Segment Anything -malli: merkittävä edistysaskel konenäölle

Konenäkö (CV) on saavuttanut 99 prosentin tarkkuuden 50 prosentista vain kymmenessä vuodessa. Teknologian odotetaan paranevan edelleen ennennäkemättömälle tasolle modernien algoritmien ja kuvasegmentointitekniikoiden ansiosta. Hiljattain Metan FAIR-laboratorio on julkaissut Segment Anything -mallin (SAM) – kuvasegmentoinnin uranuurtajan. Tämä edistynyt malli voi tuottaa yksityiskohtaisia objektimaskeja syötteen perusteella, jolloin konenäkö nousee uusiin korkeuksiin. Se voi mullistaa tapamme käyttää digitaalista teknologiaa tällä aikakaudella.

Tutustumme kuvasegmentointiin ja paljastamme lyhyesti, miten SAM vaikuttaa konenäköön.

Mikä on Kuvasegmentointi & Mitkä ovat Sen Tyypit?

Kuvasegmentointi on konenäön prosessi, jossa kuva jaetaan useisiin alueisiin tai segmentteihin, joista kukin edustaa eri esinettä tai kuvan aluetta. Tämä lähestymistapa mahdollistaa asiantuntijoille eri kuvan osien erottamisen, jotta voidaan saada merkityksellisiä tietoja.

Kuvasegmentointimallit on koulutettu parantamaan tulosta tunnistamalla tärkeitä kuvan yksityiskohtia ja vähentämällä monimutkaisuutta. Nämä algoritmit erottavat tehokkaasti eri kuvan alueita ominaisuuksien perusteella, kuten väri, tekstuuri, kontrasti, varjot ja reunat.

Segmentoimalla kuvan voimme kohdistaa analyysimme mielenkiintoisten alueiden yksityiskohtiin. Alla on eri kuvasegmentointitekniikoita.

• Semanttinen segmentointi merkitsee pikseleitä semanttisiin luokkiin.
• Esinekohtainen segmentointi menee pidemmälle havaitsemalla ja erottamalla jokaisen kuvan esineen.
• Panoptinen segmentointi antaa yksilöllisen objektitunnisteen kunkin objektin pikseleille, mikä johtaa laajempaan ja kontekstuaalisempaan kuvan esineiden merkintään.

Segmentointi toteutetaan kuvapohjaisilla syväoppimismalleilla. Nämä mallit hakevat kaikki arvokkaat datapisteet ja ominaisuudet koulutusjoukosta. Sitten ne muuttavat tämän tiedon vektoreiksi ja matriiseiksi, jotta voidaan ymmärtää monimutkaisia ominaisuuksia. Jotkut laajasti käytetyt syväoppimismallit kuvasegmentoinnissa ovat:

• Konvoluutioneuroverkot (CNN)
• Täysin kytketyt verkot (FCN)
• Takaisinkytketyt neuroverkot (RNN)

Miten Kuvasegmentointi Toimii?

Tietokoneen näkökyvyn kuvasegmentointimallit koostuvat useimmiten koodari-dekooderiverkosta. Kooderi muodostaa syötetiedoista esityksen latentissa avaruudessa, jota dekooderi dekoodaa segmenttikarttojen muodostamiseksi eli kartoiksi, jotka määrittävät kunkin esineen sijainnin kuvassa.

Yleensä segmentointiprosessi koostuu 3 vaiheesta:

• Kuvakoodari, joka muuttaa syötteen kuvan matemaattiseksi malliksi (vektoreiksi ja matriiseiksi) prosessointia varten.
• Koodari kerää vektoreita useilla tasoilla.
• Nopea maskin dekooderi ottaa kuvan upotukset syötteenä ja tuottaa maskin, joka erottaa eri esineitä kuvassa erikseen.

Kuvasegmentoinnin Nykytila

Vuonna 2014 syväoppimiseen perustuvat segmentointialgoritmit, kuten CNN+CRF ja FCN, ilmestyivät ja tekivät merkittävää edistystä alalla. Vuonna 2015 U-Net ja Deconvolution Network paransivat segmentointituloksien tarkkuutta.

Vuonna 2016 Instance Aware Segmentation, V-Net ja RefineNet paransivat edelleen segmentoinnin tarkkuutta ja nopeutta. Vuonna 2017 Mark-RCNN ja FC-DenseNet esittivät esineen havaitsemisen ja tiheän ennusteen segmentointitehtäviin.

Vuonna 2018 Panoptic Segmentation, Mask-Lab ja Context Encoding Networks olivat keskiössä, koska nämä lähestymistavat vastasivat esinekohtaisen segmentoinnin tarpeeseen. Vuonna 2019 Panoptic FPN, HRNet ja Criss-Cross Attention esittivät uusia lähestymistapoja esinekohtaiseen segmentointiin.

Vuonna 2020 trendi jatkui Detecto RS:n, Panoptic DeepLab:n, PolarMaskin, CenterMaskin, DC-NAS:n ja Efficient Net + NAS-FPN:n esittelyllä. Lopulta vuonna 2023 meillä on SAM, josta keskustelemme seuraavaksi.

Segment Anything -malli (SAM) – Yleiskäyttöinen kuvasegmentointi

Kuvan lähde

Segment Anything -malli (SAM) on uusi lähestymistapa, joka voi suorittaa sekä interaktiivisia että automaattisia segmentointitehtäviä yhdessä mallissa. Aikaisemmin interaktiivinen segmentointi mahdollisti minkä tahansa objektiluokan segmentoinnin, mutta se vaati, että henkilö ohjasi menetelmää maskia iteratiivisesti tarkentamalla.

Automaattinen segmentointi SAM:ssa mahdollistaa tiettyjen objektiluokkien segmentoinnin, jotka on määritelty etukäteen. Sen kehotteita tukeva käyttöliittymä tekee siitä erittäin joustavan. Tämän seurauksena SAM voi käsitellä laajan valikoiman segmentointitehtäviä sopivilla kehotteilla, kuten napsautuksilla, rajauslaatikoilla ja tekstillä.

SAM on koulutettu monipuoliseen ja havainnolliseen yli 1 miljardin maskin aineistoon, mikä mahdollistaa uusien esineiden ja kuvien tunnistamisen, jotka eivät ole saatavilla koulutusjoukossa. Tämä moderni kehys mahdollistaa laajan vallankumouksen CV-malleissa sovelluksissa kuten itseajavissa autoissa, turvallisuudessa ja lisätyssä todellisuudessa.

SAM voi havaita ja segmentoida itseajavan auton ympärillä olevia kohteita, kuten muita ajoneuvoja, jalankulkijoita ja liikennemerkkejä. Lisätyn todellisuuden tapauksessa SAM voi segmentoida todellisen ympäristön asettaakseen virtuaalisia esineitä sopiviin paikkoihin, luoden siten realistisemman ja viihdyttävämmän käyttökokemuksen.

Kuvasegmentoinnin Haasteet Vuonna 2023

Kuvasegmentoinnin tutkimus ja kehitys tuottavat myös merkittäviä haasteita. Jotkut kuvasegmentoinnin tärkeimmistä haasteista vuonna 2023 ovat seuraavat:

• Aineistojen kasvava monimutkaisuus, erityisesti 3D-kuvasegmentoinnissa
• Tulkittavien syväoppimismallien kehittäminen
• Valvomattomien oppimismallien käyttäminen, jolloin minimoidaan ihmisen väliintulo
• Reaaliaikaisten ja muistitehokkaiden mallien tarve
• 3D-pistepilvien segmentoinnin pullonkaulien poistaminen

Konenäön Tulevaisuus

Maailmanlaajuiset konenäkömarkkinat vaikuttavat useisiin toimialoihin, ja niiden arvon arvioidaan ylittävän $41 miljardia vuoteen 2030 mennessä. Modernit kuvasegmentointitekniikat, kuten Segment Anything -malli, yhdistettynä muihin syväoppimisalgoritmeihin vahvistavat edelleen konenäön asemaa digitaalisessa ympäristössä. Tämän seurauksena näemme tulevaisuudessa vankempia konenäkömalleja ja älykkäitä sovelluksia.

Lisätietoja tekoälystä ja koneoppimisesta löydät Unite.ai -sivustolta – yksi osoite kaikkiin teknologiaan ja sen nykyaikaiseen tilaan liittyviin kysymyksiin.