Effizientes Hyperparameter-Tuning mit Ray Tune und YOLO11

Die Abstimmung der Hyperparameter ist von entscheidender Bedeutung für die Erzielung einer Spitzenleistung des Modells, indem der optimale Satz von Hyperparametern ermittelt wird. Dazu werden Versuche mit verschiedenen Hyperparametern durchgeführt und die Leistung der einzelnen Versuche bewertet.

Beschleunigen Sie das Tuning mit Ultralytics YOLO11 und Ray Tune

Ultralytics YOLO11 beinhaltet Ray Tune für die Abstimmung von Hyperparametern, wodurch die Optimierung von YOLO11 Modellhyperparametern rationalisiert wird. Mit Ray Tune können Sie erweiterte Suchstrategien, Parallelität und frühzeitiges Anhalten nutzen, um den Abstimmungsprozess zu beschleunigen.

Ray Tune

Ray Tune ist eine Bibliothek zur Abstimmung von Hyperparametern, die auf Effizienz und Flexibilität ausgelegt ist. Sie unterstützt verschiedene Suchstrategien, Parallelität und Frühstopp-Strategien und lässt sich nahtlos in gängige Frameworks für maschinelles Lernen integrieren, darunter Ultralytics YOLO11 .

Integration mit Weights & Biases

YOLO11 ermöglicht auch die optionale Integration mit Weights & Biases zur Überwachung des Abstimmungsprozesses.

Einrichtung

Um die erforderlichen Pakete zu installieren, führen Sie aus:

# Install and update Ultralytics and Ray Tune packages
pip install -U ultralytics "ray[tune]"

# Optionally install W&B for logging
pip install wandb

Verwendung

from ultralytics import YOLO

# Load a YOLO11n model
model = YOLO("yolo11n.pt")

# Start tuning hyperparameters for YOLO11n training on the COCO8 dataset
result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)

tune() Parameter der Methode

Die tune() Methode in YOLO11 bietet eine einfach zu bedienende Schnittstelle für die Abstimmung von Hyperparametern mit Ray Tune. Sie akzeptiert mehrere Argumente, mit denen Sie den Abstimmungsprozess anpassen können. Nachfolgend finden Sie eine detaillierte Erläuterung der einzelnen Parameter:

Durch die Anpassung dieser Parameter können Sie den Hyperparameter-Optimierungsprozess auf Ihre spezifischen Bedürfnisse und die verfügbaren Rechenressourcen abstimmen.

Standard-Suchraum Beschreibung

In der folgenden Tabelle sind die Standardsuchraumparameter für die Hyperparameterabstimmung in YOLO11 mit Ray Tune aufgeführt. Jeder Parameter hat einen bestimmten Wertebereich, der durch tune.uniform().

Beispiel für einen benutzerdefinierten Suchraum

In diesem Beispiel wird demonstriert, wie man einen benutzerdefinierten Suchraum für die Abstimmung von Hyperparametern mit Ray Tune und YOLO11 verwendet. Durch die Angabe eines benutzerdefinierten Suchraums können Sie den Abstimmungsprozess auf bestimmte Hyperparameter von Interesse konzentrieren.

from ray import tune

from ultralytics import YOLO

# Define a YOLO model
model = YOLO("yolo11n.pt")

# Run Ray Tune on the model
result_grid = model.tune(
    data="coco8.yaml",
    space={"lr0": tune.uniform(1e-5, 1e-1)},
    epochs=50,
    use_ray=True,
)

Im obigen Codeschnipsel erstellen wir ein Modell YOLO mit den vortrainierten Gewichten "yolo11n.pt". Dann rufen wir die tune() Methode, wobei die Konfiguration des Datensatzes mit "coco8.yaml" angegeben wird. Wir bieten einen benutzerdefinierten Suchraum für die anfängliche Lernrate lr0 unter Verwendung eines Wörterbuchs mit dem Schlüssel "lr0" und dem Wert tune.uniform(1e-5, 1e-1). Schließlich übergeben wir zusätzliche Trainingsargumente, wie die Anzahl der Epochen, direkt an die Tune-Methode als epochs=50.

Verarbeitung von Ray Tune-Ergebnissen

Nachdem Sie ein Hyperparameter-Tuning-Experiment mit Ray Tune durchgeführt haben, möchten Sie vielleicht verschiedene Analysen der erhaltenen Ergebnisse durchführen. Dieser Leitfaden führt Sie durch gängige Arbeitsabläufe zur Verarbeitung und Analyse dieser Ergebnisse.

Laden von Tune-Experiment-Ergebnissen aus einem Verzeichnis

Nach der Durchführung des Tuning-Experiments mit tuner.fit()können Sie die Ergebnisse aus einem Verzeichnis laden. Dies ist vor allem dann nützlich, wenn Sie die Analyse durchführen, nachdem das ursprüngliche Trainingsskript beendet wurde.

experiment_path = f"{storage_path}/{exp_name}"
print(f"Loading results from {experiment_path}...")

restored_tuner = tune.Tuner.restore(experiment_path, trainable=train_mnist)
result_grid = restored_tuner.get_results()

Grundlegende Analyse auf Experiment-Ebene

Verschaffen Sie sich einen Überblick über die Durchführung der Versuche. Sie können schnell überprüfen, ob bei den Versuchen Fehler aufgetreten sind.

if result_grid.errors:
    print("One or more trials failed!")
else:
    print("No errors!")

Grundlegende Analyse auf Versuchsebene

Zugriff auf die Hyperparameterkonfigurationen der einzelnen Versuche und die zuletzt gemeldeten Metriken.

for i, result in enumerate(result_grid):
    print(f"Trial #{i}: Configuration: {result.config}, Last Reported Metrics: {result.metrics}")

Aufzeichnung der gesamten Historie der berichteten Metriken für eine Studie

Sie können den Verlauf der gemeldeten Kennzahlen für jeden Versuch darstellen, um zu sehen, wie sich die Kennzahlen im Laufe der Zeit entwickelt haben.

import matplotlib.pyplot as plt

for i, result in enumerate(result_grid):
    plt.plot(
        result.metrics_dataframe["training_iteration"],
        result.metrics_dataframe["mean_accuracy"],
        label=f"Trial {i}",
    )

plt.xlabel("Training Iterations")
plt.ylabel("Mean Accuracy")
plt.legend()
plt.show()

Zusammenfassung

In dieser Dokumentation werden gängige Arbeitsabläufe zur Analyse der Ergebnisse von mit Ray Tune durchgeführten Experimenten unter Ultralytics behandelt. Zu den wichtigsten Schritten gehören das Laden der Versuchsergebnisse aus einem Verzeichnis, die Durchführung grundlegender Analysen auf Experiment- und Versuchsebene und das Plotten von Metriken.

Schauen Sie sich die Dokumentseite Analyze Results von Ray Tune an, um das Beste aus Ihren Hyperparameter-Tuning-Experimenten herauszuholen.

FAQ

Wie kann ich die Hyperparameter meines YOLO11 Modells mit Ray Tune abstimmen?

Führen Sie die folgenden Schritte aus, um die Hyperparameter Ihres Ultralytics YOLO11 Modells mit Ray Tune abzustimmen:

1. Installieren Sie die erforderlichen Pakete:

   pip install -U ultralytics "ray[tune]"
   pip install wandb  # optional for logging
   

2. Laden Sie Ihr YOLO11 Modell und beginnen Sie mit der Abstimmung:

   from ultralytics import YOLO
   
   # Load a YOLO11 model
   model = YOLO("yolo11n.pt")
   
   # Start tuning with the COCO8 dataset
   result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)
   

Dabei werden die fortschrittlichen Suchstrategien von Ray Tune und die Parallelität genutzt, um die Hyperparameter Ihres Modells effizient zu optimieren. Weitere Informationen finden Sie in der Ray Tune-Dokumentation.

Was sind die Standard-Hyperparameter für die YOLO11 Abstimmung mit Ray Tune?

Ultralytics YOLO11 verwendet die folgenden Standard-Hyperparameter für die Abstimmung mit Ray Tune:

Diese Hyperparameter können an Ihre speziellen Bedürfnisse angepasst werden. Eine vollständige Liste und weitere Einzelheiten finden Sie in der Anleitung zur Hyperparameter-Einstellung.

Wie kann ich Weights & Biases in mein YOLO11 Modelltuning integrieren?

Zur Integration von Weights & Biases (W&B) in Ihren Ultralytics YOLO11 Tuning-Prozess:

1. W&B installieren:

   pip install wandb
   

2. Ändern Sie Ihr Tuning-Skript:

   import wandb
   
   from ultralytics import YOLO
   
   wandb.init(project="YOLO-Tuning", entity="your-entity")
   
   # Load YOLO model
   model = YOLO("yolo11n.pt")
   
   # Tune hyperparameters
   result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", use_ray=True)
   

Mit diesem Setup können Sie den Abstimmungsprozess überwachen, Hyperparameterkonfigurationen verfolgen und die Ergebnisse in W&B visualisieren.

Warum sollte ich Ray Tune für die Hyperparameteroptimierung mit YOLO11 verwenden?

Ray Tune bietet zahlreiche Vorteile für die Hyperparameteroptimierung:

• Erweiterte Suchstrategien: Nutzt Algorithmen wie Bayes'sche Optimierung und HyperOpt für eine effiziente Parametersuche.
• Parallelität: Unterstützt die parallele Ausführung von mehreren Versuchen, was den Abstimmungsprozess erheblich beschleunigt.
• Frühzeitige Beendigung: Setzt Strategien wie ASHA ein, um Studien mit unzureichender Leistung frühzeitig abzubrechen und so Rechenressourcen zu sparen.

Ray Tune lässt sich nahtlos in Ultralytics YOLO11 integrieren und bietet eine einfach zu bedienende Schnittstelle zur effektiven Abstimmung von Hyperparametern. Für den Einstieg lesen Sie bitte den Leitfaden Efficient Hyperparameter Tuning with Ray Tune and YOLO11.

Wie kann ich einen benutzerdefinierten Suchraum für die Abstimmung der Hyperparameter von YOLO11 definieren?

So definieren Sie einen benutzerdefinierten Suchraum für Ihr YOLO11 Hyperparameter-Tuning mit Ray Tune:

from ray import tune

from ultralytics import YOLO

model = YOLO("yolo11n.pt")
search_space = {"lr0": tune.uniform(1e-5, 1e-1), "momentum": tune.uniform(0.6, 0.98)}
result_grid = model.tune(data="coco8.yaml", space=search_space, use_ray=True)

Damit lässt sich der Bereich der Hyperparameter, wie z. B. die anfängliche Lernrate und das Momentum, das während des Abstimmungsprozesses untersucht werden soll, anpassen. Erweiterte Konfigurationen finden Sie im Abschnitt " Beispiel für einen benutzerdefinierten Suchraum ".

📅 Erstellt vor 1 Jahr ✏️ Aktualisiert vor 21 Tagen

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