Ultralytics YOLO Hiperparametre Ayarlama Kılavuzu

Giriş

Hiperparametre ayarı sadece tek seferlik bir kurulum değil, makine öğrenimi modelinin doğruluk, kesinlik ve geri çağırma gibi performans ölçümlerini optimize etmeyi amaçlayan yinelemeli bir süreçtir. Ultralytics YOLO bağlamında, bu hiperparametreler öğrenme hızından, kullanılan katman sayısı veya aktivasyon fonksiyonu türleri gibi mimari ayrıntılara kadar değişebilir.

Hiperparametreler nedir?

Hiperparametreler algoritma için yüksek seviyeli, yapısal ayarlardır. Eğitim aşamasından önce ayarlanırlar ve eğitim sırasında sabit kalırlar. İşte Ultralytics YOLO adresinde yaygın olarak ayarlanan bazı hiperparametreler:

• Öğrenme Oranı lr0: Kayıp fonksiyonunda bir minimuma doğru ilerlerken her iterasyonda adım boyutunu belirler.
• Parti Büyüklüğü batch: Bir ileri geçişte aynı anda işlenen görüntü sayısı.
• Çağ Sayısı epochs: Bir epok, tüm eğitim örneklerinin bir tam ileri ve geri geçişidir.
• Mimari Özellikleri: Kanal sayıları, katman sayısı, aktivasyon fonksiyonlarının türleri vb.

YOLOv8 adresinde kullanılan büyütme hiperparametrelerinin tam listesi için lütfen yapılandırmalar sayfasına bakın.

Genetik Evrim ve Mutasyon

Ultralytics YOLO hiperparametreleri optimize etmek için genetik algoritmalar kullanır. Genetik algoritmalar doğal seleksiyon ve genetik mekanizmasından esinlenmiştir.

• Mutasyon: Ultralytics YOLO bağlamında mutasyon, mevcut hiperparametrelerde küçük, rastgele değişiklikler uygulayarak ve değerlendirme için yeni adaylar üreterek hiperparametre uzayının yerel olarak aranmasına yardımcı olur.
• Çaprazlama: Çaprazlama popüler bir genetik algoritma tekniği olmasına rağmen, şu anda hiperparametre ayarlaması için Ultralytics YOLO adresinde kullanılmamaktadır. Yeni hiperparametre setleri oluşturmak için esas olarak mutasyona odaklanılmaktadır.

Hiperparametre Ayarlama için Hazırlık

Ayarlama işlemine başlamadan önce şunları yapmanız önemlidir:

1. Metrikleri Belirleyin: Modelin performansını değerlendirmek için kullanacağınız metrikleri belirleyin. Bu AP50, F1-skoru veya diğerleri olabilir.
2. Ayarlama Bütçesini Ayarlayın: Ne kadar hesaplama kaynağı ayırmak istediğinizi tanımlayın. Hiperparametre ayarı hesaplama açısından yoğun olabilir.

İlgili Adımlar

Hiperparametreleri Başlatma

Makul bir başlangıç hiperparametre seti ile başlayın. Bu, Ultralytics YOLO tarafından ayarlanan varsayılan hiperparametreler veya alan bilginize ya da önceki deneylerinize dayalı bir şey olabilir.

Hiperparametreleri Mutasyona Uğrat

Kullanın _mutate yöntemini kullanarak mevcut kümeye dayalı yeni bir hiperparametre kümesi üretir.

Tren Modeli

Eğitim, değiştirilmiş hiperparametre seti kullanılarak gerçekleştirilir. Eğitim performansı daha sonra değerlendirilir.

Modeli Değerlendirin

Modelin performansını değerlendirmek için AP50, F1-skoru gibi metrikleri veya özel metrikleri kullanın.

Günlük Sonuçları

Gelecekte başvurmak üzere hem performans ölçümlerini hem de ilgili hiperparametreleri kaydetmek çok önemlidir.

Tekrarla

Belirlenen iterasyon sayısına ulaşılana ya da performans ölçütü tatmin edici olana kadar süreç tekrarlanır.

Kullanım Örneği

İşte nasıl kullanılacağı model.tune() yöntemini kullanmak için Tuner AdamW optimize edici ile 30 epok için COCO8 üzerinde YOLOv8n hiperparametre ayarlama sınıfı ve daha hızlı ayarlama için son epok dışında çizim, kontrol noktası ve doğrulamayı atlama.

from ultralytics import YOLO

# Initialize the YOLO model
model = YOLO('yolov8n.pt')

# Tune hyperparameters on COCO8 for 30 epochs
model.tune(data='coco8.yaml', epochs=30, iterations=300, optimizer='AdamW', plots=False, save=False, val=False)

Sonuçlar

Hiperparametre ayarlama işlemini başarıyla tamamladıktan sonra, ayarlama sonuçlarını içeren birkaç dosya ve dizin elde edeceksiniz. Aşağıda her biri açıklanmaktadır:

Dosya Yapısı

Sonuçların dizin yapısı şu şekilde görünecektir. Aşağıdaki gibi eğitim dizinleri train1/ bireysel ayarlama iterasyonları, yani bir hiperparametre seti ile eğitilmiş bir model içerir. Bu tune/ dizini tüm bireysel model eğitimlerinin ayarlama sonuçlarını içerir:

runs/
└── detect/
    ├── train1/
    ├── train2/
    ├── ...
    └── tune/
        ├── best_hyperparameters.yaml
        ├── best_fitness.png
        ├── tune_results.csv
        ├── tune_scatter_plots.png
        └── weights/
            ├── last.pt
            └── best.pt

Dosya Açıklamaları

best_hyperparameters.yaml

Bu YAML dosyası, ayarlama işlemi sırasında bulunan en iyi performans gösteren hiperparametreleri içerir. Bu dosyayı, gelecekteki eğitimleri bu optimize edilmiş ayarlarla başlatmak için kullanabilirsiniz.

• Biçim: YAML
• Kullanım: Hiperparametre sonuçları
• Örnek:

    # 558/900 iterations complete ✅ (45536.81s)
    # Results saved to /usr/src/ultralytics/runs/detect/tune
    # Best fitness=0.64297 observed at iteration 498
    # Best fitness metrics are {'metrics/precision(B)': 0.87247, 'metrics/recall(B)': 0.71387, 'metrics/mAP50(B)': 0.79106, 'metrics/mAP50-95(B)': 0.62651, 'val/box_loss': 2.79884, 'val/cls_loss': 2.72386, 'val/dfl_loss': 0.68503, 'fitness': 0.64297}
    # Best fitness model is /usr/src/ultralytics/runs/detect/train498
    # Best fitness hyperparameters are printed below.
  
    lr0: 0.00269
    lrf: 0.00288
    momentum: 0.73375
    weight_decay: 0.00015
    warmup_epochs: 1.22935
    warmup_momentum: 0.1525
    box: 18.27875
    cls: 1.32899
    dfl: 0.56016
    hsv_h: 0.01148
    hsv_s: 0.53554
    hsv_v: 0.13636
    degrees: 0.0
    translate: 0.12431
    scale: 0.07643
    shear: 0.0
    perspective: 0.0
    flipud: 0.0
    fliplr: 0.08631
    mosaic: 0.42551
    mixup: 0.0
    copy_paste: 0.0
  

best_fitness.png

Bu, uygunluğu (tipik olarak AP50 gibi bir performans ölçütü) iterasyon sayısına karşı gösteren bir çizimdir. Genetik algoritmanın zaman içinde ne kadar iyi performans gösterdiğini görselleştirmenize yardımcı olur.

• Format: PNG
• Kullanım şekli: Performans görselleştirme

tune_results.csv

Ayarlama sırasında her bir iterasyonun ayrıntılı sonuçlarını içeren bir CSV dosyası. Dosyadaki her satır bir yinelemeyi temsil eder ve uygunluk puanı, kesinlik, geri çağırma gibi metriklerin yanı sıra kullanılan hiperparametreleri de içerir.

• Format: CSV
• Kullanım: Yineleme başına sonuç izleme.
• Örnek:

    fitness,lr0,lrf,momentum,weight_decay,warmup_epochs,warmup_momentum,box,cls,dfl,hsv_h,hsv_s,hsv_v,degrees,translate,scale,shear,perspective,flipud,fliplr,mosaic,mixup,copy_paste
    0.05021,0.01,0.01,0.937,0.0005,3.0,0.8,7.5,0.5,1.5,0.015,0.7,0.4,0.0,0.1,0.5,0.0,0.0,0.0,0.5,1.0,0.0,0.0
    0.07217,0.01003,0.00967,0.93897,0.00049,2.79757,0.81075,7.5,0.50746,1.44826,0.01503,0.72948,0.40658,0.0,0.0987,0.4922,0.0,0.0,0.0,0.49729,1.0,0.0,0.0
    0.06584,0.01003,0.00855,0.91009,0.00073,3.42176,0.95,8.64301,0.54594,1.72261,0.01503,0.59179,0.40658,0.0,0.0987,0.46955,0.0,0.0,0.0,0.49729,0.80187,0.0,0.0
  

tune_scatter_plots.png

Bu dosya, aşağıdakilerden oluşturulan dağılım grafiklerini içerir tune_results.csvfarklı hiperparametreler ve performans metrikleri arasındaki ilişkileri görselleştirmenize yardımcı olur. 0'a başlatılan hiperparametrelerin ayarlanmayacağını unutmayın, örneğin degrees ve shear aşağıda.

• Format: PNG
• Kullanım: Keşifsel veri analizi

ağırlıklar/

Bu dizin, hiperparametre ayarlama işlemi sırasında son ve en iyi iterasyonlar için kaydedilen PyTorch modellerini içerir.

• last.pt: Last.pt, eğitimin son epoğundaki ağırlıklardır.
• best.pt: En iyi uygunluk puanını elde eden iterasyon için en iyi.pt ağırlıkları.

Bu sonuçları kullanarak gelecekteki model eğitimleriniz ve analizleriniz için daha bilinçli kararlar verebilirsiniz. Modelinizin ne kadar iyi performans gösterdiğini ve onu nasıl daha da geliştirebileceğinizi anlamak için bu eserlere başvurmaktan çekinmeyin.

Sonuç

Ultralytics YOLO adresindeki hiperparametre ayarlama süreci, mutasyona odaklanan genetik algoritma tabanlı yaklaşımı sayesinde basitleştirilmiş ancak güçlüdür. Bu kılavuzda özetlenen adımları izlemek, daha iyi performans elde etmek için modelinizi sistematik olarak ayarlamanıza yardımcı olacaktır.

Daha Fazla Okuma

1. Wikipedia'da Hiperparametre Optimizasyonu
2. YOLOv5 Hiperparametre Evrim Kılavuzu
3. Ray Tune ile Verimli Hiperparametre Ayarlama ve YOLOv8

Daha derin içgörüler için Tuner sınıfı kaynak kodu ve beraberindeki belgeler. Herhangi bir sorunuz, özellik talebiniz veya daha fazla yardıma ihtiyacınız olursa, bize şu adresten ulaşmaktan çekinmeyin GitHub veya Discord.

Yorumlar