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英語原文・frontmatter 込みで、Hermes が読み込む実体そのままです(このページの本文は日本語版)。

Clip

目次

学習なしでの画像の分類と、画像と文章での検索を行います。

skill の情報

提供元 追加インストール — hermes skills install official/mlops/clip で導入します
パス optional-skills/mlops/clip
バージョン 1.0.0
作者 Orchestra Research
ライセンス MIT
依存関係 transformers, torch, pillow
対応プラットフォーム linux, macos, windows
タグ Multimodal, CLIP, Vision-Language, Zero-Shot, Image Classification, OpenAI, Image Search, Cross-Modal Retrieval, Content Moderation

参考: SKILL.md 全文

CLIP - Contrastive Language-Image Pre-Training

普通の言葉から画像を読み取る、OpenAI のモデルです。

CLIP が向いているとき

次のようなときに使います:

  • 学習データなしで画像を分類したい
  • 画像と文章がどれくらい合っているかを測りたい
  • 画像を意味で検索したい
  • 内容の判別(性的表現や暴力の検出)をしたい
  • 画像についての質問に答えさせたい
  • 画像から文章、文章から画像へと探したい

数字で見ると:

  • GitHub のスター 25,300 以上
  • 4 億組の画像と文章の組で学習しています
  • ImageNet で、学習なしでも ResNet-50 と同等です
  • MIT ライセンス

他を選んだほうがよいとき:

  • BLIP-2: 説明文の生成が得意です
  • LLaVA: 画像を見ながらの会話ができます
  • Segment Anything: 画像の領域分けができます

すぐ試す

導入

pip install git+https://github.com/openai/CLIP.git
pip install torch torchvision ftfy regex tqdm

学習なしでの分類


from PIL import Image

# Load model
device = "cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu"
model, preprocess = clip.load("ViT-B/32", device=device)

# Load image
image = preprocess(Image.open("photo.jpg")).unsqueeze(0).to(device)

# Define possible labels
text = clip.tokenize(["a dog", "a cat", "a bird", "a car"]).to(device)

# Compute similarity
with torch.no_grad():
    image_features = model.encode_image(image)
    text_features = model.encode_text(text)

    # Cosine similarity
    logits_per_image, logits_per_text = model(image, text)
    probs = logits_per_image.softmax(dim=-1).cpu().numpy()

# Print results
labels = ["a dog", "a cat", "a bird", "a car"]
for label, prob in zip(labels, probs[0]):
    print(f"{label}: {prob:.2%}")

使えるモデル

# Models (sorted by size)
models = [
    "RN50",           # ResNet-50
    "RN101",          # ResNet-101
    "ViT-B/32",       # Vision Transformer (recommended)
    "ViT-B/16",       # Better quality, slower
    "ViT-L/14",       # Best quality, slowest
]

model, preprocess = clip.load("ViT-B/32")
モデル パラメータ数 速さ
RN50 102M 速い 良い
ViT-B/32 151M ふつう より良い
ViT-L/14 428M 遅い いちばん良い

画像と文章の近さを測る

# Compute embeddings
image_features = model.encode_image(image)
text_features = model.encode_text(text)

# Normalize
image_features /= image_features.norm(dim=-1, keepdim=True)
text_features /= text_features.norm(dim=-1, keepdim=True)

# Cosine similarity
similarity = (image_features @ text_features.T).item()
print(f"Similarity: {similarity:.4f}")
# Index images
image_paths = ["img1.jpg", "img2.jpg", "img3.jpg"]
image_embeddings = []

for img_path in image_paths:
    image = preprocess(Image.open(img_path)).unsqueeze(0).to(device)
    with torch.no_grad():
        embedding = model.encode_image(image)
        embedding /= embedding.norm(dim=-1, keepdim=True)
    image_embeddings.append(embedding)

image_embeddings = torch.cat(image_embeddings)

# Search with text query
query = "a sunset over the ocean"
text_input = clip.tokenize([query]).to(device)
with torch.no_grad():
    text_embedding = model.encode_text(text_input)
    text_embedding /= text_embedding.norm(dim=-1, keepdim=True)

# Find most similar images
similarities = (text_embedding @ image_embeddings.T).squeeze(0)
top_k = similarities.topk(3)

for idx, score in zip(top_k.indices, top_k.values):
    print(f"{image_paths[idx]}: {score:.3f}")

内容の判別

# Define categories
categories = [
    "safe for work",
    "not safe for work",
    "violent content",
    "graphic content"
]

text = clip.tokenize(categories).to(device)

# Check image
with torch.no_grad():
    logits_per_image, _ = model(image, text)
    probs = logits_per_image.softmax(dim=-1)

# Get classification
max_idx = probs.argmax().item()
max_prob = probs[0, max_idx].item()

print(f"Category: {categories[max_idx]} ({max_prob:.2%})")

まとめて処理する

# Process multiple images
images = [preprocess(Image.open(f"img{i}.jpg")) for i in range(10)]
images = torch.stack(images).to(device)

with torch.no_grad():
    image_features = model.encode_image(images)
    image_features /= image_features.norm(dim=-1, keepdim=True)

# Batch text
texts = ["a dog", "a cat", "a bird"]
text_tokens = clip.tokenize(texts).to(device)

with torch.no_grad():
    text_features = model.encode_text(text_tokens)
    text_features /= text_features.norm(dim=-1, keepdim=True)

# Similarity matrix (10 images × 3 texts)
similarities = image_features @ text_features.T
print(similarities.shape)  # (10, 3)

ベクトルデータベースと組み合わせる

# Store CLIP embeddings in Chroma/FAISS

client = chromadb.Client()
collection = client.create_collection("image_embeddings")

# Add image embeddings
for img_path, embedding in zip(image_paths, image_embeddings):
    collection.add(
        embeddings=[embedding.cpu().numpy().tolist()],
        metadatas=[{"path": img_path}],
        ids=[img_path]
    )

# Query with text
query = "a sunset"
text_embedding = model.encode_text(clip.tokenize([query]))
results = collection.query(
    query_embeddings=[text_embedding.cpu().numpy().tolist()],
    n_results=5
)

うまくやるこつ

  1. たいていは ViT-B/32 を使う - つり合いが取れています
  2. 埋め込みを正規化する - コサイン類似度には必要です
  3. まとめて処理する - そのほうが効率的です
  4. 埋め込みを取っておく - 作り直すと高くつきます
  5. 説明的なラベルを使う - 学習なしでも当たりやすくなります
  6. GPU をおすすめします - 10〜50 倍速くなります
  7. 画像を前処理する - 用意されている前処理の関数を使います

性能の目安

操作 CPU GPU (V100)
画像の変換 約 200 ミリ秒 約 20 ミリ秒
文章の変換 約 50 ミリ秒 約 5 ミリ秒
近さの計算 <1ms <1ms

苦手なこと

  1. 細かい違いの見分けには向きません - 大まかな分類が得意です
  2. 説明的な文章が要ります - ぼんやりしたラベルでは当たりません
  3. ウェブのデータに引きずられます - データ由来の偏りが出ることがあります
  4. 枠は出せません - 画像全体だけが対象です
  5. 位置の理解は弱いです - 位置や個数の把握は苦手です

参考先

  • GitHub: https://github.com/openai/CLIP ⭐ 25,300+
  • 論文: https://arxiv.org/abs/2103.00020
  • Colab: https://colab.research.google.com/github/openai/clip/
  • ライセンス: MIT