SAM 2：Segment Anything Model 2

SAM 2 是 Meta Segment Anything Model (SAM) 的继任者，是一款先进的工具，专为图像和视频中的全面对象分割而设计。它通过统一的、可提示的模型架构，擅长处理复杂的视觉数据，支持实时处理和零样本泛化。

主要功能

观看： 如何使用 Ultralytics 运行 Meta 的 SAM2 推理 | 逐步指南 🎉

统一的模型架构

SAM 2 在单个模型中结合了图像和视频分割的功能。这种统一简化了部署，并允许在不同的媒体类型上保持一致的性能。它利用了灵活的基于提示的界面，使用户能够通过各种提示类型（如点、边界框或掩码）指定感兴趣的物体。

实时性能

该模型实现了实时推理速度，大约每秒处理 44 帧。这使得 SAM 2 适用于需要即时反馈的应用，例如视频编辑和增强现实。

零样本泛化

SAM 2 可以分割以前从未遇到过的物体，表现出强大的零样本泛化能力。这在多样化或不断发展的视觉领域中特别有用，在这些领域中，预定义的类别可能无法涵盖所有可能的物体。

交互式优化

用户可以通过提供额外的提示来迭代地优化分割结果，从而精确控制输出。这种互动性对于在视频标注或医学成像等应用中微调结果至关重要。

高级视觉挑战处理

SAM 2 包含用于管理常见视频分割挑战的机制，例如物体遮挡和重新出现。它使用一种复杂的记忆机制来跟踪跨帧的物体，即使物体暂时被遮挡或退出并重新进入场景，也能确保连续性。

要深入了解 SAM 2 的架构和功能，请查阅 SAM 2 研究论文。

性能和技术细节

SAM 2 在该领域树立了新的基准，在各项指标上均优于之前的模型：

模型架构

核心组件

• 图像和视频编码器：利用基于Transformer的架构从图像和视频帧中提取高级特征。此组件负责理解每个时间步的视觉内容。
• 提示编码器: 处理用户提供的提示（点、框、掩码）以指导分割任务。这允许 SAM 适应用户输入并定位场景中的特定对象。
• 记忆机制: 包括记忆编码器、记忆库和记忆注意力模块。这些组件共同存储和利用来自过去帧的信息，使模型能够保持一致的对象跟踪。
• Mask Decoder: 基于编码的图像特征和提示生成最终的分割掩码。在视频中，它还使用记忆上下文来确保跨帧的准确跟踪。

内存机制和遮挡处理

该记忆机制使 SAM 2 能够处理视频数据中的时间依赖性和遮挡。当对象移动和交互时，SAM 2 会将其特征记录在记忆库中。当对象被遮挡时，模型可以依靠此记忆来预测其重新出现时的位置和外观。遮挡头专门处理对象不可见的情况，预测对象被遮挡的可能性。

多掩码歧义消除

在存在歧义的情况下（例如，对象重叠），SAM 2 可以生成多个掩码预测。此功能对于准确表示复杂场景至关重要，因为单个掩码可能无法充分描述场景的细微之处。

SA-V 数据集

SA-V数据集是为 SAM 2 的训练而开发的，是目前最大且最多样化的视频分割数据集之一，它包括：

• 51,000+ 视频: 在47个国家/地区拍摄，提供广泛的真实场景。
• 600,000+ Mask 标注: 详细的时空 Mask 标注，称为“masklets”，覆盖整个对象和部分。
• 数据集规模: 视频数量是之前最大数据集的 4.5 倍，注释数量是之前的 53 倍，提供了前所未有的多样性和复杂性。

基准测试

视频对象分割

SAM 2 在主要的视频分割基准测试中表现出卓越的性能：

交互式分割

在交互式分割任务中，SAM 2 显示出显著的效率和准确性：

安装

要安装 SAM 2，请使用以下命令。所有 SAM 2 模型将在首次使用时自动下载。

pip install ultralytics

如何使用 SAM 2：图像和视频分割的多功能性

下表详细列出了可用的 SAM 2 模型、它们的预训练权重、支持的任务以及与不同操作模式（如推理、验证、训练和导出）的兼容性。

SAM 2 预测示例

SAM 2 可用于广泛的任务，包括实时视频编辑、医学成像和自主系统。它能够分割静态和动态视觉数据，使其成为研究人员和开发人员的多功能工具。

使用提示分割

from ultralytics import SAM

# Load a model
model = SAM("sam2.1_b.pt")

# Display model information (optional)
model.info()

# Run inference with bboxes prompt
results = model("path/to/image.jpg", bboxes=[100, 100, 200, 200])

# Run inference with single point
results = model(points=[900, 370], labels=[1])

# Run inference with multiple points
results = model(points=[[400, 370], [900, 370]], labels=[1, 1])

# Run inference with multiple points prompt per object
results = model(points=[[[400, 370], [900, 370]]], labels=[[1, 1]])

# Run inference with negative points prompt
results = model(points=[[[400, 370], [900, 370]]], labels=[[1, 0]])

分割一切

from ultralytics import SAM

# Load a model
model = SAM("sam2.1_b.pt")

# Display model information (optional)
model.info()

# Run inference
model("path/to/video.mp4")

# Run inference with a SAM 2 model
yolo predict model=sam2.1_b.pt source=path/to/video.mp4

分割视频和跟踪对象

from ultralytics.models.sam import SAM2VideoPredictor

# Create SAM2VideoPredictor
overrides = dict(conf=0.25, task="segment", mode="predict", imgsz=1024, model="sam2_b.pt")
predictor = SAM2VideoPredictor(overrides=overrides)

# Run inference with single point
results = predictor(source="test.mp4", points=[920, 470], labels=[1])

# Run inference with multiple points
results = predictor(source="test.mp4", points=[[920, 470], [909, 138]], labels=[1, 1])

# Run inference with multiple points prompt per object
results = predictor(source="test.mp4", points=[[[920, 470], [909, 138]]], labels=[[1, 1]])

# Run inference with negative points prompt
results = predictor(source="test.mp4", points=[[[920, 470], [909, 138]]], labels=[[1, 0]])

• 此示例演示了如果未提供提示（bboxes/points/masks），如何使用 SAM 2 分割图像或视频的整个内容。

动态互动分段和跟踪

SAM2DynamicInteractivePredictor 是SAM2 的高级免费培训扩展，可实现与多个帧的动态交互和持续学习功能。该预测器支持实时提示更新和内存管理，可提高整个图像序列的跟踪性能。与原始SAM2 相比，SAM2DynamicInteractivePredictor 重新构建了推理流程，以充分利用预先训练好的SAM2 模型，而无需额外的训练。

主要功能

它有三个重大改进：

1. 动态互动：在视频处理过程中，随时在后续帧中添加合并/未跟踪新实例的新提示
2. 持续学习：为现有实例添加新的提示，逐步提高模型性能
3. 独立多图像支持：利用内存共享和跨图像对象跟踪功能处理多个独立图像（不一定来自一个视频序列

核心能力

• 提示灵活性：接受边界框、点和遮罩作为提示
• 内存库管理：维护动态存储库，以跨帧存储对象状态
• 多对象跟踪支持使用单个对象 ID 同时跟踪多个对象
• 实时更新：允许在推理过程中添加新的提示，而无需重新处理之前的帧
• 独立图像处理：利用共享内存上下文处理独立图像，实现跨图像对象的一致性

from ultralytics.models.sam import SAM2DynamicInteractivePredictor

# Create SAM2DynamicInteractivePredictor
overrides = dict(conf=0.01, task="segment", mode="predict", imgsz=1024, model="sam2_t.pt", save=False)
predictor = SAM2DynamicInteractivePredictor(overrides=overrides, max_obj_num=10)

# Define a category by box prompt
predictor(source="image1.jpg", bboxes=[[100, 100, 200, 200]], obj_ids=[1], update_memory=True)

# Detect this particular object in a new image
results = predictor(source="image2.jpg")

# Add new category with a new object ID
results = predictor(
    source="image4.jpg",
    bboxes=[[300, 300, 400, 400]],  # New object
    obj_ids=[2],  # New object ID
    update_memory=True,  # Add to memory
)
# Perform inference
results = predictor(source="image5.jpg")

# Add refinement prompts to the same category to boost performance
# This helps when object appearance changes significantly
results = predictor(
    source="image6.jpg",
    points=[[150, 150]],  # Refinement point
    labels=[1],  # Positive point
    obj_ids=[2],  # Same object ID
    update_memory=True,  # Update memory with new information
)
# Perform inference on new image
results = predictor(source="image7.jpg")

参数

应用案例

SAM2DynamicInteractivePredictor 的理想选择：

• 在序列中出现新对象的视频注释工作流程
• 需要实时添加和完善对象的交互式视频编辑
• 需要动态物体跟踪的监控应用
• 用于跨时间序列跟踪解剖结构的医学成像技术
• 需要自适应物体探测和跟踪的自主系统
• 多图像数据集，实现独立图像间一致的物体分割
• 需要在不同场景中跟踪物体的图像采集分析
• 利用不同图像背景的记忆进行跨域分割
• 半自动标注，以最少的人工干预高效创建数据集

SAM 2 与 YOLO 的比较

在此，我们将 Meta 的 SAM2 模型（包括最小的 SAM2-t 变体）与 Ultralytics 最小的分割模型 YOLO11n-seg 进行比较：

此比较演示了 SAM 变体和 YOLO 分割模型之间模型大小和速度的显着差异。虽然 SAM 提供了独特的自动分割功能，但 YOLO 模型，特别是 YOLOv8n-seg 和 YOLO11n-seg，明显更小、更快且计算效率更高。

测试在配备 24GB 内存的 2025 款 Apple M4 Pro 上运行，使用 torch==2.6.0 和 ultralytics==8.3.90。要重现此测试：

from ultralytics import ASSETS, SAM, YOLO, FastSAM

# Profile SAM2-t, SAM2-b, SAM-b, MobileSAM
for file in ["sam_b.pt", "sam2_b.pt", "sam2_t.pt", "mobile_sam.pt"]:
    model = SAM(file)
    model.info()
    model(ASSETS)

# Profile FastSAM-s
model = FastSAM("FastSAM-s.pt")
model.info()
model(ASSETS)

# Profile YOLO models
for file_name in ["yolov8n-seg.pt", "yolo11n-seg.pt"]:
    model = YOLO(file_name)
    model.info()
    model(ASSETS)

自动标注：高效的数据集创建

自动标注是 SAM 2 的一项强大功能，使用户能够通过利用预训练模型快速准确地生成分割数据集。此功能对于创建大型、高质量的数据集而无需大量手动工作尤其有用。

如何使用 SAM 2 自动标注

观看： 使用 Ultralytics 的 Meta Segment Anything 2 模型自动标注 | 数据标注

要使用 SAM 2 自动标注您的数据集，请按照以下示例操作：

from ultralytics.data.annotator import auto_annotate

auto_annotate(data="path/to/images", det_model="yolo11x.pt", sam_model="sam2_b.pt")

此函数有助于快速创建高质量的分割数据集，非常适合旨在加速其项目的研究人员和开发人员。

局限性

尽管 SAM 2 具有优势，但也存在一定的局限性：

• 跟踪稳定性: 在扩展序列或显着视点变化期间，SAM 2 可能会失去对物体的跟踪。
• 对象混淆: 模型有时会混淆外观相似的对象，尤其是在拥挤的场景中。
• 多对象效率: 由于缺乏对象间的通信，因此在同时处理多个对象时，分割效率会降低。
• 细节准确性: 可能会遗漏精细的细节，尤其是在快速移动的物体上。额外的提示可以在一定程度上解决这个问题，但不能保证时间上的平滑性。

引用与致谢

如果 SAM 2 是您研究或开发工作中的关键部分，请使用以下参考文献引用它：

@article{ravi2024sam2,
  title={SAM 2: Segment Anything in Images and Videos},
  author={Ravi, Nikhila and Gabeur, Valentin and Hu, Yuan-Ting and Hu, Ronghang and Ryali, Chaitanya and Ma, Tengyu and Khedr, Haitham and R{\"a}dle, Roman and Rolland, Chloe and Gustafson, Laura and Mintun, Eric and Pan, Junting and Alwala, Kalyan Vasudev and Carion, Nicolas and Wu, Chao-Yuan and Girshick, Ross and Doll{\'a}r, Piotr and Feichtenhofer, Christoph},
  journal={arXiv preprint},
  year={2024}
}

我们感谢 Meta AI 为 AI 社区贡献了这一开创性的模型和数据集。

常见问题

什么是 SAM 2，它在原始的 Segment Anything Model (SAM) 基础上做了哪些改进？

SAM 2 是 Meta Segment Anything Model (SAM) 的继任者，是一款先进的工具，专为图像和视频中的全面对象分割而设计。它通过统一的、可提示的模型架构，擅长处理复杂的视觉数据，支持实时处理和零样本泛化。SAM 2 在原始 SAM 的基础上进行了多项改进，包括：

• 统一模型架构: 在单个模型中结合了图像和视频分割功能。
• 实时性能：大约每秒处理 44 帧，使其适用于需要即时反馈的应用程序。
• 零样本泛化: 分割以前从未遇到过的对象，在不同的视觉领域中非常有用。
• 交互式优化：允许用户通过提供额外的提示来迭代地优化分割结果。
• 视觉挑战的高级处理：管理常见的视频分割挑战，如对象遮挡和重新出现。

有关 SAM 2 的架构和功能的更多详细信息，请浏览SAM 2 研究论文。

如何使用 SAM 2 进行实时视频分割？

SAM 2 可以利用其可提示界面和实时推理能力进行实时视频分割。以下是一个基本示例：

from ultralytics import SAM

# Load a model
model = SAM("sam2_b.pt")

# Display model information (optional)
model.info()

# Segment with bounding box prompt
results = model("path/to/image.jpg", bboxes=[100, 100, 200, 200])

# Segment with point prompt
results = model("path/to/image.jpg", points=[150, 150], labels=[1])

有关更全面的用法，请参阅如何使用 SAM 2部分。

哪些数据集用于训练 SAM 2，它们如何提高其性能？

SAM 2 在 SA-V 数据集上进行训练，SA-V 数据集是现有的最大且最多样化的视频分割数据集之一。SA-V 数据集包括：

• 51,000+ 视频: 在47个国家/地区拍摄，提供广泛的真实场景。
• 600,000+ Mask 标注: 详细的时空 Mask 标注，称为“masklets”，覆盖整个对象和部分。
• 数据集规模: 视频数量是之前最大数据集的 4.5 倍，注释数量是之前的 53 倍，提供了前所未有的多样性和复杂性。

这个庞大的数据集使 SAM 2 能够在主要的视频分割基准测试中实现卓越的性能，并增强其零样本泛化能力。有关更多信息，请参见SA-V Dataset部分。

SAM 2 如何处理视频分割中的遮挡和物体重现问题？

SAM 2 包含一种复杂的记忆机制，用于管理视频数据中的时间依赖性和遮挡。该记忆机制包括：

• Memory Encoder and Memory Bank: 存储来自过去帧的特征。
• Memory Attention Module: 利用存储的信息来保持随时间推移的一致对象跟踪。
• 遮挡头: 专门处理对象不可见的情况，预测对象被遮挡的可能性。

此机制确保即使当物体暂时被遮挡或离开场景后又重新进入时，也能保持连续性。更多详情请参阅记忆机制和遮挡处理章节。

SAM 2 与 YOLO11 等其他分割模型相比如何？

SAM 2 模型（如 Meta 的 SAM2-t 和 SAM2-b）提供强大的零样本分割功能，但与 YOLO11 模型相比，它们明显更大且更慢。例如，YOLO11n-seg 比 SAM2-b 小约 13 倍，速度快 860 多倍。虽然 SAM 2 在通用、基于提示和零样本分割场景中表现出色，但 YOLO11 针对速度、效率和实时应用进行了优化，使其更适合在资源受限的环境中部署。

📅 创建于 1 年前 ✏️ 更新于 15 天前

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