YOLO Vision 2026:

xView データセット#

xView データセットは、object detection 向けの公開されている衛星画像ベンチマークの中で最大規模のものの1つであり、0.3 m の WorldView-3 画像による 1,400 km² 以上の範囲にわたり、60 のクラスにわたる 100 万件以上のオブジェクトインスタンスに bounding boxes のアノテーションが提供されています。これは米国国家地理空間情報局 (NGA) による DIUx xView 2018 チャレンジ向けに公開されたものであり、約 20.7 GB の手動ダウンロードが必要です。

このデータセットは、4つの computer vision の最先端領域を推進するために作成されました。

  1. 検出に必要な最小解像度の低減。
  2. 学習効率の向上。
  3. より多くのオブジェクトクラスの発見を可能にする。
  4. 微細なクラスの検出精度向上。

COCO などのベンチマークを基盤として、xView は上空からの画像を対象としており、オブジェクトが地上レベルの写真よりもはるかに小さく、高密度に配置されています。

手動ダウンロードが必要

xView データセットは自動的にはダウンロードされません。DIUx xView 2018 Challenge のウェブサイトに登録して train_images.zip (~15 GB)、train_labels.zip、および val_images.zip (~5 GB) をダウンロードし、以下のように datasets/xView/ の下に展開して、次のような構造になるようにしてください。

datasets/xView/
├── train_images/          # 847 TIF satellite images
├── val_images/            # 282 TIF images (no public labels)
└── xView_train.geojson    # bounding-box annotations

最初のトレーニング実行時に、UltralyticsはGeoJSONアノテーションをYOLO形式に変換し、ラベル付けされた画像を自動的に約90:10の割合でトレーニングセットと検証セットに分割します。手動での変換は不要です。

主な特徴#

  • きめ細かいクラス: 航空機、車両、鉄道車両、船舶、建設機械、建物など、小型で希少かつ視覚的に類似した物体を含む60の物体クラス。
  • 高解像度: WorldView-3衛星から収集された0.3mの地上解像度。
  • 高密度なアノテーション: 1,400km²以上の画像にわたる100万以上の物体インスタンスが、すべて水平バウンディングボックスでラベル付けされています。
  • 自動変換: Ultralyticsのダウンロードスクリプトが、元のGeoJSONラベルをYOLO形式に変換し、初回使用時にトレーニング/検証の分割を生成します。

データセットの構造#

xView の画像は TIF 形式の大規模な衛星シーンであり、公開ラベルが付属しているのは 847 枚のトレーニング画像のみであり、282 枚のチャレンジ検証セットにはラベルがありません。そのため、Ultralytics の xView.yaml 設定では、初回使用時にラベル付き画像が自動的に分割されます。

分割画像説明
トレーニング847枚の約90%autosplit_train.txt にリストされているラベル付き画像は、初回実行時に生成されます。
バリデーション847枚の約10%autosplit_val.txt にリストされているラベル付き画像は、evaluation に使用されます。

60 のクラスには、Fixed-wing Aircraft、Cargo Plane、Small Car、Bus、Locomotive、Maritime Vessel、Excavator、Building、Aircraft Hangar、Storage Tank などの細粒度のカテゴリが含まれています。完全なリストは以下の Dataset YAML にあります。変換中、元のチャレンジクラス ID (11〜94) は 0〜59 の連続したインデックスに再マッピングされます。

アプリケーション#

xView の細粒度クラスと高解像度の上空からの視点は、remote sensing における deep learning モデルのトレーニングと評価のための標準的なベンチマークとなっています。一般的なアプリケーションには次のようなものがあります。

  • 軍事・防衛偵察
  • 都市計画および開発
  • 環境モニタリング
  • 災害対応および評価
  • インフラのマッピングと管理

その他の上空画像ベンチマークについては、ドローンに特化した VisDrone dataset または傾斜バウンディングボックスの DOTA-v2 dataset を参照してください。

データセット YAML#

xView.yaml ファイルは、データセットの設定(データセットのパス、60 のクラス名、および GeoJSON アノテーションを変換して自動分割を生成するダウンロードスクリプト)を定義します。これは https://github.com/ultralytics/ultralytics/blob/main/ultralytics/cfg/datasets/xView.yaml の Ultralytics リポジトリで維持管理されています。

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")

使用方法#

20.7 GBの手動ダウンロード

トレーニングでは、上記で説明した手動ダウンロードを datasets/xView/ の下に展開することが必要です。その後、アノテーションの変換と train/val の分割が自動的に実行されます。

xView データセットで画像サイズ 640、100 epochs でモデルをトレーニングするには、以下のコードスニペットを使用できます。利用可能な引数の詳細なリストについては、モデルの Training ページを参照してください。

学習例
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)

追加の衛星画像にラベル付けを行い、ブラウザで xView のトレーニング実行を管理するには、Ultralytics Platform を使用してください。

サンプルデータとアノテーション#

以下のサンプルは、典型的な xView のシーンを示しています。車両や建物などの小さなオブジェクトにバウンディングボックスのアノテーションが付けられた高解像度の上空画像であり、衛星画像における object detection が細粒度のローカライゼーションを必要とする理由を示しています。

xView dataset overhead satellite imagery with object detection

引用と謝辞#

研究や開発作業で xView データセットを使用する場合は、以下の論文を引用してください:

引用
@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}
}

Defense Innovation Unit (DIU) および xView データセットの作成者の皆様の、コンピュータビジョン研究コミュニティへの多大な貢献に感謝いたします。詳細については、xView dataset website をご覧ください。

よくある質問 (FAQ)#

  • xView データセットは、米国国家地理空間情報局によって DIUx xView 2018 チャレンジ向けに公開された衛星画像ベンチマークであり、0.3 m の WorldView-3 画像内における 60 の細粒度クラスにわたる 100 万件以上のオブジェクトインスタンスを提供します。これは、地上レベルの写真よりもはるかに困難なターゲットである、上空からのビューにおける小さく、稀で、細粒度のオブジェクトを検出する研究をサポートします。

  • xView では手動でのダウンロードが必要です。DIUx xView 2018 Challenge のウェブサイトに登録し、train_images.zip (~15 GB)、train_labels.zip、および val_images.zip (~5 GB) をダウンロードします(合計約 20.7 GB)。このページの上部にある警告に示されているレイアウトに従って、それらを datasets/xView/ の下に展開します。最初のトレーニング実行時に、Ultralytics は GeoJSON アノテーションを YOLO 形式に自動的に変換し、train/validation の分割を作成します。

  • xView には、WorldView-3 衛星によって 0.3 m の解像度で撮影された、公開ラベル付きの 847 枚のトレーニング画像と、公開ラベルのない 282 枚の検証画像が含まれています。アノテーションは、60 のクラスにわたる 100 万件以上のオブジェクトインスタンスをカバーしています。トレーニングラベルのみが公開されているため、Ultralytics の xView.yaml 設定では、ラベル付きの 847 枚の画像をトレーニングセットと検証セットに約 90/10 の比率で分割します。詳細は Dataset Structure を参照してください。

  • 画像サイズ 640、100 エポックで xView に対して YOLO26n モデルをトレーニングします。

    学習例
    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)

    詳細な引数と設定については、モデルの Training ページを参照してください。

  • 論文「xView: Objects in Context in Overhead Imagery」(Lam et al., arXiv:1802.07856, 2018)を引用してください。完全な BibTeX エントリは、上記の Citations and Acknowledgments セクションにあります。

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