テストタイム・オーギュメンテーション（TTA）

このガイドでは、YOLOv5 🚀でmAPとRecallを改善するために、テストと推論中にTTA（Test Time Augmentation）を使用する方法を説明します。

始める前に

レポをクローンし、requirements.txtを Python>=3.8.0環境にインストールする。 PyTorch>=1.8.モデルとデータセットは、最新のYOLOv5 リリースから自動的にダウンロードされます。

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

通常テスト

TTAを試す前に、比較するためのベースライン・パフォーマンスを確立したい。このコマンドでは、画像サイズ640ピクセルでCOCO val2017のYOLOv5xをテストする。 yolov5x.pt が最も大きく、最も正確なモデルである。その他のオプションは yolov5s.pt, yolov5m.pt そして yolov5l.ptまたは、カスタムデータセットのトレーニングによる独自のチェックポイント ./weights/best.pt.すべてのモデルの詳細については YOLOv5 ドキュメンテーション.

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

出力：

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_hybrid=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

TTAによるテスト

追加 --augment 既存の val.py コマンドを使用してTTAを有効にし、画像サイズを約30%大きくすると結果が改善される。TTAを有効にした推論では、画像が左右反転され、3つの異なる解像度で処理され、出力がマージされるため、通常、通常の推論の約2～3倍の時間がかかることに注意してください。非手指動作.速度低下の一部は、単純に画像サイズが大きくなったため（832対640）であり、一部は実際のTTA操作によるものである。

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

出力：

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_hybrid=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/exp2/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

TTAによる推論

detect.py TTA推論は、以下の推論と同じように動作する。 val.py TTA: 単純に追加する --augment 既存の detect.py コマンドを使用する：

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

出力：

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 テスト時間増強

PyTorch ハブTTA

TTAは自動的にすべての YOLOv5 PyTorch ハブを渡すことでアクセスできる。 augment=True 推論時に。

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.

カスタマイズ

YOLOv5適用されるTTAオペレーションをカスタマイズすることができます。 forward_augment() 方法これ.

テスト時間延長のメリット

テストタイム・オーグメンテーションは、物体検出タスクにいくつかの重要な利点をもたらす：

精度の向上：上記の結果で示されたように、TTAはmAPを0.504から0.516に、mARを0.681から0.696に増加させた。
小物体検出の向上：TTAは特に小物体の検出を強化し、小面積のAPは0.351から0.361に向上した。
堅牢性の向上：各画像の複数のバリエーションをテストすることで、TTAは視野角、照明、その他の環境要因の影響を軽減します。
シンプルな実装:を追加するだけです。 --augment フラグを既存のコマンドに追加する。

トレードオフは推論時間の増加であり、TTAはスピードよりも正確さが優先されるアプリケーションに適している。

対応環境

Ultralytics をはじめとする必要不可欠な依存関係がプリインストールされた、さまざまなすぐに使える環境を提供する。 CUDAやCUDNN、 Pythonそして PyTorchなどがプリインストールされています。

無料GPU ノート:
Google クラウド GCPクイックスタートガイド
アマゾン AWSクイックスタートガイド
Azure：AzureML クイックスタートガイド
ドッカー: Dockerクイックスタートガイド

プロジェクト状況

このバッジは、YOLOv5 GitHub ActionsContinuous Integration (CI) テストがすべて正常にパスしていることを示します。これらのCIテストは、トレーニング、検証、推論、エクスポート、ベンチマークといったさまざまな重要な側面にわたって、YOLOv5 の機能とパフォーマンスを厳密にチェックします。これらのテストは、macOS、Windows、Ubuntu上で、24時間ごとおよび新しいコミットごとに実施され、一貫した信頼性の高い動作を保証します。

📅作成：1年前 ✏️更新しました 8日前