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Classification des images - MXNet

L'algorithme de classification SageMaker d'images Amazon est un algorithme d'apprentissage supervisé qui prend en charge la classification multi-étiquettes. Il prend une image comme entrée et génère une ou plusieurs étiquettes assignées à cette image. Il utilise un réseau neuronal convolutif qui peut être entraîné intégralement ou à l'aide de l'apprentissage par transfert lorsqu'un grand nombre d'images d'entraînement ne sont pas disponibles.

Le format d'entrée recommandé pour les algorithmes de classification SageMaker d'images Amazon est Apache MXNet Recordio. Toutefois, vous pouvez également utiliser des images brutes au format .jpg ou .png. Reportez-vous à cette discussion pour un aperçu général de la préparation et du chargement efficaces des données pour les systèmes de machine learning.

Pour plus d'informations sur les réseaux convolutifs, consultez :

Interface d'entrée/de sortie pour l'algorithme de classification d'images

L'algorithme de classification des SageMaker images prend en charge les types de contenu recordIO (application/x-recordio) et image (image/pngimage/jpeg, etapplication/x-image) pour l'entraînement en mode fichier, et prend en charge le type de contenu recordIO (application/x-recordio) pour l'entraînement en mode tube. Toutefois, vous pouvez également entraîner les modèles en mode pipe (tube) en utilisant les fichiers image (image/png, image/jpeg et application/x-image), sans créer de fichiers RecordIO, en recourant au format manifeste augmenté.

L'entraînement distribué est pris en charge pour le mode file et le mode pipe. Lorsque vous utilisez le type de contenu RecordIO en mode pipe, vous devez définir le S3DataDistributionType de S3DataSource sur FullyReplicated. L'algorithme prend en charge un modèle entièrement répliqué dans lequel vos données sont copiées sur chaque machine.

L'algorithme prend en charge image/png, image/jpeg et application/x-image pour l'inférence.

Entraînement avec le format RecordIO

Si vous utilisez le format RecordIO pour l'entraînement, spécifiez les canaux train et validation en tant que valeurs pour le paramètre InputDataConfig de la demande CreateTrainingJob. Spécifiez un fichier RecordIO (.rec) dans le canal train et un fichier RecordIO dans le canal validation. Définissez le type de contenu des deux canaux dans application/x-recordio.

Entraînement avec le format Image

Si vous utilisez le format Image pour l'entraînement, spécifiez les canaux train, validation, train_lst et validation_lst en tant que valeurs pour le paramètre InputDataConfig de la requête CreateTrainingJob. Spécifiez les données d'image individuelle (fichiers .jpg ou .png) pour les canaux train et validation. Spécifiez un fichier .lst dans chacun des canaux train_lst et validation_lst. Définissez le type de contenu pour les quatre canaux dans application/x-image.

Un fichier .lst est un fichier de valeurs séparées par des tabulations à trois colonnes qui contient une liste de fichiers image. La première colonne spécifie l'index de l'image, la deuxième colonne spécifie l'index d'étiquette de classe pour l'image, et la troisième colonne spécifie le chemin d'accès relatif du fichier image. L'index d'image de la première colonne doit être unique parmi toutes les images. L'ensemble des index d'étiquette de classe est numéroté successivement, la numérotation devant commencer par 0. Par exemple, 0 pour la classe « cat », 1 pour la classe « dog », et ainsi de suite pour les classes supplémentaires.

Voici un exemple de fichier .lst :

5      1   your_image_directory/train_img_dog1.jpg
1000   0   your_image_directory/train_img_cat1.jpg
22     1   your_image_directory/train_img_dog2.jpg

Par exemple, si vos images d'entraînement sont stockées dans s3://<your_bucket>/train/class_dog, s3://<your_bucket>/train/class_cat, et ainsi de suite, spécifiez le chemin d'accès de votre canal train sous la forme s3://<your_bucket>/train, qui est le répertoire de niveau supérieur pour vos données. Dans le fichier .lst, spécifiez le chemin d'accès relatif à un fichier individuel nommé train_image_dog1.jpg dans le répertoire de classe class_dog sous la forme class_dog/train_image_dog1.jpg. Vous pouvez également stocker tous vos fichiers image dans un sous-répertoire du répertoire train. Dans ce cas, utilisez ce sous-répertoire comme chemin d'accès relatif. Par exemple, s3://<your_bucket>/train/your_image_directory.

Entraînement avec le format d'image Manifeste augmenté

Le format manifeste augmenté permet de procéder à l'entraînement en mode Pipe (Tube) en utilisant des fichiers image sans avoir à créer de fichiers RecordIO. Vous devez spécifier les canaux d'entraînement et de validation en tant que valeurs du paramètre InputDataConfig de la demande CreateTrainingJob. Si vous utilisez ce format, un fichier manifeste S3 contenant la liste des images et leurs annotations associées doit être généré. Le format du fichier manifeste doit être au format JSONLignes dans lequel chaque ligne représente un échantillon. Les images sont spécifiées à l'aide de la balise 'source-ref' qui pointe vers l'emplacement S3 de l'image. Les annotations sont fournies sous la valeur du paramètre "AttributeNames", comme indiqué dans la demande CreateTrainingJob. Il peut également contenir des métadonnées supplémentaires sous la balise metadata, mais celles-ci sont ignorées par l'algorithme. Dans l'exemple suivant, "AttributeNames" est contenu dans la liste d'images et les références d'annotation ["source-ref", "class"]. La valeur d'étiquette correspondante est "0" pour la première image et “1” pour la deuxième image :

{"source-ref":"s3://image/filename1.jpg", "class":"0"}
{"source-ref":"s3://image/filename2.jpg", "class":"1", "class-metadata": {"class-name": "cat", "type" : "groundtruth/image-classification"}}

L'ordre des "AttributeNames" dans les fichiers d'entrée est important lors de l'entraînement de l' ImageClassification algorithme. Ce dernier accepte les données acheminées dans un ordre spécifique, avec image en premier, suivi de label. Dans cet exemple, les AttributeNames « » sont donc fournis en "source-ref" premier, suivis de"class". Lorsque vous utilisez l' ImageClassification algorithme avec Augmented Manifest, la valeur du RecordWrapperType paramètre doit être"RecordIO".

La formation multi-étiquettes est également prise en charge en spécifiant un JSON tableau de valeurs. L'hyperparamètre num_classes doit être défini pour correspondre au nombre total de classes. Il existe deux formats d'étiquette valides : multi-hot et class-id.

Dans le format multi-hot, chaque étiquette est un vecteur multi-hot codé de toutes les classes, où chaque classe prend la valeur 0 ou 1. Dans l'exemple suivant, il existe trois classes. La première image est étiquetée avec les classes 0 et 2, tandis que la deuxième image est étiquetée avec la classe 2 seulement :

{"image-ref": "s3://amzn-s3-demo-bucket/sample01/image1.jpg", "class": "[1, 0, 1]"}
{"image-ref": "s3://amzn-s3-demo-bucket/sample02/image2.jpg", "class": "[0, 0, 1]"}

Dans le format class-id, chaque étiquette est une liste des ID de classe, issues de [0, num_classes), qui s'appliquent au point de données. L'exemple précédent devient alors :

{"image-ref": "s3://amzn-s3-demo-bucket/sample01/image1.jpg", "class": "[0, 2]"}
{"image-ref": "s3://amzn-s3-demo-bucket/sample02/image2.jpg", "class": "[2]"}

Le format multi-hot est le format par défaut, mais il peut être défini explicitement dans le type de contenu avec le label-format paramètre suivant : "application/x-recordio; label-format=multi-hot". Le format class-id, qui est le format généré par GroundTruth, doit être défini explicitement : "application/x-recordio; label-format=class-id".

Pour plus d'informations sur les fichiers manifeste augmenté, consultez Fichiers manifestes augmentés pour les tâches de formation.

Entraînement incrémentiel

Vous pouvez également amorcer l'entraînement d'un nouveau modèle avec les artefacts d'un modèle avec lequel vous vous êtes déjà entraîné SageMaker. L'entraînement progressif permet de gagner du temps lorsque vous souhaitez entraîner un nouveau modèle avec des données identiques ou similaires. SageMaker les modèles de classification d'images ne peuvent être ensemencés qu'avec un autre modèle de classification d'images intégré entraîné SageMaker.

Pour utiliser un modèle préentraîné dans la demande CreateTrainingJob, spécifiez ChannelName comme « modèle » dans le paramètre InputDataConfig. Définissez le canal de modèle ContentType sur application/x-sagemaker-model. Les valeurs des hyperparamètres en entrée du nouveau modèle et du modèle préentraîné que vous chargez sur le canal de modèle doivent être identiques à celles des paramètres d'entrée num_layers, image_shape et num_classes. Ces paramètres définissent l'architecture réseau. Pour le fichier de modèle préentraîné, utilisez les artefacts de modèle compressés (au format .tar.gz) produits par. SageMaker Pour les données d'entrée, vous pouvez utiliser les formats RecordIO ou image.

Inférence avec l'algorithme de classification d'images

Les modèles générés peuvent être hébergés pour l'inférence et prennent en charge les formats d'image .jpg et .png encodés en tant que type de contenu image/png, image/jpeg et application/x-image. L'image d'entrée est redimensionnée automatiquement. Le résultat correspond aux valeurs de probabilité pour toutes les classes codées au JSON format ou au format texte JSON Lignes pour la transformation par lots. Le modèle de classification d'images traite une seule image par demande et ne produit donc qu'une seule ligne au format JSON ou JSON Lignes. Voici un exemple de réponse au format JSON Lignes :

accept: application/jsonlines

 {"prediction": [prob_0, prob_1, prob_2, prob_3, ...]}

Pour plus d'informations sur l'entraînement et l'inférence, consultez les exemples d'instance de bloc-notes de classification d'images référencés dans l'introduction.

EC2Recommandation d'instance pour l'algorithme de classification d'images

Pour la classification des images, nous prenons en charge les instances P2, P3, G4dn et G5. Nous recommandons d'utiliser GPU des instances dotées de plus de mémoire pour l'entraînement avec des lots de grande taille. Vous pouvez également exécuter l'algorithme sur des paramètres multi-machines GPU et multi-machines pour un entraînement distribué. Les instances CPU (telles que C4) et GPU (P2, P3, G4dn ou G5) peuvent être utilisées pour l'inférence.

Exemples de blocs-notes de classification d'images

Pour un exemple de bloc-notes utilisant l'algorithme de classification SageMaker d'images, voir Création et enregistrement d'un modèle de classification d'MXNetimages via des SageMaker pipelines. Pour savoir comment créer et accéder à des instances de bloc-notes Jupyter dans lesquelles vous pouvez exécuter l'exemple SageMaker, consultez. Instances Amazon SageMaker Notebook Une fois que vous avez créé une instance de bloc-notes et que vous l'avez ouverte, sélectionnez l'onglet SageMakerExemples pour afficher la liste de tous les SageMaker exemples. Vous trouverez des exemples de blocs-notes de classification d'images dans la présentation des algorithmes Amazon. Pour ouvrir un bloc-notes, cliquez sur son onglet Use (Utiliser) et sélectionnez Create copy (Créer une copie).