Machine Learning > AI EasyMaker > NHN Cloud提供アルゴリズムガイド

NHN Cloud AI EasyMakerで提供するアルゴリズムを紹介します。 基本アルゴリズムを活用すれば、データセットを準備するだけで別途学習コードを作成しなくてもマシンラーニングモデルを生成できます。

Image Classification

画像の種類を分類するアルゴリズム(ResNet-50)です。

ハイパーパラメータ

ハイパーパラメータ名 必須かどうか Value Type Default Value 範囲 説明
input_size False int 28 [4～∞) 出力画像の解像度
learning_rate False float 0.1 [0.0～∞) AdamWオプティマイザーの初期learning rate値
per_device_train_batch_size False int 16 [2～∞) GPU/TPU core/CPUあたりtrainingバッチサイズ
per_device_eval_batch_size False int 16 [1～∞) GPU/TPU core/CPUあたりevaluationバッチサイズ
num_train_epochs False int 3 [1～∞) 全体trainingを実行する総回数
logging_steps False int 500 [500～∞) ログを出力するstep周期

データセット

train、validation、testデータセットを準備します。

train(必須)

トレーニング用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/train/{lable}/image_file.png

画像種類のラベル({lable})ディレクトリを作成し、サブディレクトリに画像ファイルを保存します。

[例] Cat-Dog分類trainデータセット

folder/train/cat/bengal.png
folder/train/cat/main_coon.png
folder/train/dog/chihuahua.png
folder/train/dog/golden_retriever.png
...

validation(必須)

検証用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/validation/{lable}/image_file.png

画像種類のラベル({lable})ディレクトリを作成し、サブディレクトリに画像ファイルを保存します。

[例] Cat-Dog分類validationデータセット

folder/validation/cat/abyssinian.png
folder/validation/cat/aegean.png
folder/validation/dog/billy.png
folder/validation/dog/calupoh.png
...

test(選択)

テスト用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/test/{lable}/image_file.png

画像種類のラベル({lable})ディレクトリを作成し、サブディレクトリに画像ファイルを保存します。

[例] Cat-Dog分類testデータセット

folder/test/cat/arabian_mau.png
folder/test/cat/american_curl.png
folder/test/dog/boerboel.png
folder/test/dog/cretan_hound.png
...

指標

Image Classificationアルゴリズムは、次の指標を作成します。 学習中に作成された指標は学習 > Tensorboardショートカットで確認できます。

指標名 説明
Accuracy モデルが正しく予測したデータ数/実際のデータ数
Precision 各クラス別(モデルが正しく予測したデータ数/実際の該当クラスのデータ数)の平均
Recall 各クラス別(モデルが正しく予測したデータ数/モデルが該当クラスで予測したデータ数)の平均
F1-Score PrecisionとRecallの調和平均

推論

学習されたモデルでエンドポイントを作成し、推論をリクエストするには、エンドポイント作成と推論リクエスト文書を参照してください。

レスポンス形式

画像種類(label)別のscore値がレスポンスされます。

[例] Cat-Dog分類の推論APIレスポンス本文

[
    {
        "score": 0.9992493987083435,
        "label": "dog"
    },
    {
        "score": 0.0007505337707698345,
        "label": "cat"
    }
]

Semantic Segmentation

画像内のすべてのピクセル領域のラベルを予測するアルゴリズム(SegFormer-B3)です。

ハイパーパラメータ

ハイパーパラメータ名 必須かどうか Value Type Default Value 有効範囲 説明
learning_rate False float 2e-4 [0.0～∞) AdamWオプティマイザーの初期learning rate値
per_device_train_batch_size False int 4 [0～∞) GPU/TPU core/CPUあたりのtrainingバッチサイズ
num_train_epochs False float 3.0 [0.0～∞) 全体trainingを実行する総回数
logging_steps False int 500 [500～∞) ログを出力するstep周期

データセット

train、validation、resources、testデータセットを準備します。

train(必須)

トレーニング用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。


folder/train/train.json

folder/train/images/0001.png
folder/train/images/0002.png
folder/train/images/0003.png
...

folder/train/annotations/0001.png
folder/train/annotations/0002.png
folder/train/annotations/0003.png
...
  • train.json imageとsegmentation mapのマッピングファイルを作成します。
[
    {
        "image": "images/0001.png",
        "seg_map": "annotations/0001.png"
    },
    {
        "image": "images/0002.png",
        "seg_map": "annotations/0002.png"
    },
    {
        "image": "images/0003.png",
        "seg_map": "annotations/0003.png"
    }
]
  • image:画像ファイルのパスを作成します。
  • seg_map: segmentation mapファイルパスを作成します。

validation(必須)

検証用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/validation/validation.json

folder/validation/images/0001.png
folder/validation/images/0002.png
folder/validation/images/0003.png
...

folder/validation/annotations/0001.png
folder/validation/annotations/0002.png
folder/validation/annotations/0003.png
...
  • validation.json imageとsegmentation mapのマッピングファイルを作成します。
[
    {
        "image": "images/0001.png",
        "seg_map": "annotations/0001.png"
    },
    {
        "image": "images/0002.png",
        "seg_map": "annotations/0002.png"
    },
    {
        "image": "images/0003.png",
        "seg_map": "annotations/0003.png"
    }
]
  • image:画像ファイルのパスを作成します。
  • seg_map: segmentation mapファイルパスを作成します。

resources(必須)

モデル設定時に必要なラベルクラスにラベルIDをマッピングするためのKey-Value形式のDictionaryを作成します。

folder/resources/id2lable.json
  • id2lable.json
{
    "0": "unlabeled",
    "1": "flat-road",
    "2": "flat-sidewalk",
    "3": "flat-crosswalk",
    "...": "..."
}

test(選択)

テスト用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/test/train.json

folder/test/images/0001.png
folder/test/images/0002.png
folder/test/images/0003.png
...

folder/test/annotations/0001.png
folder/test/annotations/0002.png
folder/test/annotations/0003.png
...
  • test.json imageとsegmentation mapのマッピングファイルを作成します。
[
    {
        "image": "images/0001.png",
        "seg_map": "annotations/0001.png"
    },
    {
        "image": "images/0002.png",
        "seg_map": "annotations/0002.png"
    },
    {
        "image": "images/0003.png",
        "seg_map": "annotations/0003.png"
    }
]
  • image:画像ファイルのパスを作成します。
  • seg_map: segmentation mapファイルパスを作成します。

指標

Semantic Segmentationアルゴリズムは、次の指標を作成します。 学習中に作成された指標は学習 > Tensorboardショートカットで確認できます。

指標名 説明
mean_iou モデルが予測した領域と正解領域が重なる比率のクラス平均
mean_accuracy モデルが予測した値と正解が同じ比率のクラス平均
overall_accuracy モデルが予測した値と正解が同じ比率のすべての画像の平均
per_category_accuracy クラス別モデルが予測した値と正解が同じ比率
per_category_iou クラス別モデルが予測した領域と正解領域が重なる比率

推論

学習されたモデルでエンドポイントを作成し、推論をリクエストするには、エンドポイント作成と推論リクエスト文書を参照してください。

レスポンス形式

リクエスト画像を512 X 512サイズに調整後、各画像のピクセルごとにlabel値が配列形式でレスポンスされます。

{
    "predictions": [
        [
            [
                1, 1, 27, 27, ...
            ],
            [
                27, 27, 1, 11, ...
            ]
            ...
        ]
    ]
}

Object Detection

画像内に存在するすべてのオブジェクトの位置(bbox)及び、種類(class)を予測するアルゴリズム(detr-resnet-50)です。

ハイパーパラメータ

ハイパーパラメータ名 必須かどうか Value Type Default Value 有効範囲 説明
learning_rate False float 2e-4 [0.0～∞) AdamWオプティマイザーの初期learning rate値
per_device_train_batch_size False int 4 [1～∞) GPU/TPU core/CPUあたりのtrainingバッチサイズ
per_device_eval_batch_size False int 4 [1～∞) GPU/TPU core/CPUあたりのevaluationバッチサイズ
num_train_epochs False float 3.0 [0.0～∞) 全体trainingを実行する総回数
threshold False float 0.5 [0.0～1.0] 推論Threshold
logging_steps False int 500 [500～∞) ログを出力するstep周期

データセット

train、testデータセットを準備します。

train(必須)

トレーニング用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/train/_annotations.coco.json

folder/train/0001.png
folder/train/0002.png
folder/train/0003.png
...
  • _annotations.coco.jsonファイル COCO Datasetの形式で作成します。 詳細な形式は、COCO Datasetのformat-data文書のData formatとObject Detection内容を参照してください。

[例] Balloon Object Detection例

{
    "info": {
        "year": "2022",
        "version": "1",
        "description": "Exported from roboflow.ai",
        "contributor": "",
        "url": "https://public.roboflow.ai/object-detection/undefined",
        "date_created": "2022-08-23T09:36:56+00:00"
    },
    "licenses": [
        {
            "id": 1,
            "url": "https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/",
            "name": "CC BY 4.0"
        }
    ],
    "categories": [
        {
            "id": 0,
            "name": "none",
            "supercategory": "none"
        },
        {
            "id": 1,
            "name": "balloon",
            "supercategory": "balloon"
        }
    ],
    "images": [
        {
            "id": 0,
            "license": 1,
            "file_name": "0001.png",
            "height": 416,
            "width": 416,
            "date_captured": "2022-08-23T09:36:56+00:00"
        },
        {
            "id": 1,
            "license": 1,
            "file_name": "0002.png",
            "height": 416,
            "width": 416,
            "date_captured": "2022-08-23T09:36:56+00:00"
        },
        {
            "id": 2,
            "license": 1,
            "file_name": "0003.png",
            "height": 416,
            "width": 416,
            "date_captured": "2022-08-23T09:36:56+00:00"
        }
    ],
    "annotations": [
        {
            "id": 0,
            "image_id": 0,
            "category_id": 1,
            "bbox": [
                201,
                166,
                93.5,
                144.5
            ],
            "area": 13510.75,
            "segmentation": [],
            "iscrowd": 0
        },
        {
            "id": 1,
            "image_id": 1,
            "category_id": 1,
            "bbox": [
                17,
                20,
                217.5,
                329
            ],
            "area": 71557.5,
            "segmentation": [],
            "iscrowd": 0
        },
        {
            "id": 2,
            "image_id": 2,
            "category_id": 1,
            "bbox": [
                26,
                248,
                162.5,
                117
            ],
            "area": 19012.5,
            "segmentation": [],
            "iscrowd": 0
        }
    ]
}

validation(必須)

検証用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/validation/_annotations.coco.json

folder/validation/0001.png
folder/validation/0002.png
folder/validation/0003.png
...
  • _annotations.coco.jsonファイル COCO Datasetの形式で作成します。 詳細な形式は、COCO Datasetのformat-data文書のData formatとObject Detection内容を参照してください。

test(必須)

test用のデータセットです。データセットは次のように定義されたディレクトリ構造で準備する必要があります。

folder/test/_annotations.coco.json

folder/test/0001.png
folder/test/0002.png
folder/test/0003.png
...
  • _annotations.coco.jsonファイル COCO Datasetの形式で作成します。 詳細な形式は、COCO Datasetのformat-data文書のData formatとObject Detection内容を参照してください。

推論

学習されたモデルでエンドポイントを作成し、推論をリクエストするには、エンドポイント作成と推論リクエスト文書を参照してください。

レスポンス形式

detectionされたobjectのbbox(xmin、ymin、xmax、ymax)リストを返します。

{
   "predictions": [
      [
         {
            "balloon": {
               "xmin": 293,
               "ymin": 325,
               "xmax": 361,
               "ymax": 375
            }
         },
         {
            "balloon": {
               "xmin": 322,
               "ymin": 157,
               "xmax": 404,
               "ymax": 273
            }
         }
      ]
   ]
}

エンドポイント作成と推論リクエスト

学習が完了したモデルでエンドポイントを作成し、推論をするには次のガイドを参照してください。

  1. 完了した学習を選択します。
  2. モデル作成ボタンをクリックし、モデルの名前を作成し、モデル作成ボタンをクリックしてモデルを作成します。
  3. (2)で作成したモデルでエンドポイント作成をクリックします。エンドポイント設定情報を入力後、エンドポイントを作成します。
  4. 作成が完了したエンドポイントの名前をクリックし、ステージを選択します。
  5. ステージエンドポイントURLを通じてリアルタイム推論APIをリクエストできます。

リクエスト

{
    "instances": [
        {
            "data": "image_to_bytes_array"
        }
    ]
}
  • image_to_bytes_array値は画像をBase64 Byte Array変換した値です。[参照]画像のバイト配列変換Pythonコード内容を参照してください。

[参照]画像のバイト配列変換Pythonコード

import base64
import json
import argparse

parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument("filename", help="converts image to bytes array",
                    type=str)
args = parser.parse_args()

image = open(args.filename, 'rb')  # open binary file in read mode
image_read = image.read()
image_64_encode = base64.b64encode(image_read)
bytes_array = image_64_encode.decode('utf-8')
request = {
  "instances": [
    {
      "data": bytes_array
    }
  ]
}

with open('input.json', 'w') as outfile:
    json.dump(request, outfile, indent=4, sort_keys=True)
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