Ottimizzazione efficiente degli iperparametri con Ray Tune e YOLO11

La messa a punto degli iperparametri è fondamentale per ottenere le massime prestazioni del modello, scoprendo il set ottimale di iperparametri. Ciò comporta l'esecuzione di prove con diversi iperparametri e la valutazione delle prestazioni di ciascuna prova.

Accelerare il tuning con Ultralytics YOLO11 e Ray Tune

Ultralytics YOLO11 incorpora Ray Tune per la messa a punto degli iperparametri, semplificando l'ottimizzazione degli iperparametri del modello YOLO11. Con Ray Tune, puoi utilizzare strategie di ricerca avanzate, parallelismo e arresto anticipato per accelerare il processo di ottimizzazione.

Ray Tune

Ray Tune è una libreria di ottimizzazione degli iperparametri progettata per l'efficienza e la flessibilità. Supporta varie strategie di ricerca, parallelismo e strategie di early stopping e si integra perfettamente con i framework di machine learning più diffusi, tra cui Ultralytics YOLO11.

Integrazione con Weights & Biases

YOLO11 consente anche l'integrazione opzionale con Weights & Biases per il monitoraggio del processo di ottimizzazione.

Installazione

Per installare i pacchetti richiesti, esegui:

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

# Optionally install W&B for logging
pip install wandb

Utilizzo

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() Parametri del metodo

Il tune() method in YOLO11 fornisce un'interfaccia facile da usare per la messa a punto degli iperparametri con Ray Tune. Accetta diversi argomenti che consentono di personalizzare il processo di messa a punto. Di seguito è riportata una spiegazione dettagliata di ciascun parametro:

Personalizzando questi parametri, è possibile ottimizzare il processo di ottimizzazione degli iperparametri per adattarlo alle proprie esigenze specifiche e alle risorse di calcolo disponibili.

Descrizione dello spazio di ricerca predefinito

La seguente tabella elenca i parametri predefiniti dello spazio di ricerca per la messa a punto degli iperparametri in YOLO11 con Ray Tune. Ogni parametro ha un intervallo di valori specifico definito da tune.uniform().

Esempio di spazio di ricerca personalizzato

In questo esempio, mostriamo come utilizzare uno spazio di ricerca personalizzato per la messa a punto degli iperparametri con Ray Tune e YOLO11. Fornendo uno spazio di ricerca personalizzato, puoi concentrare il processo di ottimizzazione su specifici iperparametri di interesse.

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,
)

Nello snippet di codice sopra, creiamo un modello YOLO con i pesi pre-addestrati "yolo11n.pt". Quindi, chiamiamo il tune() metodo, specificando la configurazione del dataset con "coco8.yaml". Forniamo uno spazio di ricerca personalizzato per il learning rate iniziale lr0 utilizzando un dizionario con la chiave "lr0" e il valore tune.uniform(1e-5, 1e-1). Infine, passiamo argomenti di addestramento aggiuntivi, come il numero di epoche direttamente al metodo di ottimizzazione come epochs=50.

Ripresa di una sessione di ottimizzazione degli iperparametri interrotta con Ray Tune

Puoi riprendere una sessione di Ray Tune interrotta passando resume=True. Puoi facoltativamente passare la directory name utilizzato da Ray Tune in runs/{task} per riprendere. Altrimenti, riprenderebbe l'ultima sessione interrotta. Non è necessario fornire il iterations e space di nuovo, ma è necessario fornire nuovamente il resto degli argomenti di addestramento, inclusi data e epochs.

from ultralytics import YOLO

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

# Resume previous run
results = model.tune(use_ray=True, data="coco8.yaml", epochs=50, resume=True)

# Resume Ray Tune run with name 'tune_exp_2'
results = model.tune(use_ray=True, data="coco8.yaml", epochs=50, name="tune_exp_2", resume=True)

Elaborazione dei risultati di Ray Tune

Dopo aver eseguito un esperimento di ottimizzazione degli iperparametri con Ray Tune, potresti voler eseguire varie analisi sui risultati ottenuti. Questa guida ti illustrerà i flussi di lavoro comuni per l'elaborazione e l'analisi di questi risultati.

Caricamento dei risultati dell'esperimento di ottimizzazione da una directory

Dopo aver eseguito l'esperimento di tuning con tuner.fit(), puoi caricare i risultati da una directory. Ciò è utile, soprattutto se si esegue l'analisi dopo che lo script di training iniziale è terminato.

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()

Analisi di base a livello di esperimento

Ottieni una panoramica delle prestazioni delle prove. Puoi verificare rapidamente se si sono verificati errori durante le prove.

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

Analisi di base a livello di prova

Accedi alle singole configurazioni degli iperparametri di prova e alle ultime metriche riportate.

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

Tracciamento dell'intera cronologia delle metriche segnalate per una prova

È possibile tracciare la cronologia delle metriche riportate per ogni prova per vedere come le metriche si sono evolute nel tempo.

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()

Riepilogo

In questa guida abbiamo illustrato i flussi di lavoro comuni per analizzare i risultati degli esperimenti eseguiti con Ray Tune utilizzando Ultralytics. Le fasi principali comprendono il caricamento dei risultati degli esperimenti da una directory, l'esecuzione di analisi di base a livello di esperimento e di prova e il grafico delle metriche.

Approfondisci consultando la pagina della documentazione di Ray Tune sull'Analisi dei risultati per ottenere il massimo dai tuoi esperimenti di ottimizzazione degli iperparametri.

FAQ

Come posso ottimizzare gli iperparametri del mio modello YOLO11 usando Ray Tune?

Per ottimizzare gli iperparametri del tuo modello Ultralytics YOLO11 utilizzando Ray Tune, segui questi passaggi:

1. Installa i pacchetti necessari:

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

2. Carica il tuo modello YOLO11 e inizia a ottimizzarlo:

   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)
   

Questo utilizza le strategie di ricerca avanzate e il parallelismo di Ray Tune per ottimizzare in modo efficiente gli iperparametri del tuo modello. Per maggiori informazioni, consulta la documentazione di Ray Tune.

Quali sono gli iperparametri predefiniti per la messa a punto di YOLO11 con Ray Tune?

Ultralytics YOLO11 utilizza i seguenti iperparametri predefiniti per la messa a punto con Ray Tune:

Questi iperparametri possono essere personalizzati per soddisfare le tue esigenze specifiche. Per un elenco completo e maggiori dettagli, consulta la guida all'Ottimizzazione degli iperparametri.

Come posso integrare Weights & Biases con la messa a punto del mio modello YOLO11?

Per integrare Weights & Biases (W&B) con il processo di ottimizzazione di Ultralytics YOLO11:

1. Installa W&B:

   pip install wandb
   

2. Modifica il tuo script di ottimizzazione:

   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)
   

Questa configurazione ti consentirà di monitorare il processo di ottimizzazione, tenere traccia delle configurazioni degli iperparametri e visualizzare i risultati in W&B.

Perché dovrei usare Ray Tune per l'ottimizzazione degli iperparametri con YOLO11?

Ray Tune offre numerosi vantaggi per l'ottimizzazione degli iperparametri:

• Strategie di ricerca avanzate: Utilizza algoritmi come l'ottimizzazione bayesiana e HyperOpt per una ricerca efficiente dei parametri.
• Parallelismo: Supporta l'esecuzione parallela di più prove, accelerando significativamente il processo di ottimizzazione.
• Early Stopping: Impiega strategie come ASHA per terminare anticipatamente le prove con prestazioni insufficienti, risparmiando risorse computazionali.

Ray Tune si integra perfettamente con Ultralytics YOLO11, fornendo un'interfaccia facile da usare per la regolazione efficace degli iperparametri. Per iniziare, consulta la guida all'ottimizzazione degli iperparametri.

Come posso definire uno spazio di ricerca personalizzato per la messa a punto degli iperparametri di YOLO11?

Per definire uno spazio di ricerca personalizzato per l'ottimizzazione degli iperparametri di YOLO11 con 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)

Questo personalizza l'intervallo di iperparametri come il tasso di apprendimento iniziale e il momentum da esplorare durante il processo di ottimizzazione. Per configurazioni avanzate, fare riferimento alla sezione Esempio di spazio di ricerca personalizzato.

📅C reato 2 anni fa ✏️ Aggiornato 5 giorni fa

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