学習ロードマップ

コンピュータビジョン入門

画像処理の基礎から CNN・物体検出・拡散モデルまで、OpenCV と深層学習を往復しながら 5 冊で現場投入できる視覚 AI 力を積む。

Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ OpenCVではじめよう ディープラーニングによる画像認識 物体・画像認識と時系列データ処理入門 [TensorFlow2/PyTorch対応第2版] NumPy/TensorFlow2(Keras)/PyTorchによる実装ディープラーニング 直感 生成AI : ハンズオンで動かして学ぶ拡散モデル入門 コンピュータビジョン最前線 Summer 2023
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このロードマップが扱うもの

- Python - OpenCV () -

このロードマップの全体像

対象読者

  • Python は書けるが、画像を扱うコードには手を出したことがない機械学習初学者
  • OpenCV を触ったことはあるが、フィルタリングから先(認識・検出)に進めずにいるエンジニア
  • 画像認識モデルを業務で扱うようになり、理論と実装を一度棚卸ししたいデータサイエンティスト

5 冊で到達する状態

  • 画像を配列として扱う感覚を持ち、前処理・特徴抽出・評価指標を言語化できる
  • CNN / ResNet / U-Net など主要アーキテクチャの役割と使い分けを説明できる
  • 物体検出・セグメンテーション・時系列処理を PyTorch / TensorFlow で実装できる
  • OpenCV と深層学習 API を組み合わせ、実アプリのパイプラインを設計できる
  • 拡散モデルや CLIP など、近年の研究動向を自分の仕事の文脈に結び付けられる

進め方のヒント

  • 1 冊目で画像処理と認識の語彙を揃え、2 冊目で OpenCV の DNN モジュールを通して現代的な検出タスクに触れる
  • 3 冊目の写経は必ず手元で学習を回し、損失と精度の挙動を観察する時間を確保する
  • 4 冊目は拡散モデルと Stable Diffusion を手を動かして実装し、5 冊目で最新動向(拡散モデル / CLIP)を俯瞰して視野を広げる

ロードマップ

5 つのステップで読み進める

  1. 01
    ステップ 01 Python で画像認識の地図を描く起点
    Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ
  2. 02
    ステップ 02 OpenCV で物体検出まで体験する
    OpenCVではじめよう ディープラーニングによる画像認識
  3. 03
    ステップ 03 TF2/PyTorch で CNN を自力実装
    物体・画像認識と時系列データ処理入門 [TensorFlow2/PyTorch対応第2版] NumPy/TensorFlow2(Keras)/PyTorchによる実装ディープラーニング
  4. 04
    ステップ 04 拡散モデルと Stable Diffusion を実装で体得
    直感 生成AI : ハンズオンで動かして学ぶ拡散モデル入門
  5. 05
    ステップ 05 拡散モデルと CLIP の最前線を掴む
    コンピュータビジョン最前線 Summer 2023

第 1 章

Python で画像認識の地図を描く起点

  1. Python で画像認識の地図を描く起点

    画像処理と機械学習の橋渡しを一冊で通す入門書。ロードマップの最初で前処理・特徴量・評価指標の語彙を揃える。

    Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ
    この章の 1 冊 Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ

    前処理から物体検出・セグメンテーションまでをPythonで実装して学ぶ

    この本で身につくこと
    • 画像前処理(リサイズ・正規化・データ拡張)の実装パターンと効果の違いを理解できる
    • 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)の構造と分類タスクへの適用方法を実装レベルで習得できる
    • Vision Transformer(ViT)を用いた画像分類の実装と、CNNとの使い分けの判断軸が身につく
    • COCO形式のデータセットを使った物体検出モデルの学習・評価フローを理解できる

    想定読者: 機械学習の基礎を持ち、画像データを対象としたモデル構築に踏み出したいエンジニアや学生

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  2. OpenCV で物体検出まで体験する

    OpenCV の DNN モジュール経由で現代的な物体検出・顔認識に触れる実装書。ライブラリの勘所と推論パイプラインを掴む位置付け。

    OpenCVではじめよう ディープラーニングによる画像認識
    この章の 1 冊 OpenCVではじめよう ディープラーニングによる画像認識

    OpenCV の dnn モジュールで画像認識タスクを実装できるようにする

    この本で身につくこと
    • OpenCV の基本モジュール(core / imgproc / imgcodecs / videoio)を使った画像・動画処理の実装方法
    • dnn モジュールを用いた推論パイプラインの構築手順(モデルロード → 前処理 → 推論 → 後処理)
    • 顔検出・物体検出・画像分類・セグメンテーション・テキスト認識・キーポイント検出の各タスクを dnn モジュールで実装する方法
    • ディープラーニング手法と従来の画像処理手法の使い分け判断軸を得ること

    想定読者: Python の基礎を持ち、コンピュータビジョンや画像処理を実務・研究で始めたいエンジニア・研究者

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  3. TF2/PyTorch で CNN を自力実装

    NumPy から TensorFlow2・PyTorch までを段階的に写経し、CNN と時系列処理を両輪で学ぶ中核本。理論と実装の行き来を身体化する。

    物体・画像認識と時系列データ処理入門 [TensorFlow2/PyTorch対応第2版] NumPy/TensorFlow2(Keras)/PyTorchによる実装ディープラーニング
    この章の 1 冊 物体・画像認識と時系列データ処理入門 [TensorFlow2/PyTorch対応第2版] NumPy/TensorFlow2(Keras)/PyTorchによる実装ディープラーニング

    CNN・RNN・転移学習をNumPy/TF2/PyTorchの3実装で習得する

    この本で身につくこと
    • NumPy・TensorFlow2(Keras)・PyTorchの3フレームワークで同一タスクを実装し、各APIの設計思想の違いを体感できる
    • 畳み込みニューラルネットワーク(CNN)の構造とプーリング・ドロップアウトの役割を実装レベルで理解できる
    • CIFAR-10でデータ拡張を組み合わせ、90%精度に到達するモデルを自力で構築できる
    • VGG16などの事前学習済みモデルを用いた転移学習・ファインチューニングを実施できる

    想定読者: Pythonの基礎はあるがディープラーニングは未経験で、画像認識・時系列処理を手を動かしながら学びたい入門者

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  4. 拡散モデルと Stable Diffusion を実装で体得

    Transformer の Attention と拡散モデルの逆拡散過程をコードで動かし、Stable Diffusion(CLIP テキストエンコーダ接続)まで自作する。生成系 CV の中核を、ライブラリ依存ではなく仕組みから掴む到達直前段。

    直感 生成AI : ハンズオンで動かして学ぶ拡散モデル入門
    この章の 1 冊 直感 生成AI : ハンズオンで動かして学ぶ拡散モデル入門

    TransformerとStable Diffusionをコードで動かしながら生成AIの仕組みを体得する

    この本で身につくこと
    • TransformerのAttention機構とDiffusionモデルの逆拡散プロセスを、実際にコードを動かしながら説明できるようになる
    • HuggingFace DiffusersおよびTransformersライブラリを使って、テキスト・画像・音声の生成パイプラインを自分で構築できる
    • Stable Diffusionの条件付き生成(テキストプロンプト→画像)の仕組みと、CLIPテキストエンコーダとの接続を理解できる
    • 言語モデルおよびStable Diffusionへのファインチューニング(LoRA等)を実施できる

    想定読者: Pythonの基礎があり、生成AIをブラックボックスとして使うだけでなく、モデルの仕組みと実装を理解したいエンジニアや研究者

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  5. 拡散モデルと CLIP の最前線を掴む

    拡散モデルや CLIP など最新研究のサーベイ。実装力の次段として、論文ベースの動向を自分の現場テーマに接続するための到達点。

    コンピュータビジョン最前線 Summer 2023
    この章の 1 冊 コンピュータビジョン最前線 Summer 2023

    拡散モデル・CLIPからジェスチャー生成まで CV 研究の最前線を縦断する

    この本で身につくこと
    • 拡散モデルの基本原理・条件付き生成への拡張・推論高速化手法と、学習を深めるための厳選リソースを把握できる
    • OpenAI が提案した CLIP の仕組みと、各種下流タスクへの応用戦略を理解できる
    • CNN 不要な Transformer ベースの画像キャプション生成手法 GRIT の設計思想と、高速化の工夫を解説できる
    • ジェスチャー動作生成の主要手法(DisCo / BEAT)を分類軸とともに整理し、残課題を説明できる

    想定読者: コンピュータビジョン研究者・大学院生、および深層学習を用いた画像・映像処理の実装経験を持つエンジニア

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この道で読む 5 冊(購入)

読む順に並べています。まずは1冊目から始めましょう。

まず読む1冊
Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ
Pythonで学ぶ画像認識 機械学習実践シリーズ

画像処理と機械学習の橋渡しを一冊で通す入門書。ロードマップの最初で前処理・特徴量・評価指標の語彙を揃える。

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