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SAS Viya:Python API向けパッケージ:DLPyの最新版1.1拡張機能とは

SAS Viyaのディープラーニング機能をPythonから利用するためのハイレベルAPIパッケージの最新版であるDLPy1.1では、主にCNN(Convolutional Neural Network)に関連する機能が拡張されています。 主な拡張機能: ・新たに3つのネットワーク構造に対応 【U-Net】 元々は、医療用画像のセグメンテーション向けに開発されたネットワークです。 (出典:https://lmb.informatik.uni-freiburg.de/people/ronneber/u-net/) 【MobileNet】 モバイル端末のようなリソースの少ない環境でも、畳み込み計算を分割(Depthwise Separable Convolution)することで、軽快に、素早く、そして精度の高い結果を得ることができると言われているネットワークです。 左が一般的な畳み込み構造。右が、MobileNetの構造。(出典:https://arxiv.org/pdf/1704.04861.pdf) 【ShuffleNet】 MobileNet同様に軽量軽快なネットワークですが、MobileNetでの畳み込みの分割に加えて、その名の通り、チャンネルをシャッフルしてチャンネル間での畳み込みを行い、特徴抽出を効率化するネットワーク構造です。 (出典:https://arxiv.org/pdf/1707.01083.pdf) ・上記ネットワーク構造に伴う、畳み込み層機能の拡張 【transpose convolution(転置畳み込み)】 Deconvolution(逆畳み込み)とも言われ、元となる画像に0 paddingして拡大してから畳み込む手法です。(上記U-Netに関連) 【group convolution(グループ化畳み込み)】 入力層をチャンネル方向にグループ分割して、グループごとに畳み込みを行い、最後に結合して出力する手法です。分割することで計算量を小さくすることができます。(上記MobileNet、ShuffleNetに関連) ・画像解析手法の拡張 【物体検出(Object Detection)手法にFaster R-CNNを追加】 R-CNNからFast R-CNN、そしてFaster R-CNNへと処理時間の短縮と精度向上が図られ進化してきているアルゴリズムです。 (出典:https://arxiv.org/pdf/1506.01497.pdf) DLPyの従来版からサポートしているYOLOに比べると処理時間はかかりますが、より高い精度を得ることができます。 【新たにセグメンテーション(Semantic Segmentation)に対応】 セグメンテーションは、画像中に存在する複数の物体や領域に対して、ピクセルレベルで推定する問題です。画像を入力すると、各画素に対して識別結果が付与された画像を出力します。一般的には、 Nクラスのセグメンテーションモデルは、Nチャンネルの出力画像を出力し、各チャンネルの画素値は各クラスの確率を表します。(上記U-Netに関連) 以上のように、PythonユーザーがDLPyを通して活用することができる、SAS Viyaのディープラーニング(CNN)機能が拡張されています。 ※DLPyの詳細に関しては、Githubサイトでご覧いただけます。 ※Enterprise Open Analytics Platform 「SAS Viya」 を知りたいなら「特設サイト」へGO!

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DLPyを使用した、ディープラーニングのfunctional APIモデル構築

SAS Viyaの分析機能をPythonから利用するためのハイレベルAPIパッケージであるDLPyでは、kerasと同等の簡潔なコーディングで、複雑な画像処理やディープラーニングを実行することができます。 そして、DLPyでは、kerasと同様に、2つの手法でディープラーニングのモデルを構築することができます。 Sequential modelとfunctional API modelです。 Sequentialとは、その名の通り、レイヤーを順序通りに積み重ねて、順序通りに実行していくモデルです。 以下は、DLPyを用いて、PythonからSAS Viyaのディープラーニング機能を使用して画像分類向けsequential modelのネットワークを定義している例です。 In [10]: model1 = Sequential(sess, model_table='Simple_CNN') model1.add(InputLayer(3, 224, 224, offsets=tr_img.channel_means)) model1.add(Conv2d(8, 7)) model1.add(Pooling(2)) model1.add(Conv2d(8, 7)) model1.add(Pooling(2)) model1.add(Dense(16)) model1.add(OutputLayer(act='softmax', n=2)) In [11]: model1.print_summary() Out[11]: In [12]: model1.plot_network() Out[12]: 一方、functional APIは、sequentialでは、表現することが難しい、より複雑な構造のモデルを構築する際に利用されます。 以下は、kerasの公式サイトに記載されている文面です。 “functional APIは,複数の出力があるモデルや有向非巡回グラフ,共有レイヤーを持ったモデルなどの複雑なモデルを定義するためのインターフェースです.” そして、DLPyでは、kerasと同様にsequential modelだけでなく、functional API modelの構築も可能になっています。 以下はその一例として、複数の入力と出力を持つような画像分類のためのディープラーニングモデルのネットワーク例です。 まず、テンソルオブジェクトを返すInput()によって、2つのテンソル、グレースケール画像とカラー(RGB)画像、を定義します。 グレースケール画像は2つの畳み込み層に送り込まれます。カラー画像はそれらとは別の畳み込み層に送り込まれます。

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Makoto Unemi (畝見 真) 0
SAS Viya:Python API向けパッケージ:DLPyの最新版1.0拡張機能概要紹介

SASでは、従来からオープン・AIプラットフォームであるSAS Viyaの機能をPythonから効率的に活用いただくためのハイレベルなPython向けAPIパッケージであるDLPyを提供してきました。 従来のDLPyは、Viya3.3以降のディープラーニング(CNN)と画像処理(image action set)のために作成された、Python API向けハイレベルパッケージです。 DLPyではKerasに似たAPIを提供し、より簡潔なコーディングで高度な画像処理やCNNモデリングが可能でした。 そして、この度、このDLPyが大幅に機能拡張されました。 最新版DLPy1.0では、以下の機能が拡張されています。 ■ 従来からの画像データに加え、テキスト、オーディオ、そして時系列データを解析可能 ■ 新たなAPIの提供: ・ RNN に基づくタスク: テキスト分類、テキスト生成、そして 系列ラベリング(sequence labeling) ・ 一般物体検出(Object Detection) ・ 時系列処理とモデリング ・ オーディオファイルの処理と音声認識モデル生成 ■ 事前定義ネットワーク(DenseNet, DarkNet, Inception, and Yolo)の追加 ■ データビジュアライゼーションとメタデータハンドリングの拡張 今回はこれらの拡張機能の中から「一般物体検出(Object Detection)」機能を覗いてみましょう。 SAS Viyaでは従来から画像分類(資料画像1.の左から2番目:Classification)は可能でした。例えば、画像に映っている物体が「猫」なのか「犬」なのかを認識・分類するものです。 これに加えて、DLPy1.0では、一般物体検出(資料画像1.の左から3番目:Object Detection)が可能になりました。 資料画像1. (引用:Fei-Fei Li & Justin Johnson & Serena Yeung’s Lecture