Ultralytics Explorer API#

소개#

Explorer API는 데이터셋을 탐색하기 위한 Python API입니다. SQL 쿼리, 벡터 유사도 검색 및 시맨틱 검색을 사용한 데이터셋 필터링 및 검색을 지원합니다.

설치#

Explorer는 일부 기능을 위해 외부 라이브러리에 의존합니다. 이러한 종속성은 Explorer를 사용할 때 자동으로 설치됩니다. 이러한 종속성을 수동으로 설치하려면 다음 명령을 사용하세요.

pip install ultralytics[explorer]

사용법#

from ultralytics import Explorer

# Create an Explorer object
explorer = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")

# Create embeddings for your dataset
explorer.create_embeddings_table()

# Search for similar images to a given image/images
df = explorer.get_similar(img="path/to/image.jpg")

# Or search for similar images to a given index/indices
df = explorer.get_similar(idx=0)

임베딩 테이블을 강제로 업데이트하려면 force=True을 create_embeddings_table 메서드에 전달할 수 있습니다.

고급 분석을 수행하기 위해 LanceDB 테이블 객체에 직접 액세스할 수 있습니다. Working with Embeddings Table section에서 자세히 알아보세요.

1. 유사도 검색#

유사도 검색은 주어진 이미지와 유사한 이미지를 찾는 기법입니다. 유사한 이미지는 유사한 임베딩을 가질 것이라는 아이디어에 기반합니다. 임베딩 테이블이 구축되면 다음 방법 중 하나로 시맨틱 검색을 실행할 수 있습니다:

• 데이터셋의 특정 인덱스 또는 인덱스 목록에서: exp.get_similar(idx=[1,10], limit=10)
• 데이터셋에 없는 임의의 이미지 또는 이미지 목록에서: exp.get_similar(img=["path/to/img1", "path/to/img2"], limit=10)

여러 개의 입력이 있는 경우, 해당 임베딩들의 집합(aggregate)이 사용됩니다.

입력 데이터와 가장 유사한 데이터 포인트 limit개와 임베딩 공간에서의 거리가 포함된 pandas DataFrame을 얻게 됩니다. 이 데이터셋을 사용하여 추가 필터링을 수행할 수 있습니다.

from ultralytics import Explorer

# create an Explorer object
exp = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()

similar = exp.get_similar(img="https://ultralytics.com/images/bus.jpg", limit=10)
print(similar.head())

# Search using multiple indices
similar = exp.get_similar(
    img=["https://ultralytics.com/images/bus.jpg", "https://ultralytics.com/images/bus.jpg"],
    limit=10,
)
print(similar.head())

유사 이미지 시각화#

또한 plot_similar 메서드를 사용하여 유사한 이미지를 시각화할 수 있습니다. 이 메서드는 get_similar과(와) 동일한 인수를 받아 유사한 이미지들을 그리드 형태로 플롯합니다.

from ultralytics import Explorer

# create an Explorer object
exp = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()

plt = exp.plot_similar(img="https://ultralytics.com/images/bus.jpg", limit=10)
plt.show()

2. AI에게 질문하기 (자연어 쿼리)#

이 기능을 사용하면 SQL을 작성하지 않고도 자연어로 데이터셋을 필터링할 수 있습니다. AI 기반 쿼리 생성기가 프롬프트를 쿼리로 변환하여 일치하는 결과를 반환합니다. 예를 들어, "사람 정확히 1명과 개 2마리가 있는 이미지 100장을 보여줘. 다른 객체가 있어도 돼"라고 요청하면 쿼리를 생성하여 해당 결과를 보여줍니다. 참고: 이 기능은 LLM을 사용하므로 결과가 확률적이며 정확하지 않을 수 있습니다.

from ultralytics.data.explorer import plot_query_result

from ultralytics import Explorer

# create an Explorer object
exp = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()

df = exp.ask_ai("show me 100 images with exactly one person and 2 dogs. There can be other objects too")
print(df.head())

# plot the results
plt = plot_query_result(df)
plt.show()

3. SQL 쿼리#

sql_query 메서드를 사용하여 데이터셋에서 SQL 쿼리를 실행할 수 있습니다. 이 메서드는 SQL 쿼리를 입력으로 받아 결과가 포함된 pandas DataFrame을 반환합니다.

from ultralytics import Explorer

# create an Explorer object
exp = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()

df = exp.sql_query("WHERE labels LIKE '%person%' AND labels LIKE '%dog%'")
print(df.head())

SQL 쿼리 결과 시각화#

또한 plot_sql_query 메서드를 사용하여 SQL 쿼리 결과를 플롯할 수 있습니다. 이 메서드는 sql_query과(와) 동일한 인수를 받아 결과를 그리드 형태로 플롯합니다.

from ultralytics import Explorer

# create an Explorer object
exp = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()

# plot the SQL Query
exp.plot_sql_query("WHERE labels LIKE '%person%' AND labels LIKE '%dog%' LIMIT 10")

4. Embeddings 테이블 작업#

임베딩 테이블을 직접 조작할 수도 있습니다. 임베딩 테이블이 생성되면 Explorer.table을(를) 사용하여 액세스할 수 있습니다.

from ultralytics import Explorer

exp = Explorer()
exp.create_embeddings_table()
table = exp.table

테이블로 수행할 수 있는 몇 가지 예시는 다음과 같습니다:

원시 Embeddings 가져오기#

from ultralytics import Explorer

exp = Explorer()
exp.create_embeddings_table()
table = exp.table

embeddings = table.to_pandas()["vector"]
print(embeddings)

사전 및 사후 필터를 활용한 고급 쿼리#

from ultralytics import Explorer

exp = Explorer(model="yolo11n.pt")
exp.create_embeddings_table()
table = exp.table

# Dummy embedding
embedding = [i for i in range(256)]
rs = table.search(embedding).metric("cosine").where("").limit(10)

벡터 인덱스 생성#

대규모 데이터셋을 사용할 때는 더 빠른 쿼리를 위해 전용 벡터 인덱스를 생성할 수도 있습니다. 이는 LanceDB 테이블에서 create_index 메서드를 사용하여 수행합니다.

table.create_index(num_partitions=..., num_sub_vectors=...)

5. Embeddings 활용 사례#

Embeddings 테이블을 사용하여 다양한 탐색적 분석을 수행할 수 있습니다. 몇 가지 예시는 다음과 같습니다:

유사도 인덱스#

Explorer에는 similarity_index 작업이 포함되어 있습니다:

• 각 데이터 포인트가 나머지 데이터셋과 얼마나 유사한지 추정하려고 시도합니다.
• 이 작업은 생성된 임베딩 공간에서 현재 이미지보다 max_dist보다 더 가깝게 위치한 이미지 임베딩의 개수를 세는 방식으로 수행되며, 한 번에 top_k개의 유사한 이미지를 고려합니다.

다음 열이 포함된 pandas DataFrame을 반환합니다:

• idx: 데이터셋 내 이미지의 인덱스
• im_file: 이미지 파일 경로
• count: 현재 이미지와의 거리가 max_dist보다 가까운 데이터셋 내 이미지의 수
• sim_im_files: count 유사 이미지들의 경로 목록

from ultralytics import Explorer

exp = Explorer()
exp.create_embeddings_table()

sim_idx = exp.similarity_index()

유사도 인덱스를 사용하여 데이터셋을 필터링하는 사용자 지정 조건을 빌드할 수 있습니다. 예를 들어, 다음 코드를 사용하여 데이터셋의 다른 어떤 이미지와도 유사하지 않은 이미지를 필터링해낼 수 있습니다:

import numpy as np

sim_count = np.array(sim_idx["count"])
sim_idx["im_file"][sim_count > 30]

임베딩 공간 시각화#

선호하는 시각화 도구를 사용하여 임베딩 공간을 시각화할 수도 있습니다. 예를 들어 Matplotlib을 사용한 간단한 예시는 다음과 같습니다:

import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.decomposition import PCA

# Reduce dimensions using PCA to 3 components for visualization in 3D
pca = PCA(n_components=3)
reduced_data = pca.fit_transform(embeddings)

# Create a 3D scatter plot using Matplotlib Axes3D
fig = plt.figure(figsize=(8, 6))
ax = fig.add_subplot(111, projection="3d")

# Scatter plot
ax.scatter(reduced_data[:, 0], reduced_data[:, 1], reduced_data[:, 2], alpha=0.5)
ax.set_title("3D Scatter Plot of Reduced 256-Dimensional Data (PCA)")
ax.set_xlabel("Component 1")
ax.set_ylabel("Component 2")
ax.set_zlabel("Component 3")

plt.show()

Explorer API를 사용하여 자신만의 CV 데이터셋 탐색 보고서를 만들어 보세요. 영감을 얻으려면 VOC Exploration Example을(를) 확인해 보세요.

Ultralytics Explorer로 빌드된 앱#

Explorer API를 기반으로 하는 GUI Demo를 체험해 보세요.

FAQ#

Ultralytics Explorer API는 어떤 용도로 사용되나요?#

Ultralytics Explorer API는 포괄적인 데이터셋 탐색을 위해 설계되었습니다. 사용자는 SQL 쿼리, 벡터 유사도 검색 및 시맨틱 검색을 사용하여 데이터셋을 필터링하고 검색할 수 있습니다. 이 강력한 Python API는 대규모 데이터셋을 처리할 수 있으므로, Ultralytics 모델을 사용하는 다양한 computer vision 작업에 이상적입니다.

Ultralytics Explorer API는 어떻게 설치하나요?#

의존성과 함께 Ultralytics Explorer API를 설치하려면 다음 명령어를 사용하세요:

pip install ultralytics[explorer]

이렇게 하면 Explorer API 기능에 필요한 모든 외부 라이브러리가 자동으로 설치됩니다. 추가 설정 세부정보는 당사 문서의 installation section을참조하세요.

Ultralytics Explorer API를 사용하여 유사도 검색을 수행하려면 어떻게 해야 하나요?#

Ultralytics Explorer API를 사용하면 임베딩 테이블을 생성하고 유사한 이미지를 쿼리하여 유사도 검색을 수행할 수 있습니다. 기본적인 예시는 다음과 같습니다:

from ultralytics import Explorer

# Create an Explorer object
explorer = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
explorer.create_embeddings_table()

# Search for similar images to a given image
similar_images_df = explorer.get_similar(img="path/to/image.jpg")
print(similar_images_df.head())

자세한 내용은 Similarity Search section을(를) 방문해 주세요.

Ultralytics Explorer에서 LanceDB를 사용할 때의 장점은 무엇인가요?#

Ultralytics Explorer가 내부적으로 사용하는 LanceDB는 확장 가능한 디스크 상의 임베딩 테이블을 제공합니다. 이를 통해 메모리 부족 현상 없이 COCO와 같은 대규모 데이터셋에 대한 임베딩을 생성하고 재사용할 수 있습니다. 이러한 테이블은 한 번만 생성되며 재사용될 수 있어 데이터 처리 효율성이 향상됩니다.

Ultralytics Explorer API의 AI에게 질문하기 기능은 어떻게 작동하나요?#

AI에게 질문하기 기능을 사용하면 사용자가 자연어 쿼리를 사용하여 데이터셋을 필터링할 수 있습니다. 이 기능은 LLM을 활용하여 내부적으로 이러한 쿼리를 SQL 쿼리로 변환합니다. 예시는 다음과 같습니다:

from ultralytics import Explorer

# Create an Explorer object
explorer = Explorer(data="coco128.yaml", model="yolo11n.pt")
explorer.create_embeddings_table()

# Query with natural language
query_result = explorer.ask_ai("show me 100 images with exactly one person and 2 dogs. There can be other objects too")
print(query_result.head())

더 많은 예제를 보려면 Ask AI section을(를) 확인해 보세요.