Modelo rápido de qualquer segmento (FastSAM)

O Fast Segment Anything Model (FastSAM) é uma solução nova e em tempo real baseada em CNN para a tarefa Segment Anything. Esta tarefa foi concebida para segmentar qualquer objeto dentro de uma imagem com base em vários avisos possíveis de interação do utilizador. FastSAM reduz significativamente as exigências computacionais, mantendo um desempenho competitivo, tornando-o uma escolha prática para uma variedade de tarefas de visão.

Observa: Rastreio de objectos utilizando FastSAM com Ultralytics

Arquitetura do modelo

Visão geral

FastSAM foi concebido para resolver as limitações do Segment Anything Model (SAM), um modelo pesado do Transformer com requisitos substanciais de recursos computacionais. O FastSAM separa a tarefa de segmentar qualquer coisa em duas etapas sequenciais: segmentação de todas as instâncias e seleção guiada por pedido. A primeira fase utiliza YOLOv8-seg para produzir as máscaras de segmentação de todas as instâncias da imagem. Na segunda etapa, produz a região de interesse correspondente à solicitação.

Características principais

1. Solução em tempo real: Ao aproveitar a eficiência computacional das CNNs, o FastSAM fornece uma solução em tempo real para a tarefa de segmentar qualquer coisa, tornando-a valiosa para aplicações industriais que exigem resultados rápidos.

2. Eficiência e desempenho: FastSAM oferece uma redução significativa das exigências computacionais e de recursos sem comprometer a qualidade do desempenho. Consegue um desempenho comparável ao de SAM , mas com recursos computacionais drasticamente reduzidos, permitindo a aplicação em tempo real.

3. Segmentação guiada por instruções: FastSAM pode segmentar qualquer objeto dentro de uma imagem guiada por várias instruções possíveis de interação com o utilizador, proporcionando flexibilidade e adaptabilidade em diferentes cenários.

4. Baseado em YOLOv8 -seg: FastSAM é baseado em YOLOv8-seg, um detetor de objectos equipado com um ramo de segmentação de instâncias. Isto permite-lhe produzir eficazmente as máscaras de segmentação de todas as instâncias de uma imagem.

5. Resultados competitivos em benchmarks: Na tarefa de proposta de objectos no MS COCO, o FastSAM obtém pontuações elevadas a uma velocidade significativamente mais rápida do que SAM numa única NVIDIA RTX 3090, demonstrando a sua eficiência e capacidade.

6. Aplicações práticas: A abordagem proposta fornece uma solução nova e prática para um grande número de tarefas de visão a uma velocidade realmente elevada, dezenas ou centenas de vezes mais rápida do que os métodos actuais.

7. Viabilidade da compressão de modelos: FastSAM demonstra a viabilidade de um caminho que pode reduzir significativamente o esforço computacional através da introdução de uma prévia artificial à estrutura, abrindo assim novas possibilidades para a arquitetura de modelos de grandes dimensões para tarefas gerais de visão.

Modelos disponíveis, tarefas suportadas e modos de funcionamento

Esta tabela apresenta os modelos disponíveis com os seus pesos pré-treinados específicos, as tarefas que suportam e a sua compatibilidade com diferentes modos de funcionamento, como Inferência, Validação, Treino e Exportação, indicados por emojis ✅ para modos suportados e emojis ❌ para modos não suportados.

Exemplos de utilização

Os modelos FastSAM são fáceis de integrar nas suas aplicações Python . Ultralytics fornece comandos Python API e CLI fáceis de utilizar para simplificar o desenvolvimento.

Prevê a utilização

Para efetuar a deteção de objectos numa imagem, utiliza a função predict como se mostra abaixo:

from ultralytics import FastSAM
from ultralytics.models.fastsam import FastSAMPrompt

# Define an inference source
source = "path/to/bus.jpg"

# Create a FastSAM model
model = FastSAM("FastSAM-s.pt")  # or FastSAM-x.pt

# Run inference on an image
everything_results = model(source, device="cpu", retina_masks=True, imgsz=1024, conf=0.4, iou=0.9)

# Prepare a Prompt Process object
prompt_process = FastSAMPrompt(source, everything_results, device="cpu")

# Everything prompt
results = prompt_process.everything_prompt()

# Bbox default shape [0,0,0,0] -> [x1,y1,x2,y2]
results = prompt_process.box_prompt(bbox=[200, 200, 300, 300])

# Text prompt
results = prompt_process.text_prompt(text="a photo of a dog")

# Point prompt
# points default [[0,0]] [[x1,y1],[x2,y2]]
# point_label default [0] [1,0] 0:background, 1:foreground
results = prompt_process.point_prompt(points=[[200, 200]], pointlabel=[1])
prompt_process.plot(annotations=results, output="./")

# Load a FastSAM model and segment everything with it
yolo segment predict model=FastSAM-s.pt source=path/to/bus.jpg imgsz=640

Este snippet demonstra a simplicidade de carregar um modelo pré-treinado e executar uma previsão em uma imagem.

Utilização de Val

A validação do modelo num conjunto de dados pode ser feita da seguinte forma:

from ultralytics import FastSAM

# Create a FastSAM model
model = FastSAM("FastSAM-s.pt")  # or FastSAM-x.pt

# Validate the model
results = model.val(data="coco8-seg.yaml")

# Load a FastSAM model and validate it on the COCO8 example dataset at image size 640
yolo segment val model=FastSAM-s.pt data=coco8.yaml imgsz=640

Tem em atenção que o FastSAM apenas suporta a deteção e segmentação de uma única classe de objeto. Isto significa que reconhece e segmenta todos os objectos como sendo da mesma classe. Por isso, ao preparar o conjunto de dados, tens de converter todos os IDs de categoria de objectos para 0.

Utilização da faixa

Para efetuar o seguimento de objectos numa imagem, utiliza a função track como se mostra abaixo:

from ultralytics import FastSAM

# Create a FastSAM model
model = FastSAM("FastSAM-s.pt")  # or FastSAM-x.pt

# Track with a FastSAM model on a video
results = model.track(source="path/to/video.mp4", imgsz=640)

yolo segment track model=FastSAM-s.pt source="path/to/video/file.mp4" imgsz=640

FastSAM Utilização oficial

FastSAM também está disponível diretamente a partir do repositório https://github.com/CASIA-IVA-Lab/FastSAM. Segue-se uma breve descrição dos passos típicos que podes seguir para utilizar FastSAM:

Instalação

1. Clona o repositório FastSAM :

   git clone https://github.com/CASIA-IVA-Lab/FastSAM.git
   

2. Cria e ativa um ambiente Conda com Python 3.9:

   conda create -n FastSAM python=3.9
   conda activate FastSAM
   

3. Navega até ao repositório clonado e instala os pacotes necessários:

   cd FastSAM
   pip install -r requirements.txt
   

4. Instala o modelo CLIP:

   pip install git+https://github.com/ultralytics/CLIP.git
   

Exemplo de utilização

1. Descarrega um modelo de ponto de controlo.

2. Utiliza FastSAM para inferência. Exemplos de comandos:

   • Segmenta tudo numa imagem:

     python Inference.py --model_path ./weights/FastSAM.pt --img_path ./images/dogs.jpg
     

   • Segmenta objectos específicos utilizando uma mensagem de texto:

     python Inference.py --model_path ./weights/FastSAM.pt --img_path ./images/dogs.jpg --text_prompt "the yellow dog"
     

   • Segmenta objectos dentro de uma caixa delimitadora (fornece coordenadas da caixa no formato xywh):

     python Inference.py --model_path ./weights/FastSAM.pt --img_path ./images/dogs.jpg --box_prompt "[570,200,230,400]"
     

   • Segmenta objectos perto de pontos específicos:

     python Inference.py --model_path ./weights/FastSAM.pt --img_path ./images/dogs.jpg --point_prompt "[[520,360],[620,300]]" --point_label "[1,0]"
     

Além disso, podes experimentar FastSAM através de uma demonstração Colab ou na demonstração WebHuggingFace para uma experiência visual.

Citações e agradecimentos

Gostaríamos de agradecer aos autores de FastSAM pelas suas contribuições significativas no domínio da segmentação de instâncias em tempo real:

@misc{zhao2023fast,
      title={Fast Segment Anything},
      author={Xu Zhao and Wenchao Ding and Yongqi An and Yinglong Du and Tao Yu and Min Li and Ming Tang and Jinqiao Wang},
      year={2023},
      eprint={2306.12156},
      archivePrefix={arXiv},
      primaryClass={cs.CV}
}

O artigo original FastSAM pode ser encontrado no arXiv. Os autores tornaram o seu trabalho publicamente disponível e a base de código pode ser acedida no GitHub. Agradecemos os seus esforços para fazer avançar o campo e tornar o seu trabalho acessível à comunidade em geral.

FAQ

O que é FastSAM e em que é que difere de SAM?

FastSAM, abreviatura de Fast Segment Anything Model, é uma solução baseada numa rede neural convolucional (CNN) em tempo real, concebida para reduzir as exigências computacionais, mantendo um elevado desempenho em tarefas de segmentação de objectos. Ao contrário do Segment Anything Model (SAM), que utiliza uma arquitetura mais pesada baseada em Transformer, FastSAM aproveita Ultralytics YOLOv8 -seg para uma segmentação eficiente de instâncias em duas fases: segmentação de todas as instâncias seguida de uma seleção guiada por um pedido.

Como é que o FastSAM consegue um desempenho de segmentação em tempo real?

FastSAM consegue uma segmentação em tempo real, desacoplando a tarefa de segmentação em segmentação de todas as instâncias com YOLOv8-seg e fases de seleção guiadas por estímulos. Ao utilizar a eficiência computacional das CNNs, o FastSAM oferece reduções significativas nas exigências computacionais e de recursos, mantendo um desempenho competitivo. Esta abordagem de duas fases permite que o FastSAM forneça uma segmentação rápida e eficiente, adequada para aplicações que requerem resultados rápidos.

Quais são as aplicações práticas de FastSAM?

FastSAM é prático para uma variedade de tarefas de visão computacional que exigem desempenho de segmentação em tempo real. As aplicações incluem:

• Automação industrial para controlo e garantia da qualidade
• Análise de vídeo em tempo real para segurança e vigilância
• Veículos autónomos para deteção e segmentação de objectos
• Imagens médicas para tarefas de segmentação precisas e rápidas

A sua capacidade de lidar com vários avisos de interação do utilizador torna o FastSAM adaptável e flexível para diversos cenários.

Como é que utilizo o modelo FastSAM para inferência em Python?

Para utilizar FastSAM para inferência em Python, podes seguir o exemplo abaixo:

from ultralytics import FastSAM
from ultralytics.models.fastsam import FastSAMPrompt

# Define an inference source
source = "path/to/bus.jpg"

# Create a FastSAM model
model = FastSAM("FastSAM-s.pt")  # or FastSAM-x.pt

# Run inference on an image
everything_results = model(source, device="cpu", retina_masks=True, imgsz=1024, conf=0.4, iou=0.9)

# Prepare a Prompt Process object
prompt_process = FastSAMPrompt(source, everything_results, device="cpu")

# Everything prompt
ann = prompt_process.everything_prompt()

# Bounding box prompt
ann = prompt_process.box_prompt(bbox=[200, 200, 300, 300])

# Text prompt
ann = prompt_process.text_prompt(text="a photo of a dog")

# Point prompt
ann = prompt_process.point_prompt(points=[[200, 200]], pointlabel=[1])
prompt_process.plot(annotations=ann, output="./")

Para mais informações sobre os métodos de inferência, consulta a secção Prever a utilização da documentação.

Que tipos de prompts o FastSAM suporta para tarefas de segmentação?

FastSAM suporta vários tipos de avisos para orientar as tarefas de segmentação:

• Prompt Tudo: Gera segmentação para todos os objetos visíveis.
• Prompt de caixa delimitadora (BBox): Segmenta objetos dentro de uma caixa delimitadora especificada.
• Solicitação de texto: Utiliza um texto descritivo para segmentar objectos que correspondam à descrição.
• Prompt de ponto: Segmenta objetos próximos a pontos específicos definidos pelo usuário.

Esta flexibilidade permite que o FastSAM se adapte a uma vasta gama de cenários de interação com o utilizador, aumentando a sua utilidade em diferentes aplicações. Para mais informações sobre a utilização destes avisos, consulta a secção Características principais.

Comentários