الأساسية مثل CUDA، وCUDNN، وPython، وPyTorch، لبدء مشاريعك.

حالة المشروع

YOLOv5 CI

تشير هذه الشارة إلى أن جميع اختبارات التكامل المستمر (CI) الخاصة بـ YOLOv5 GitHub Actions تمر بنجاح. تتحقق اختبارات CI هذه بصرامة من وظائف وأداء YOLOv5 عبر جوانب رئيسية مختلفة: التدريب، والتحقق، والاستدلال، والتصدير، والمعايير. وهي تضمن التشغيل المتسق والموثوق على macOS وWindows وUbuntu، مع إجراء اختبارات كل 24 ساعة وعند كل التزام (commit) جديد.

التعليقات