Schemi di dati per eseguire il training di modelli di visione artificiale con Machine Learning automatizzato

SI APPLICA A:Estensione ML dell'interfaccia della riga di comando di Azure v2 (corrente)Python SDK azure-ai-ml v2 (corrente)

Informazioni su come formattare i file JSONL per l'utilizzo dei dati in esperimenti di Machine Learning automatizzati per le attività di visione artificiale durante il training e l'inferenza.

Schema dei dati per il training

AutoML di Azure Machine Learning per le immagini richiede che i dati dell'immagine di input siano preparati in formato JSONL (righe JSON). In questa sezione vengono descritti i formati di dati di input o lo schema per la classificazione di immagini multiclasse, la classificazione di immagini multi-etichetta, il rilevamento degli oggetti e la segmentazione dell'istanza. Verrà inoltre fornito un esempio di file JSON Lines di training o convalida finale.

Classificazione delle immagini (binary/multiclasse)

Formato/schema di dati di input in ogni riga JSON:

{
   "image_url":"azureml://subscriptions/<my-subscription-id>/resourcegroups/<my-resource-group>/workspaces/<my-workspace>/datastores/<my-datastore>/paths/<path_to_image>",
   "image_details":{
      "format":"image_format",
      "width":"image_width",
      "height":"image_height"
   },
   "label":"class_name",
}

Esempio di file JSONL per la classificazione di immagini multiclasse:

{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_01.jpg", "image_details":{"format": "jpg", "width": "400px", "height": "258px"}, "label": "can"}
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_02.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "397px", "height": "296px"}, "label": "milk_bottle"}
.
.
.
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_n.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "1024px", "height": "768px"}, "label": "water_bottle"}

Classificazione delle immagini con più etichette

Di seguito è riportato un esempio di formato/schema di dati di input in ogni riga JSON per la classificazione delle immagini.

{
   "image_url":"azureml://subscriptions/<my-subscription-id>/resourcegroups/<my-resource-group>/workspaces/<my-workspace>/datastores/<my-datastore>/paths/<path_to_image>",
   "image_details":{
      "format":"image_format",
      "width":"image_width",
      "height":"image_height"
   },
   "label":[
      "class_name_1",
      "class_name_2",
      "class_name_3",
      "...",
      "class_name_n"
        
   ]
}

Esempio di file JSONL per Classificazione immagini con più etichette:

{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_01.jpg", "image_details":{"format": "jpg", "width": "400px", "height": "258px"}, "label": ["can"]}
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_02.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "397px", "height": "296px"}, "label": ["can","milk_bottle"]}
.
.
.
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_n.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "1024px", "height": "768px"}, "label": ["carton","milk_bottle","water_bottle"]}

Rilevamento oggetti

Di seguito è riportato un file JSONL di esempio per il rilevamento degli oggetti.

{
   "image_url":"azureml://subscriptions/<my-subscription-id>/resourcegroups/<my-resource-group>/workspaces/<my-workspace>/datastores/<my-datastore>/paths/<path_to_image>",
   "image_details":{
      "format":"image_format",
      "width":"image_width",
      "height":"image_height"
   },
   "label":[
      {
         "label":"class_name_1",
         "topX":"xmin/width",
         "topY":"ymin/height",
         "bottomX":"xmax/width",
         "bottomY":"ymax/height",
         "isCrowd":"isCrowd"
      },
      {
         "label":"class_name_2",
         "topX":"xmin/width",
         "topY":"ymin/height",
         "bottomX":"xmax/width",
         "bottomY":"ymax/height",
         "isCrowd":"isCrowd"
      },
      "..."
   ]
}

Qui

• xmin = x coordinata dell'angolo superiore sinistro del rettangolo di selezione
• ymin = coordinata y dell'angolo superiore sinistro del rettangolo di selezione
• xmax = x coordinata dell'angolo inferiore destro del rettangolo di selezione
• ymax = coordinata y dell'angolo inferiore destro del rettangolo di selezione

Esempio di file JSONL per il rilevamento degli oggetti:

{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_01.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "can", "topX": 0.260, "topY": 0.406, "bottomX": 0.735, "bottomY": 0.701, "isCrowd": 0}]}
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_02.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "carton", "topX": 0.172, "topY": 0.153, "bottomX": 0.432, "bottomY": 0.659, "isCrowd": 0}, {"label": "milk_bottle", "topX": 0.300, "topY": 0.566, "bottomX": 0.891, "bottomY": 0.735, "isCrowd": 0}]}
.
.
.
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_n.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "carton", "topX": 0.0180, "topY": 0.297, "bottomX": 0.380, "bottomY": 0.836, "isCrowd": 0}, {"label": "milk_bottle", "topX": 0.454, "topY": 0.348, "bottomX": 0.613, "bottomY": 0.683, "isCrowd": 0}, {"label": "water_bottle", "topX": 0.667, "topY": 0.279, "bottomX": 0.841, "bottomY": 0.615, "isCrowd": 0}]}

Segmentazione istanza

Ad esempio, machine learning automatizzato supporta solo il poligono come input e output, senza maschere.

Di seguito è riportato un file JSONL di esempio, ad esempio la segmentazione.

{
   "image_url":"azureml://subscriptions/<my-subscription-id>/resourcegroups/<my-resource-group>/workspaces/<my-workspace>/datastores/<my-datastore>/paths/<path_to_image>",
   "image_details":{
      "format":"image_format",
      "width":"image_width",
      "height":"image_height"
   },
   "label":[
      {
         "label":"class_name",
         "isCrowd":"isCrowd",
         "polygon":[["x1", "y1", "x2", "y2", "x3", "y3", "...", "xn", "yn"]]
      }
   ]
}

Esempio di un file JSONL per la segmentazione dell'istanza:

{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_01.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "can", "isCrowd": 0, "polygon": [[0.577, 0.689, 0.567, 0.689, 0.559, 0.686, 0.380, 0.593, 0.304, 0.555, 0.294, 0.545, 0.290, 0.534, 0.274, 0.512, 0.2705, 0.496, 0.270, 0.478, 0.284, 0.453, 0.308, 0.432, 0.326, 0.423, 0.356, 0.415, 0.418, 0.417, 0.635, 0.493, 0.683, 0.507, 0.701, 0.518, 0.709, 0.528, 0.713, 0.545, 0.719, 0.554, 0.719, 0.579, 0.713, 0.597, 0.697, 0.621, 0.695, 0.629, 0.631, 0.678, 0.619, 0.683, 0.595, 0.683, 0.577, 0.689]]}]}
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_02.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "carton", "isCrowd": 0, "polygon": [[0.240, 0.65, 0.234, 0.654, 0.230, 0.647, 0.210, 0.512, 0.202, 0.403, 0.182, 0.267, 0.184, 0.243, 0.180, 0.166, 0.186, 0.159, 0.198, 0.156, 0.396, 0.162, 0.408, 0.169, 0.406, 0.217, 0.414, 0.249, 0.422, 0.262, 0.422, 0.569, 0.342, 0.569, 0.334, 0.572, 0.320, 0.585, 0.308, 0.624, 0.306, 0.648, 0.240, 0.657]]}, {"label": "milk_bottle",  "isCrowd": 0, "polygon": [[0.675, 0.732, 0.635, 0.731, 0.621, 0.725, 0.573, 0.717, 0.516, 0.717, 0.505, 0.720, 0.462, 0.722, 0.438, 0.719, 0.396, 0.719, 0.358, 0.714, 0.334, 0.714, 0.322, 0.711, 0.312, 0.701, 0.306, 0.687, 0.304, 0.663, 0.308, 0.630, 0.320, 0.596, 0.32, 0.588, 0.326, 0.579]]}]}
.
.
.
{"image_url": "azureml://subscriptions/my-subscription-id/resourcegroups/my-resource-group/workspaces/my-workspace/datastores/my-datastore/paths/image_data/Image_n.jpg", "image_details": {"format": "jpg", "width": "499px", "height": "666px"}, "label": [{"label": "water_bottle", "isCrowd": 0, "polygon": [[0.334, 0.626, 0.304, 0.621, 0.254, 0.603, 0.164, 0.605, 0.158, 0.602, 0.146, 0.602, 0.142, 0.608, 0.094, 0.612, 0.084, 0.599, 0.080, 0.585, 0.080, 0.539, 0.082, 0.536, 0.092, 0.533, 0.126, 0.530, 0.132, 0.533, 0.144, 0.533, 0.162, 0.525, 0.172, 0.525, 0.186, 0.521, 0.196, 0.521 ]]}, {"label": "milk_bottle", "isCrowd": 0, "polygon": [[0.392, 0.773, 0.380, 0.732, 0.379, 0.767, 0.367, 0.755, 0.362, 0.735, 0.362, 0.714, 0.352, 0.644, 0.352, 0.611, 0.362, 0.597, 0.40, 0.593, 0.444,  0.494, 0.588, 0.515, 0.585, 0.621, 0.588, 0.671, 0.582, 0.713, 0.572, 0.753 ]]}]}

Schema dei dati per l'assegnazione dei punteggi online

In questa sezione viene illustrato il formato dei dati di input necessario per eseguire stime usando un modello distribuito.

Formato di input

Il codice JSON seguente è il formato di input necessario per generare stime su qualsiasi attività usando un endpoint del modello specifico dell'attività.

{
   "input_data": {
      "columns": [
         "image"
      ],
      "data": [
         "image_in_base64_string_format"
      ]
   }
}

Questo json è un dizionario con chiave input_data esterna e chiavi columnsinterne, data come descritto nella tabella seguente. L'endpoint accetta una stringa JSON nel formato precedente e la converte in un dataframe di esempi richiesti dallo script di assegnazione dei punteggi. Ogni immagine di input nella request_json["input_data"]["data"] sezione del json è una stringa con codifica Base64.

Dopo aver distribuito il modello mlflow, è possibile usare il frammento di codice seguente per ottenere stime per tutte le attività.

# Create request json
import base64

sample_image = os.path.join(dataset_dir, "images", "1.jpg")


def read_image(image_path):
    with open(image_path, "rb") as f:
        return f.read()


request_json = {
    "input_data": {
        "columns": ["image"],
        "data": [base64.encodebytes(read_image(sample_image)).decode("utf-8")],
    }
}

import json

request_file_name = "sample_request_data.json"

with open(request_file_name, "w") as request_file:
    json.dump(request_json, request_file)

resp = ml_client.online_endpoints.invoke(
    endpoint_name=online_endpoint_name,
    deployment_name=deployment.name,
    request_file=request_file_name,
)

Formato di output

Le stime effettuate sugli endpoint del modello seguono una struttura diversa a seconda del tipo di attività. In questa sezione vengono esaminati i formati di dati di output per attività di segmentazione di immagini multiclasse, classificazione di immagini con più etichette, rilevamento oggetti e segmentazione dell'istanza.

Gli schemi seguenti sono applicabili quando la richiesta di input contiene un'immagine.

Classificazione delle immagini (binary/multiclasse)

L'endpoint per la classificazione delle immagini restituisce tutte le etichette nel set di dati e i relativi punteggi di probabilità per l'immagine di input nel formato seguente. visualizations e attributions sono correlati alla spiegazione e quando la richiesta è solo per l'assegnazione dei punteggi, queste chiavi non verranno incluse nell'output. Per altre informazioni sull'input di spiegazione e sullo schema di output per la classificazione delle immagini, vedere la sezione spiegabilità per la classificazione delle immagini.

[
   {
      "probs": [
         2.098e-06,
         4.783e-08,
         0.999,
         8.637e-06
      ],
      "labels": [
         "can",
         "carton",
         "milk_bottle",
         "water_bottle"
      ]
   }
]

Classificazione delle immagini con più etichette

Per la classificazione delle immagini con più etichette, l'endpoint del modello restituisce le etichette e le relative probabilità. visualizations e attributions sono correlati alla spiegazione e quando la richiesta è solo per l'assegnazione dei punteggi, queste chiavi non verranno incluse nell'output. Per altre informazioni sull'input di spiegazione e sullo schema di output per la classificazione con più etichette, vedere la sezione spiegabilità per la classificazione di immagini con più etichette.

[
   {
      "probs": [
         0.997,
         0.960,
         0.982,
         0.025
      ],
      "labels": [
         "can",
         "carton",
         "milk_bottle",
         "water_bottle"
      ]
   }
]

Rilevamento oggetti

Il modello di rilevamento oggetti restituisce più caselle con le coordinate in alto a sinistra e in basso a destra insieme all'etichetta della casella e al punteggio di attendibilità.

[
   {
      "boxes": [
         {
            "box": {
               "topX": 0.224,
               "topY": 0.285,
               "bottomX": 0.399,
               "bottomY": 0.620
            },
            "label": "milk_bottle",
            "score": 0.937
         },
         {
            "box": {
               "topX": 0.664,
               "topY": 0.484,
               "bottomX": 0.959,
               "bottomY": 0.812
            },
            "label": "can",
            "score": 0.891
         },
         {
            "box": {
               "topX": 0.423,
               "topY": 0.253,
               "bottomX": 0.632,
               "bottomY": 0.725
            },
            "label": "water_bottle",
            "score": 0.876
         }
      ]
   }
]

Segmentazione istanza

Nella segmentazione dell'istanza, l'output è costituito da più caselle con le relative coordinate in alto a sinistra e in basso a destra, etichette, punteggi di attendibilità e poligoni (non maschere). In questo caso, i valori del poligono si trovano nello stesso formato illustrato nella sezione schema.

[
    {
       "boxes": [
          {
             "box": {
                "topX": 0.679,
                "topY": 0.491,
                "bottomX": 0.926,
                "bottomY": 0.810
             },
             "label": "can",
             "score": 0.992,
             "polygon": [
                [
                   0.82, 0.811, 0.771, 0.810, 0.758, 0.805, 0.741, 0.797, 0.735, 0.791, 0.718, 0.785, 0.715, 0.778, 0.706, 0.775, 0.696, 0.758, 0.695, 0.717, 0.698, 0.567, 0.705, 0.552, 0.706, 0.540, 0.725, 0.520, 0.735, 0.505, 0.745, 0.502, 0.755, 0.493
                ]
             ]
          },
          {
             "box": {
                "topX": 0.220,
                "topY": 0.298,
                "bottomX": 0.397,
                "bottomY": 0.601
             },
             "label": "milk_bottle",
             "score": 0.989,
             "polygon": [
                [
                   0.365, 0.602, 0.273, 0.602, 0.26, 0.595, 0.263, 0.588, 0.251, 0.546, 0.248, 0.501, 0.25, 0.485, 0.246, 0.478, 0.245, 0.463, 0.233, 0.442, 0.231, 0.43, 0.226, 0.423, 0.226, 0.408, 0.234, 0.385, 0.241, 0.371, 0.238, 0.345, 0.234, 0.335, 0.233, 0.325, 0.24, 0.305, 0.586, 0.38, 0.592, 0.375, 0.598, 0.365
                ]
             ]
          },
          {
             "box": {
                "topX": 0.433,
                "topY": 0.280,
                "bottomX": 0.621,
                "bottomY": 0.679
             },
             "label": "water_bottle",
             "score": 0.988,
             "polygon": [
                [
                   0.576, 0.680, 0.501, 0.680, 0.475, 0.675, 0.460, 0.625, 0.445, 0.630, 0.443, 0.572, 0.440, 0.560, 0.435, 0.515, 0.431, 0.501, 0.431, 0.433, 0.433, 0.426, 0.445, 0.417, 0.456, 0.407, 0.465, 0.381, 0.468, 0.327, 0.471, 0.318
                ]
             ]
          }
       ]
    }
]

Formato dei dati per l'assegnazione dei punteggi e la spiegazione online (XAI)

In questa sezione viene illustrato il formato dei dati di input necessario per eseguire stime e generare spiegazioni per la classe o le classi stimate usando un modello distribuito. Non è necessaria una distribuzione separata per la spiegazione. Lo stesso endpoint per l'assegnazione dei punteggi online può essere utilizzato per generare spiegazioni. È sufficiente passare alcuni parametri aggiuntivi correlati alla spiegazione nello schema di input e ottenere visualizzazioni di spiegazioni e/o matrici di punteggio di attribuzione (spiegazioni a livello di pixel).

Metodi di spiegazione supportati:

• XRAI (xrai)
• Integrated Gradients (integrated_gradients)
• Guided GradCAM (guided_gradcam)
• Guided BackPropagation (guided_backprop)

Formato di input (XAI)

I formati di input seguenti sono supportati per generare stime e spiegazioni su qualsiasi attività di classificazione usando l'endpoint del modello specifico dell'attività. Dopo aver distribuito il modello, è possibile usare lo schema seguente per ottenere stime e spiegazioni.

{
   "input_data": {
      "columns": ["image"],
      "data": [json.dumps({"image_base64": "image_in_base64_string_format", 
                           "model_explainability": True,
                           "xai_parameters": {}
                         })
      ]
   }
}

Insieme all'immagine, sono necessari due parametri aggiuntivi (model_explainability e xai_parameters) nello schema di input per generare spiegazioni.

La tabella seguente descrive gli schemi supportati per la spiegazione.

Ogni immagine di input in request_json, definita nel codice seguente, è una stringa con codifica Base64 aggiunta all'elenco request_json["input_data"]["data"]:

import base64
import json
# Get the details for online endpoint
endpoint = ml_client.online_endpoints.get(name=online_endpoint_name)

sample_image = "./test_image.jpg"

# Define explainability (XAI) parameters
model_explainability = True
xai_parameters = {"xai_algorithm": "xrai",
                  "visualizations": True,
                  "attributions": False}

def read_image(image_path):
    with open(image_path, "rb") as f:
        return f.read()

# Create request json
request_json = {

    "input_data": {
        "columns": ["image"],
        "data": [json.dumps({"image_base64": base64.encodebytes(read_image(sample_image)).decode("utf-8"),
                             "model_explainability": model_explainability,
                             "xai_parameters": xai_parameters})],
    }
}

request_file_name = "sample_request_data.json"

with open(request_file_name, "w") as request_file:
    json.dump(request_json, request_file)

resp = ml_client.online_endpoints.invoke(
    endpoint_name=online_endpoint_name,
    deployment_name=deployment.name,
    request_file=request_file_name,
)
predictions = json.loads(resp)

Formato di output (XAI)

Le stime eseguite sugli endpoint del modello seguono uno schema diverso a seconda del tipo di attività. In questa sezione vengono descritti i formati di dati di output per le attività di classificazione di immagini multiclasse con più etichette.

Gli schemi seguenti vengono definiti per il caso di due immagini di input.

Classificazione delle immagini (binary/multiclasse)

Lo schema di output è uguale a quello descritto in precedenza , ad eccezione del fatto che visualizations e attributions i valori delle chiavi sono inclusi, se queste chiavi sono state impostate True su nella richiesta.

Se model_explainability, visualizations, attributions sono impostati su True nella richiesta di input, l'output avrà visualizations e attributions. Per altre informazioni su questi parametri, vedere la tabella seguente. Le visualizzazioni e le attribuzioni vengono generate in base a una classe con il punteggio di probabilità più alto.

[
    {
       "probs": [
          0.006,
          9.345e-05,
          0.992,
          0.003
       ],
       "labels": [
          "can",
          "carton",
          "milk_bottle",
          "water_bottle"
       ],
       "visualizations": "iVBORw0KGgoAAAAN.....",
       "attributions": [[[-4.2969e-04, -1.3090e-03,  7.7791e-04,  ...,  2.6677e-04,
                          -5.5195e-03,  1.7989e-03],
                          .
                          .
                          .
                         [-5.8236e-03, -7.9108e-04, -2.6963e-03,  ...,  2.6517e-03,
                           1.2546e-03,  6.6507e-04]]]
    }
]

Classificazione delle immagini con più etichette

L'unica differenza nello schema di output della classificazione con più etichette rispetto alla classificazione multiclasse è che in ogni immagine possono essere presenti più classi per cui è possibile generare spiegazioni. Quindi, visualizations è l'elenco delle stringhe di immagine base64 ed attributions è l'elenco dei punteggi di attribuzione per ogni classe selezionata in base a confidence_score_threshold_multilabel (il valore predefinito è 0,5).

Se model_explainability, visualizations, attributions sono impostati su True nella richiesta di input, l'output avrà visualizations e attributions. Per altre informazioni su questi parametri, vedere la tabella seguente. Le visualizzazioni e le attribuzioni vengono generate su tutte le classi con il punteggio di probabilità maggiore o uguale a confidence_score_threshold_multilabel.

[
    {
       "probs": [
          0.994,
          0.994,
          0.843,
          0.166
       ],
       "labels": [
          "can",
          "carton",
          "milk_bottle",
          "water_bottle"
       ],
       "visualizations": ["iVBORw0KGgoAAAAN.....", "iVBORw0KGgoAAAAN......", .....],
       "attributions": [
                        [[[-4.2969e-04, -1.3090e-03,  7.7791e-04,  ...,  2.6677e-04,
                           -5.5195e-03,  1.7989e-03],
                           .
                           .
                           .
                          [-5.8236e-03, -7.9108e-04, -2.6963e-03,  ...,  2.6517e-03,
                            1.2546e-03,  6.6507e-04]]],
                        .
                        .
                        .
                       ]
    }
]

Rilevamento oggetti

Segmentazione istanza

Passaggi successivi

• Informazioni su come preparare i dati per il training di modelli di visione artificiale con Machine Learning automatizzato.
• Configurare le attività di visione artificiale in AutoML
• Esercitazione: eseguire il training di un modello di rilevamento oggetti con AutoML e Python.