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Utilità semplici

YOLO model code with 3D perspective visualization

Il pacchetto ultralytics fornisce una varietà di utilità per supportare, migliorare e accelerare i tuoi flussi di lavoro. Sebbene ne siano disponibili molte altre, questa guida ne evidenzia alcune tra le più utili per gli sviluppatori, fungendo da riferimento pratico per la programmazione con gli strumenti Ultralytics.



Watch: Ultralytics Utilities | Auto Annotation, Explorer API and Dataset Conversion

Dati

Auto-etichettatura / Annotazioni

L'annotazione del dataset è un processo che richiede tempo e risorse. Se hai un modello Ultralytics YOLO per il rilevamento di oggetti addestrato su una quantità ragionevole di dati, puoi usarlo con SAM per auto-annotare dati aggiuntivi in formato segmentazione.

from ultralytics.data.annotator import auto_annotate

auto_annotate(
    data="path/to/new/data",
    det_model="yolo26n.pt",
    sam_model="mobile_sam.pt",
    device="cuda",
    output_dir="path/to/save_labels",
)

Questa funzione non restituisce alcun valore. Per ulteriori dettagli:

Visualizza annotazioni del dataset

Questa funzione visualizza le annotazioni YOLO su un'immagine prima dell'addestramento, aiutando a identificare e correggere eventuali annotazioni errate che potrebbero portare a risultati di rilevamento sbagliati. Disegna bounding box, etichetta gli oggetti con i nomi delle classi e regola il colore del testo in base alla luminanza dello sfondo per una migliore leggibilità.

from ultralytics.data.utils import visualize_image_annotations

label_map = {  # Define the label map with all annotated class labels.
    0: "person",
    1: "car",
}

# Visualize
visualize_image_annotations(
    "path/to/image.jpg",  # Input image path.
    "path/to/annotations.txt",  # Annotation file path for the image.
    label_map,
)

Converti maschere di segmentazione in formato YOLO

Maschere di segmentazione in formato YOLO

Usa questa funzione per convertire un dataset di immagini con maschere di segmentazione nel formato di segmentazione Ultralytics YOLO. Questa funzione prende la directory contenente le immagini della maschera in formato binario e le converte nel formato di segmentazione YOLO.

Le maschere convertite verranno salvate nella directory di output specificata.

from ultralytics.data.converter import convert_segment_masks_to_yolo_seg

# The classes here is the total classes in the dataset.
# for COCO dataset we have 80 classes.
convert_segment_masks_to_yolo_seg(masks_dir="path/to/masks_dir", output_dir="path/to/output_dir", classes=80)

Converti COCO in formato YOLO

Usa questa funzione per convertire le annotazioni JSON di COCO nel formato YOLO. Per i dataset di rilevamento oggetti (bounding box), imposta sia use_segments che use_keypoints su False.

from ultralytics.data.converter import convert_coco

convert_coco(
    "coco/annotations/",
    use_segments=False,
    use_keypoints=False,
    cls91to80=True,
)

Per ulteriori informazioni sulla funzione convert_coco, visita la pagina di riferimento.

Ottieni dimensioni dei bounding box

import cv2

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.utils.plotting import Annotator

model = YOLO("yolo26n.pt")  # Load pretrain or fine-tune model

# Process the image
source = cv2.imread("path/to/image.jpg")
results = model(source)

# Extract results
annotator = Annotator(source, example=model.names)

for box in results[0].boxes.xyxy.cpu():
    width, height, area = annotator.get_bbox_dimension(box)
    print(f"Bounding Box Width {width.item()}, Height {height.item()}, Area {area.item()}")

Converti bounding box in segmenti

Con dati di bounding box esistenti nel formato x y w h, convertili in segmenti usando la funzione yolo_bbox2segment. Organizza i file per immagini e annotazioni come segue:

data
|__ images
    ├─ 001.jpg
    ├─ 002.jpg
    ├─ ..
    └─ NNN.jpg
|__ labels
    ├─ 001.txt
    ├─ 002.txt
    ├─ ..
    └─ NNN.txt
from ultralytics.data.converter import yolo_bbox2segment

yolo_bbox2segment(
    im_dir="path/to/images",
    save_dir=None,  # saved to "labels-segment" in images directory
    sam_model="sam_b.pt",
)

Visita la pagina di riferimento di yolo_bbox2segment per ulteriori informazioni sulla funzione.

Converti segmenti in bounding box

Se hai un dataset che utilizza il formato dataset di segmentazione, puoi convertirli facilmente in bounding box verticali (o orizzontali) (formato x y w h) con questa funzione.

import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import segments2boxes

segments = np.array(
    [
        [805, 392, 797, 400, ..., 808, 714, 808, 392],
        [115, 398, 113, 400, ..., 150, 400, 149, 298],
        [267, 412, 265, 413, ..., 300, 413, 299, 412],
    ]
)

segments2boxes([s.reshape(-1, 2) for s in segments])
# >>> array([[ 741.66, 631.12, 133.31, 479.25],
#           [ 146.81, 649.69, 185.62, 502.88],
#           [ 281.81, 636.19, 118.12, 448.88]],
#           dtype=float32) # xywh bounding boxes

Per capire come funziona questa funzione, visita la pagina di riferimento.

Utilità

Compressione immagini

Comprimi un singolo file immagine a una dimensione ridotta preservandone le proporzioni e la qualità. Se l'immagine di input è più piccola della dimensione massima, non verrà ridimensionata.

from pathlib import Path

from ultralytics.data.utils import compress_one_image

for f in Path("path/to/dataset").rglob("*.jpg"):
    compress_one_image(f)

Auto-split del dataset

Suddividi automaticamente un dataset in set di train/val/test e salva le suddivisioni risultanti in file autosplit_*.txt. Questa funzione utilizza il campionamento casuale, che viene escluso quando si utilizza l'argomento fraction per l'addestramento.

from ultralytics.data.split import autosplit

autosplit(
    path="path/to/images",
    weights=(0.9, 0.1, 0.0),  # (train, validation, test) fractional splits
    annotated_only=False,  # split only images with annotation file when True
)

Consulta la Pagina di riferimento per ulteriori dettagli su questa funzione.

Segment-polygon in maschera binaria

Converti un singolo poligono (come lista) in una maschera binaria della dimensione dell'immagine specificata. Il poligono dovrebbe essere nella forma [N, 2], dove N è il numero di punti (x, y) che definiscono il contorno del poligono.

Avviso

N deve essere sempre pari.

import numpy as np

from ultralytics.data.utils import polygon2mask

imgsz = (1080, 810)
polygon = np.array([805, 392, 797, 400, ..., 808, 714, 808, 392])  # (238, 2)

mask = polygon2mask(
    imgsz,  # tuple
    [polygon],  # input as list
    color=255,  # 8-bit binary
    downsample_ratio=1,
)

Bounding box

Istanze di Bounding Box (Orizzontali)

Per gestire i dati dei bounding box, la classe Bboxes aiuta a convertire tra i formati di coordinate delle box, scalare le dimensioni delle box, calcolare le aree, includere offset e altro ancora.

import numpy as np

from ultralytics.utils.instance import Bboxes

boxes = Bboxes(
    bboxes=np.array(
        [
            [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
            [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
            [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
            [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
            [0, 550.53, 63.01, 873.44],
            [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
        ]
    ),
    format="xyxy",
)

boxes.areas()
# >>> array([ 4.1104e+05,       99216,       68000,       55772,       20347,      2288.5])

boxes.convert("xywh")
print(boxes.bboxes)
# >>> array(
#     [[ 413.93, 494.05,  782.1, 525.56],
#      [ 146.95, 650.63,  196.8, 504.15],
#      [  739.6, 634.62, 140.25, 484.85],
#      [ 283.25, 631.67, 123.46, 451.74],
#      [ 31.505, 711.99,  63.01, 322.91],
#      [  16.31, 289.67, 32.503,  70.41]]
# )

Vedi la sezione di riferimento di Bboxes per ulteriori attributi e metodi.

Suggerimento

Molte delle seguenti funzioni (e altre ancora) sono accessibili utilizzando la classe Bboxes, ma se preferisci lavorare direttamente con le funzioni, consulta le sottosezioni successive per sapere come importarle indipendentemente.

Scalatura delle box

Quando scali un'immagine verso l'alto o verso il basso, puoi scalare in modo appropriato le coordinate dei bounding box corrispondenti per farle corrispondere usando ultralytics.utils.ops.scale_boxes.

import cv2 as cv
import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import scale_boxes

image = cv.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")
h, w, c = image.shape
resized = cv.resize(image, None, (), fx=1.2, fy=1.2)
new_h, new_w, _ = resized.shape

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
        [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)

new_boxes = scale_boxes(
    img1_shape=(h, w),  # original image dimensions
    boxes=xyxy_boxes,  # boxes from original image
    img0_shape=(new_h, new_w),  # resized image dimensions (scale to)
    ratio_pad=None,
    padding=False,
    xywh=False,
)

print(new_boxes)
# >>> array(
#     [[  27.454,  277.52,  965.98,   908.2],
#     [   58.262,  478.27,  294.42,  1083.3],
#     [   803.36,  470.63,  971.66,  1052.4],
#     [   265.82,  486.96,  413.98,    1029],
#     [        0,  660.64,  75.612,  1048.1],
#     [   0.0701,  305.35,  39.073,  389.84]]
# )

Conversioni di formato dei bounding box

XYXY → XYWH

Converti le coordinate dei bounding box dal formato (x1, y1, x2, y2) al formato (x, y, larghezza, altezza), dove (x1, y1) è l'angolo in alto a sinistra e (x2, y2) è l'angolo in basso a destra.

import numpy as np

from ultralytics.utils.ops import xyxy2xywh

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [22.878, 231.27, 804.98, 756.83],
        [48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)
xywh = xyxy2xywh(xyxy_boxes)

print(xywh)
# >>> array(
#     [[ 413.93,  494.05,   782.1, 525.56],
#     [  146.95,  650.63,   196.8, 504.15],
#     [   739.6,  634.62,  140.25, 484.85],
#     [  283.25,  631.67,  123.46, 451.74],
#     [  31.505,  711.99,   63.01, 322.91],
#     [   16.31,  289.67,  32.503,  70.41]]
# )

Tutte le conversioni dei bounding box

from ultralytics.utils.ops import (
    ltwh2xywh,
    ltwh2xyxy,
    xywh2ltwh,  # xywh → top-left corner, w, h
    xywh2xyxy,
    xywhn2xyxy,  # normalized → pixel
    xyxy2ltwh,  # xyxy → top-left corner, w, h
    xyxy2xywhn,  # pixel → normalized
)

for func in (ltwh2xywh, ltwh2xyxy, xywh2ltwh, xywh2xyxy, xywhn2xyxy, xyxy2ltwh, xyxy2xywhn):
    print(help(func))  # print function docstrings

See the docstring for each function or visit the ultralytics.utils.ops reference page to read more.

Visualizzazione

Utilità di annotazione

Ultralytics include una classe Annotator per annotare vari tipi di dati. È utilizzata al meglio con bounding box di rilevamento oggetti, keypoint di posa e bounding box orientati.

Annotazione box

Esempi Python utilizzando Ultralytics YOLO 🚀
import cv2 as cv
import numpy as np

from ultralytics.utils.plotting import Annotator, colors

names = {
    0: "person",
    5: "bus",
    11: "stop sign",
}

image = cv.imread("ultralytics/assets/bus.jpg")
ann = Annotator(
    image,
    line_width=None,  # default auto-size
    font_size=None,  # default auto-size
    font="Arial.ttf",  # must be ImageFont compatible
    pil=False,  # use PIL, otherwise uses OpenCV
)

xyxy_boxes = np.array(
    [
        [5, 22.878, 231.27, 804.98, 756.83],  # class-idx x1 y1 x2 y2
        [0, 48.552, 398.56, 245.35, 902.71],
        [0, 669.47, 392.19, 809.72, 877.04],
        [0, 221.52, 405.8, 344.98, 857.54],
        [0, 0, 550.53, 63.01, 873.44],
        [11, 0.0584, 254.46, 32.561, 324.87],
    ]
)

for nb, box in enumerate(xyxy_boxes):
    c_idx, *box = box
    label = f"{str(nb).zfill(2)}:{names.get(int(c_idx))}"
    ann.box_label(box, label, color=colors(c_idx, bgr=True))

image_with_bboxes = ann.result()

I nomi possono essere usati da model.names quando lavori con i risultati di rilevamento. Vedi anche la Pagina di riferimento di Annotator per ulteriori approfondimenti.

Annotazione Sweep di Ultralytics

Annotazione Sweep utilizzando le utilità Ultralytics
import cv2
import numpy as np

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.solutions.solutions import SolutionAnnotator
from ultralytics.utils.plotting import colors

# User defined video path and model file
cap = cv2.VideoCapture("path/to/video.mp4")
model = YOLO(model="yolo26s-seg.pt")  # Model file, e.g., yolo26s.pt or yolo26m-seg.pt

if not cap.isOpened():
    print("Error: Could not open video.")
    exit()

# Initialize the video writer object.
w, h, fps = (int(cap.get(x)) for x in (cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, cv2.CAP_PROP_FPS))
video_writer = cv2.VideoWriter("ultralytics.avi", cv2.VideoWriter_fourcc(*"mp4v"), fps, (w, h))

masks = None  # Initialize variable to store masks data
f = 0  # Initialize frame count variable for enabling mouse event.
line_x = w  # Store width of line.
dragging = False  # Initialize bool variable for line dragging.
classes = model.names  # Store model classes names for plotting.
window_name = "Ultralytics Sweep Annotator"

def drag_line(event, x, _, flags, param):
    """Mouse callback function to enable dragging a vertical sweep line across the video frame."""
    global line_x, dragging
    if event == cv2.EVENT_LBUTTONDOWN or (flags & cv2.EVENT_FLAG_LBUTTON):
        line_x = max(0, min(x, w))
        dragging = True

while cap.isOpened():  # Loop over the video capture object.
    ret, im0 = cap.read()
    if not ret:
        break
    f = f + 1  # Increment frame count.
    count = 0  # Re-initialize count variable on every frame for precise counts.
    results = model.track(im0, persist=True)[0]

    if f == 1:
        cv2.namedWindow(window_name)
        cv2.setMouseCallback(window_name, drag_line)

    annotator = SolutionAnnotator(im0)

    if results.boxes.is_track:
        if results.masks is not None:
            masks = [np.array(m, dtype=np.int32) for m in results.masks.xy]

        boxes = results.boxes.xyxy.tolist()
        track_ids = results.boxes.id.int().cpu().tolist()
        clss = results.boxes.cls.cpu().tolist()

        for mask, box, cls, t_id in zip(masks or [None] * len(boxes), boxes, clss, track_ids):
            color = colors(t_id, True)  # Assign different color to each tracked object.
            label = f"{classes[cls]}:{t_id}"
            if mask is not None and mask.size > 0:
                if box[0] > line_x:
                    count += 1
                    cv2.polylines(im0, [mask], True, color, 2)
                    x, y = mask.min(axis=0)
                    (w_m, _), _ = cv2.getTextSize(label, cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, 1)
                    cv2.rectangle(im0, (x, y - 20), (x + w_m, y), color, -1)
                    cv2.putText(im0, label, (x, y - 5), cv2.FONT_HERSHEY_SIMPLEX, 0.5, (255, 255, 255), 1)
            else:
                if box[0] > line_x:
                    count += 1
                    annotator.box_label(box=box, color=color, label=label)

    # Generate draggable sweep line
    annotator.sweep_annotator(line_x=line_x, line_y=h, label=f"COUNT:{count}")

    cv2.imshow(window_name, im0)
    video_writer.write(im0)
    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):
        break

# Release the resources
cap.release()
video_writer.release()
cv2.destroyAllWindows()

Trova ulteriori dettagli sul metodo sweep_annotator nella nostra sezione di riferimento qui.

Annotazione con etichetta adattiva

Avviso

A partire da Ultralytics v8.3.167, circle_label e text_label sono stati sostituiti da una funzione unificata adaptive_label. Ora puoi specificare il tipo di annotazione usando l'argomento shape:

  • Rettangolo: annotator.adaptive_label(box, label=names[int(cls)], color=colors(cls, True), shape="rect")
  • Cerchio: annotator.adaptive_label(box, label=names[int(cls)], color=colors(cls, True), shape="circle")


Watch: In-Depth Guide to Text & Circle Annotations with Python Live Demos | Ultralytics Annotations 🚀
Annotazione con etichetta adattiva utilizzando le utilità Ultralytics
import cv2

from ultralytics import YOLO
from ultralytics.solutions.solutions import SolutionAnnotator
from ultralytics.utils.plotting import colors

model = YOLO("yolo26s.pt")
names = model.names
cap = cv2.VideoCapture("path/to/video.mp4")

w, h, fps = (int(cap.get(x)) for x in (cv2.CAP_PROP_FRAME_WIDTH, cv2.CAP_PROP_FRAME_HEIGHT, cv2.CAP_PROP_FPS))
writer = cv2.VideoWriter("Ultralytics circle annotation.avi", cv2.VideoWriter_fourcc(*"MJPG"), fps, (w, h))

while True:
    ret, im0 = cap.read()
    if not ret:
        break

    annotator = SolutionAnnotator(im0)
    results = model.predict(im0)[0]
    boxes = results.boxes.xyxy.cpu()
    clss = results.boxes.cls.cpu().tolist()

    for box, cls in zip(boxes, clss):
        annotator.adaptive_label(box, label=names[int(cls)], color=colors(cls, True), shape="circle")
    writer.write(im0)
    cv2.imshow("Ultralytics circle annotation", im0)

    if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord("q"):
        break

writer.release()
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()

Vedi la Pagina di riferimento di SolutionAnnotator per ulteriori approfondimenti.

Varie

Profilazione del codice

Controlla la durata di esecuzione/elaborazione del codice usando with o come decoratore.

from ultralytics.utils.ops import Profile

with Profile(device="cuda:0") as dt:
    pass  # operation to measure

print(dt)
# >>> "Elapsed time is 9.5367431640625e-07 s"

Formati supportati da Ultralytics

Hai bisogno di utilizzare programmaticamente i formati immagine o video supportati in Ultralytics? Usa queste costanti se necessario:

from ultralytics.data.utils import IMG_FORMATS, VID_FORMATS

print(IMG_FORMATS)
# {'avif', 'bmp', 'dng', 'heic', 'heif', 'jp2', 'jpeg', 'jpeg2000', 'jpg', 'mpo', 'png', 'tif', 'tiff', 'webp'}

print(VID_FORMATS)
# {'asf', 'avi', 'gif', 'm4v', 'mkv', 'mov', 'mp4', 'mpeg', 'mpg', 'ts', 'wmv', 'webm'}

Rendi divisibile

Calcola il numero intero più vicino a x che è divisibile per y.

from ultralytics.utils.ops import make_divisible

make_divisible(7, 3)
# >>> 9
make_divisible(7, 2)
# >>> 8

FAQ

Quali utilità sono incluse nel pacchetto Ultralytics per migliorare i flussi di lavoro di machine learning?

Il pacchetto Ultralytics include utilità progettate per semplificare e ottimizzare i flussi di lavoro di machine learning. Le utilità principali includono l'auto-annotazione per etichettare i dataset, la conversione di COCO nel formato YOLO con convert_coco, la compressione delle immagini e l'auto-split del dataset. Questi strumenti riducono lo sforzo manuale, garantiscono la coerenza e migliorano l'efficienza dell'elaborazione dei dati.

Come posso usare Ultralytics per auto-etichettare il mio dataset?

Se hai un modello Ultralytics YOLO per il rilevamento di oggetti pre-addestrato, puoi usarlo con il modello SAM per auto-annotare il tuo dataset in formato segmentazione. Ecco un esempio:

from ultralytics.data.annotator import auto_annotate

auto_annotate(
    data="path/to/new/data",
    det_model="yolo26n.pt",
    sam_model="mobile_sam.pt",
    device="cuda",
    output_dir="path/to/save_labels",
)

For more details, check the auto_annotate reference section, or use Ultralytics Platform as a hosted, no-code alternative with click-based masking via SAM 2.1 or SAM 3, or predictions from pretrained and fine-tuned YOLO models for detect, segment, and OBB tasks.

Come converto le annotazioni del dataset COCO nel formato YOLO in Ultralytics?

Per convertire le annotazioni JSON di COCO nel formato YOLO per il rilevamento di oggetti, puoi usare l'utilità convert_coco. Ecco un frammento di codice di esempio:

from ultralytics.data.converter import convert_coco

convert_coco(
    "coco/annotations/",
    use_segments=False,
    use_keypoints=False,
    cls91to80=True,
)

For additional information, visit the convert_coco reference page.

Come posso analizzare la composizione e la distribuzione del mio dataset?

Ultralytics Platform fornisce analisi automatiche del dataset: la scheda Charts mostra la distribuzione dello split, i conteggi delle classi principali, istogrammi delle dimensioni delle immagini e mappe di calore 2D delle posizioni delle annotazioni, aiutandoti a individuare squilibri e outlier prima dell'addestramento.

Come posso convertire i bounding box in segmenti in Ultralytics?

Per convertire i dati dei bounding box esistenti (in formato x y w h) in segmenti, puoi usare la funzione yolo_bbox2segment. Assicurati che i tuoi file siano organizzati con directory separate per immagini ed etichette.

from ultralytics.data.converter import yolo_bbox2segment

yolo_bbox2segment(
    im_dir="path/to/images",
    save_dir=None,  # saved to "labels-segment" in the images directory
    sam_model="sam_b.pt",
)

For more information, visit the yolo_bbox2segment reference page.

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