Ultralytics YOLO27:

xView Veri Kümesi#

xView veri kümesi, nesne tespiti için halka açık en büyük uydu görüntüsü kıyaslamalarından biridir ve 1.400 km²'den fazla 0,3 m WorldView-3 görüntüsünde, sınırlayıcı kutular ile etiketlenmiş 60 sınıf genelinde 1 milyondan fazla nesne örneği sunar. Veri kümesi, U.S. National Geospatial-Intelligence Agency (NGA) tarafından DIUx xView 2018 Challenge için yayımlanmıştır ve yaklaşık 20,7 GB'lık manuel indirme gerektirir.

Veri kümesi, bilgisayarlı görü alanında dört sınırı ileriye taşımak amacıyla oluşturulmuştur:

  1. Tespit için gereken minimum çözünürlüğü azaltmak.
  2. Öğrenme verimliliğini artırmak.
  3. Daha fazla nesne sınıfının keşfedilmesini sağlamak.
  4. İnce ayrımlı sınıfların tespitini iyileştirmek.

COCO gibi kıyaslamalar üzerine inşa edilen xView, nesnelerin yer seviyesinden çekilmiş fotoğraflara kıyasla çok daha küçük ve daha yoğun olduğu havadan görüntülere odaklanır.

Manuel İndirme Gerekli

xView veri kümesi otomatik olarak indirilmez. train_images.zip (~15 GB), train_labels.zip ve val_images.zip (~5 GB) dosyalarını indirmek için DIUx xView 2018 Challenge web sitesine kaydol, ardından datasets/xView/ altında, aşağıdakileri içerecek şekilde çıkart:

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

İlk eğitim çalıştırmasında Ultralytics, GeoJSON açıklamalarını YOLO biçimine dönüştürür ve etiketli görüntüleri yaklaşık 90/10 oranında eğitim ve doğrulama kümelerine otomatik olarak böler — manuel dönüştürme gerekmez.

Temel Özellikler#

  • İnce ayrımlı sınıflar: Hava araçları, taşıtlar, demir yolu araçları, deniz taşıtları, inşaat ekipmanları ve binaları kapsayan 60 nesne sınıfı — bunların çoğu küçük, nadir ve görsel olarak birbirine benzerdir.
  • Yüksek çözünürlük: WorldView-3 uydularından elde edilen 0,3 m yer örnekleme mesafesi.
  • Yoğun açıklama: 1.400 km²'den fazla görüntü üzerinde 1 milyondan fazla nesne örneği; tümü yatay sınırlayıcı kutularla etiketlenmiştir.
  • Otomatik dönüştürme: Ultralytics indirme betiği, özgün GeoJSON etiketlerini YOLO biçimine dönüştürür ve ilk kullanımda eğitim/doğrulama bölmesini oluşturur.

Veri Kümesi Yapısı#

xView görüntüleri TIF biçiminde büyük uydu sahneleridir ve yalnızca 847 eğitim görüntüsü herkese açık etiketlerle birlikte gelir — 282 görüntülük yarışma doğrulama kümesinde etiket yoktur. Bu nedenle Ultralytics xView.yaml yapılandırması, ilk kullanımda etiketli görüntüleri otomatik olarak böler:

BölümGörüntülerAçıklama
Eğit847'nin ~%90'ıİlk çalıştırmada oluşturulan, autosplit_train.txt içinde listelenen etiketli görüntüler
Doğrulama847'nin ~%10'uDeğerlendirme için kullanılan, autosplit_val.txt içinde listelenen etiketli görüntüler

60 sınıf; Sabit Kanatlı Hava Aracı, Kargo Uçağı, Küçük Araba, Otobüs, Lokomotif, Deniz Taşıtı, Ekskavatör, Bina, Uçak Hangarı ve Depolama Tankı gibi ince ayrımlı kategorileri kapsar; listenin tamamı aşağıdaki Veri Kümesi YAML dosyasında yer alır. Dönüştürme sırasında özgün yarışma sınıf kimlikleri (11–94), ardışık 0–59 indekslerine yeniden eşlenir.

Uygulamalar#

xView'in ince ayrımlı sınıfları ve yüksek çözünürlüklü havadan görünümü, onu uzaktan algılama alanında derin öğrenme modellerini eğitmek ve değerlendirmek için standart bir kıyaslama hâline getirir. Yaygın uygulamalar şunlardır:

  • Askerî ve savunma amaçlı keşif
  • Kentsel planlama ve geliştirme
  • Çevresel izleme
  • Afet müdahalesi ve değerlendirmesi
  • Altyapı haritalama ve yönetimi

Diğer havadan görüntü kıyaslamaları için drone odaklı VisDrone veri kümesine veya yönlendirilmiş kutular kullanan DOTA-v2 veri kümesine bakabilirsin.

Veri Kümesi YAML'i#

xView.yaml dosyası veri kümesi yapılandırmasını — veri kümesi yollarını, 60 sınıf adını ve GeoJSON açıklamalarını dönüştürüp otomatik bölmeyi oluşturan indirme betiğini — tanımlar. Dosya, Ultralytics deposunda https://github.com/ultralytics/ultralytics/blob/main/ultralytics/cfg/datasets/xView.yaml adresinde tutulur.

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")

Kullanım#

20,7 GB manuel indirme

Eğitim, yukarıda açıklanan manuel indirmenin datasets/xView/ altında çıkartılmış olmasını bekler; ardından açıklama dönüştürme ve eğitim/doğrulama bölmesi otomatik olarak çalışır.

xView veri kümesi üzerinde 100 epoch ve 640 görüntü boyutuyla bir model eğitmek için aşağıdaki kod parçacıklarını kullanabilirsin. Kullanılabilir bağımsız değişkenlerin kapsamlı listesi için modelin Eğitim sayfasına bakabilirsin.

Eğitim Örneği
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)

Ek uydu görüntülerini etiketlemek ve xView eğitim çalışmalarını tarayıcında yönetmek için Ultralytics Platform kullanabilirsin.

Örnek Veriler ve Açıklamalar#

Aşağıdaki örnek, tipik bir xView sahnesini gösterir: araçlar ve binalar gibi küçük nesnelerin sınırlayıcı kutularla etiketlendiği yüksek çözünürlüklü havadan görüntü; bu da uydu görüntülerinde nesne tespitinin neden ince ayrımlı konumlandırma gerektirdiğini gösterir.

Nesne tespiti içeren xView veri kümesi havadan uydu görüntüsü

Atıflar ve Teşekkürler#

xView veri kümesini araştırma veya geliştirme çalışmalarında kullanıyorsan lütfen aşağıdaki makaleye atıfta bulun:

Alıntı
@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) ve xView veri kümesinin oluşturucularına, bilgisayarlı görü araştırma topluluğuna yaptıkları değerli katkı için teşekkür ederiz. Daha fazla bilgi için xView veri kümesi web sitesini ziyaret edebilirsin.

SSS#

  • xView veri kümesi, U.S. National Geospatial-Intelligence Agency tarafından DIUx xView 2018 Challenge için yayımlanan bir uydu görüntüsü kıyaslamasıdır ve 0,3 m WorldView-3 görüntüsünde 60 ince ayrımlı sınıf genelinde 1 milyondan fazla nesne örneği sunar. Havadan görünümlerde küçük, nadir ve ince ayrımlı nesnelerin tespitine yönelik araştırmaları destekler; bu nesneler yer seviyesinden çekilmiş fotoğraflardakilere kıyasla çok daha zor hedeflerdir.

  • xView için manuel indirme gerekir: DIUx xView 2018 Challenge web sitesine kaydol, train_images.zip (~15 GB), train_labels.zip ve val_images.zip (~5 GB) dosyalarını indir — toplamda yaklaşık 20,7 GB — ve bu sayfanın üst kısmındaki uyarıda gösterilen yerleşimi izleyerek bunları datasets/xView/ altında çıkart. İlk eğitim çalıştırmasında Ultralytics, GeoJSON açıklamalarını YOLO biçimine otomatik olarak dönüştürür ve eğitim/doğrulama bölmesini oluşturur.

  • xView, tümü WorldView-3 uyduları tarafından 0,3 m çözünürlükte çekilmiş 847 etiketli eğitim görüntüsü ve herkese açık etiketleri olmayan 282 doğrulama görüntüsü içerir. Açıklamalar, 60 sınıf genelinde 1 milyondan fazla nesne örneğini kapsar. Yalnızca eğitim etiketleri herkese açık olduğundan Ultralytics xView.yaml yapılandırması, 847 etiketli görüntüyü yaklaşık 90/10 oranında eğitim ve doğrulama kümelerine böler; ayrıntılar için Veri Kümesi Yapısı sayfasına bakabilirsin.

  • xView üzerinde 640 görüntü boyutuyla 100 epoch boyunca bir YOLO26n modeli eğit:

    Eğitim Örneği
    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)

    Ayrıntılı bağımsız değişkenler ve ayarlar için modelin Eğitim sayfasına bakabilirsin.

  • "xView: Objects in Context in Overhead Imagery" (Lam ve diğerleri, arXiv:1802.07856, 2018) makalesine atıfta bulun; BibTeX girdisinin tamamı yukarıdaki Atıflar ve Teşekkürler bölümündedir.

Yorumlar