JP2021504864A - ニューラルネットワークを使用してサンプルを特徴付けるための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
- 画像のピクセルNの複数の座標(x,y)、および複数の取得Neに対して、前記スペクトル画像からの観測パラメータの値D(Nx,Ny,Ne)の少なくとも1つのボリュームを生成することと、
- データD(Nx,Ny,Ne)の前記ボリュームから入力データD'x,y(Ne)の少なくとも1つのセットを抽出することであって、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得Neにおける所与の座標のピクセルに対して、これらの入力データが観測パラメータの値に対応することと、
- 特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、入力データを使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワーク、および特にネットワークの少なくとも1つのレイヤをトレーニングすることと、
- 複数のクラスへの入力データの分類を実行するために、ニューラルネットワークによって抽出された前記少なくとも1つの特徴を使用することであって、各クラスが、特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴を表す、使用することとからなるステップを備える。
・仮想的なサンプルのモデルの、コンピュータによるシミュレーション/作成によって生成された「仮想スペクトル画像」、
・人によって人工的に作成された「仮想自然画像」(動物、物体、植物、または人間の画像)(コンピュータによって手を加えられた写真、少なくとも部分的にAIによって作成された写真など)などの、
人によって人工的に作成された画像を使用して、あらかじめトレーニングされ得る。
様々な取得は、特に赤外線サーモグラフィの場合には、既定の取得期間の中の異なる取得時間に対応し得る。
好ましくは、使用されるスペクトル画像は、赤外線サーモグラフィによって取得される熱画像であり、観測パラメータは、サンプルの温度である。
本発明のいくつかの変形形態では、ニューラルネットワークは、好ましくは、仮想的なサンプルの数学的モデルの、コンピュータによるシミュレーション/作成から取得された仮想スペクトル画像を介して、仮想画像を使用してトレーニングされる。
T(x,y,t)=F[QE(x,y,t);PS;PR;ER;t;…] (EQM)
を有する一般化方程式EQMを実施し、関数Fは、とりわけ、少なくとも以下のものに依存する。
・QE:平面座標(x,y)の所与のボクセルの中に堆積したエネルギーの量。この値により、理想的な熱励起手段(たとえば、フラッシュランプ)によって被覆物の中に堆積したエネルギーの分布がシミュレートされることが可能になる。有利なことに、問題は、LRIDQEと呼ばれる「ディラック」インパルス応答である。しかしながら、他の理想的なインパルス応答の使用が想定され得る。
・PS:たとえば、前記数学的モデルと通信するデータベースを介して取得され、かつ/または前記モデル内で計算される、基板を特徴付ける物理パラメータのセット(たとえば、材料の組成、材料の色、材料の外観(光沢、つや消しなど)、熱拡散性、熱噴出性など)。パラメータPSのこのセットは、単一の層を特徴付ける、かつ/または前記基板の構成要素である層のすべてを大域的に特徴付ける、パラメータPSを含んでよい。
・PR:基板上に堆積した(または、2つ以上の)被覆物層を特徴付ける物理パラメータのセット(たとえば、材料の組成、材料の色、材料の外観(光沢、つや消しなど)、熱拡散性、熱噴出性など)。パラメータPRのこのセットは、単一の層を特徴付ける、かつ/または前記被覆物の構成要素である層のすべてを大域的に特徴付ける、パラメータPRを含んでよい。これらのパラメータは、たとえば、前記数学的モデルと通信する、かつ/または前記モデル内で計算される、データベースを介して取得される。
・ER:被覆物の(または、2つ以上の)厚さを特徴付けるパラメータのセット。パラメータERのこのセットは、単一の層を特徴付ける、かつ/または前記被覆物の層の少なくとも1つのサブセットを大域的に特徴付ける、パラメータERを含んでよく、各層は、(他の層と同一であっても異なってもよい)特定の厚さを有する。
・できる限り現実の状況に近くなることを可能にすること、
・分類を改善し得ること
が留意される。
・被覆物厚さERの所与の構成に対して熱応答のセットを生成すること。
・応答の複数のセットを、
・ある応答から次の応答まで他のパラメータ(EQ、PS、PRなど)が異なる、厚さの同一の構成、および/または
・(異なる)被覆物厚さの異なる構成
に対応する同じクラス内で一緒にグループ化すること(たとえば、クラス1が51μmから60μmまでに及ぶ被覆物厚さに対応するなど)。
前記少なくとも1つのニューラルネットワークは、畳み込みニューラルネットワークであってよい。
本発明のまた別の主題は、その態様のうちの別の態様によれば、特に赤外線サーモグラフィまたはスペクトルイメージングによって、サンプルを特徴付けるためのデバイスであって、
- 特徴付けられるべきサンプルのスペクトル画像のセットを取得するための手段、特に熱カメラと、
・画像のピクセルの複数の座標(Nx,Ny)、および複数の取得(Ne)に対して、前記スペクトル画像からの観測パラメータの値(D(Nx,Ny,Ne))の少なくとも1つのボリュームを生成すること、
・データ(D(Nx,Ny,Ne))の前記ボリュームから少なくとも1つの入力データセット(D'x,y(Ne))を抽出することであって、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得(Ne)における所与の座標(x,y)のピクセルに対して、これらの入力データが観測パラメータの値に対応することが可能な
- データ処理モジュールと、
- 特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、入力データを使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワークをトレーニングすること、および複数のクラスへの入力データの分類を実行するために、ニューラルネットワークによって抽出された前記特徴を使用することであって、各クラスが、特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴を表す、使用することが少なくとも可能な少なくとも1つのニューラルネットワークを備える分析モジュールとを備えるデバイスである。
本発明のまた別の主題は、その態様のうちの別の態様によれば、サンプルを特徴付けるための上記で規定したようなデバイスを用いて、分類結果に応じて、特徴付けられるべきサンプルに対して実行されるべきアクションを決定することからなる決定を行うことを目的としてサンプルについての情報を生成することと、特にそれを実施できる作用手段へアクション設定値を送信することとからなるステップを備える、サンプルをテストするための方法である。
本発明のまた別の主題は、その態様のうちの別の態様によれば、特に赤外線サーモグラフィまたはスペクトルイメージングによって、そのスペクトル画像があらかじめ取得される特徴付けられるべきサンプルのスペクトル画像のセット、および少なくとも1つのニューラルネットワークを使用して、サンプルを特徴付けるための上記で規定したような方法を実施するためのコンピュータプログラム製品であり、
コンピュータプログラム製品は、媒体と、この媒体上に記憶されたプロセッサ可読命令とを備え、その結果、それらが実行されるとき、
- 画像のピクセルの複数の座標(Nx,Ny)、および複数の取得(Ne)に対して、前記スペクトル画像から観測されるパラメータの値(D(Nx,Ny,Ne))の少なくとも1つのボリュームが生成され、
- 入力データ(D'x,y(Ne))の少なくとも1つのセットが、データ(D(Nx,Ny,Ne))の前記ボリュームから抽出され、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得(Ne)における所与の座標(x,y)のピクセルに対して、これらの入力データが観測パラメータの値に対応し、
- 特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、入力データを使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワークがトレーニングされ、
- 複数のクラスへの入力データの分類を実行するために、ニューラルネットワークによって抽出された前記少なくとも1つの特徴が使用され、各クラスが、特徴付けられるべきサンプルの少なくとも1つの特徴を表す。
T(x,y,t)=F[QE(x,y,t);PS;PR;ER;t;…] (EQM)
から取得された応答である。
3 サンプル
4 基板
5 被覆物
20 特徴付けデバイス
Claims (24)
- 特に赤外線サーモグラフィまたはスペクトルイメージングによって、そのスペクトル画像があらかじめ取得される特徴付けられるべきサンプル(E)のスペクトル画像のセット、および少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)を使用して、前記サンプルを特徴付けるための方法であって、
- 前記画像のピクセル(N)の複数の座標(x,y)、および複数の取得(Ne)に対して、前記スペクトル画像からの観測パラメータの値(D(Nx,Ny,Ne))の少なくとも1つのボリュームを生成するステップと、
- データ(D(Nx,Ny,Ne))の前記ボリュームから入力データ(D'x,y(Ne))の少なくとも1つのセット(Jx)を抽出するステップであって、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得(Ne)における所与の座標のピクセルに対して、これらの入力データが前記観測パラメータの前記値に対応する、ステップと、
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)の少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、前記入力データ(Jx)を使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)をトレーニングするステップと、
- 複数のクラスへの前記入力データの分類を実行するために、前記ニューラルネットワーク(RNCNN)によって抽出された前記少なくとも1つの特徴を使用するステップであって、各クラスが、特徴付けられるべき前記サンプル(E)の少なくとも1つの特徴を表す、ステップとからなるステップを備える方法。 - スペクトル画像以外の画像、特に動物、物体、植物、または人間の画像に対して、前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)があらかじめトレーニングされた、請求項1に記載の方法。
- 仮想画像、特に仮想スペクトル画像に対して、前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)があらかじめトレーニングされた、請求項1または2に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)が畳み込みニューラルネットワーク(CNN)である、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分類が、前記ニューラルネットワークから独立した分類器によって実行される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記分類器がサポートベクターマシンである、請求項5に記載の方法。
- 前記入力データ(Jx)が、前記取得(Ne)に応じて前記入力データセットの前記値(D'x,y)に対応する曲線を表す画像(IJx)の形態で、前記ニューラルネットワーク(RNCNN)へ送信される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記観測パラメータ(D(Nx,Ny,Ne))の前記値に適用される前記少なくとも1つの変換関数が、センタリング関数、正規化関数、および/または平滑化関数である、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記観測パラメータ(D(Nx,Ny,Ne))の前記値に適用される前記少なくとも1つの変換関数が恒等関数である、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入力データ(D'x,y(Ne))を取得するために、1次導関数を計算するための関数が前記観測パラメータ(D(Nx,Ny,Ne))の前記値に適用される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入力データ(D'x,y(Ne))を取得するために、2次導関数を計算するための関数が前記観測パラメータ(D(Nx,Ny,Ne))の前記値に適用される、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
- 前記入力データから抽出される前記少なくとも1つの特徴が、前記サンプル(E)または前記サンプルのいくつかの部分の厚さまたは厚さ範囲、前記サンプルの特性を表す数量、特に塗料の塗りの厚さ、中間層の厚さ、植物の水分ストレスのレベル、植物の色素沈着の変動である、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 使用される前記スペクトル画像が、赤外線サーモグラフィによって取得された熱画像であり、前記観測パラメータが、前記サンプル(E)の温度である、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)の表面が、前記熱画像の前記取得の前に熱励起される、請求項13に記載の方法。
- 特に赤外線サーモグラフィまたはスペクトルイメージングによって、サンプル(E)を特徴付けるためのデバイス(20)であって、
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)のスペクトル画像のセットを取得するための手段(AQ)、特に熱カメラと、
・前記画像のピクセル(N)の複数の座標(x,y)、および複数の取得(Ne)に対して、前記スペクトル画像からの観測パラメータの値(D(Nx,Ny,Ne))の少なくとも1つのボリュームを生成すること、
・データ(D(Nx,Ny,Ne))の前記ボリュームから少なくとも1つの入力データセット(D'x,y(Ne))を抽出することであって、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得(Ne)における所与の座標のピクセルに対して、これらの入力データが前記観測パラメータの前記値に対応する、抽出すること
- が可能なデータ処理モジュール(MAM)と、
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)の少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、前記入力データを使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワークをトレーニングすること、および複数のクラスへの前記入力データの分類を実行するために、前記ニューラルネットワークによって抽出された前記特徴を使用することであって、各クラスが、特徴付けられるべき前記サンプル(E)の特徴を表す、使用することが少なくとも可能な少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)を備える分析モジュール(MP)と
を備えるデバイス(20)。 - スペクトル画像以外の画像、特に動物、物体、植物、または人間の画像に対して、前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)があらかじめトレーニングされた、請求項15に記載のデバイス。
- 仮想画像、特に仮想スペクトル画像に対して、前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)があらかじめトレーニングされた、請求項15または16に記載のデバイス。
- 前記ニューラルネットワーク(RNCNN)が、1つもしくは複数の畳み込みレイヤおよび/または1つもしくは複数の全結合レイヤを備える、請求項15から17のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記分類を実行するために、前記ニューラルネットワーク(RNCNN)から独立した分類器を備える、請求項15から18のいずれか一項に記載のデバイス。
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)を熱励起させるための手段(EX)、特に照明面励起手段、好ましくはフラッシュランプなどのパルス照明面励起手段を備える、請求項15から19のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記分析モジュール(MP)と通信する意思決定モジュール(MD)、および前記サンプル(E)に作用することが可能な作用手段(ACT)をさらに備え、前記意思決定モジュールは、前記分析モジュールから取得された分類結果に応じたフィードバックを用いて前記作用手段を自動的に制御すること、および前記サンプルに適したアクションをトリガすることが可能である、請求項15から20のいずれか一項に記載のデバイス。
- 前記作用手段(ACT)が、前記分類結果に合わせられた、ある量の生成物を噴霧できる、植物衛生の生成物を農産物に噴霧するためのノズルである、請求項21に記載のデバイス。
- サンプル(E)をテストするための方法であって、請求項15から22のいずれか一項に記載の、サンプルを特徴付けるための前記デバイス(20)を用いて、前記分類結果に応じて、特徴付けられるべき前記サンプルに対して実行されるべきアクションを決定することからなる決定を行うことを目的として前記サンプルについての情報を生成することと、特にそれを実施できる作用手段へアクション設定値を送信することとからなるステップを備える方法。
- 特に赤外線サーモグラフィまたはスペクトルイメージングによって、そのスペクトル画像があらかじめ取得される特徴付けられるべきサンプル(E)のスペクトル画像のセット、および少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)を使用して、請求項1から14のいずれか一項に記載の、前記サンプルを特徴付けるための方法を実施するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、媒体と、この媒体上に記憶されたプロセッサ可読命令とを備え、その結果、それらが実行されるとき、
- 前記画像のピクセル(N)の複数の座標(x,y)、および複数の取得(Ne)に対して、前記スペクトル画像から観測されるパラメータの値(D(Nx,Ny,Ne))の少なくとも1つのボリュームが生成され、
- 入力データ(D'x,y(Ne))の少なくとも1つのセットが、データ(D(Nx,Ny,Ne))の前記ボリュームから抽出され、少なくとも1つの変換関数がその値に適用されている、様々な取得(Ne)における所与の座標のピクセルに対して、これらの入力データが前記観測パラメータの前記値に対応し、
- 特徴付けられるべき前記サンプル(E)の少なくとも1つの特徴をそこから抽出するために、前記入力データを使用して前記少なくとも1つのニューラルネットワーク(RNCNN)がトレーニングされ、
- 複数のクラスへの前記入力データの分類を実行するために、前記ニューラルネットワーク(RNCNN)によって抽出された前記少なくとも1つの特徴が使用され、各クラスが、特徴付けられるべき前記サンプル(E)の少なくとも1つの特徴を表す、
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