JP7372536B2 - 演算プログラム、演算装置及び演算方法 - Google Patents
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Description
前記推論用画像を前記学習済みのニューラルネットワークモデルに入力した結果、前記推論用画像が前記検出対象の領域を含むことを示す推定結果が得られた場合、前記推論用画像における前記検出対象と推定した領域と前記背景と推定した領域とを区別可能なマップ情報を出力する推論工程と
を有する処理を、コンピュータに実行させる演算プログラムである。
Implementation of deep learning framework -- Unet, using Keras
https://github.com/zhixuhao/unet
本発明者は、前述のウエブサイトからダウンロードしたニューラルネットワークのプログラムを使用した。このニューラルネットワークはUネットと呼ばれる。そこで、本実施の形態のNNモデルの一つとして、Uネットについて概略を説明する。Uネットの詳細な情報は、前述の非特許文献1に詳述されている。
実施例では、コンクリート、ブロック、タイル、レンガ等の壁面に亀裂が入った撮像画像を約1万枚取得し、そのうち、8,611の画像に対して教師データのアノテーション画像を作成した。アノテーション画像を作成後に、不適切な画像を取り除き、7,611のデータセット(画像とアノテーション画像のセット)の学習データと、914のデータセットの評価データとに分割した。更に、学習データは、画像とアノテーション画像を、角度-5°~+5°の範囲で回転して水増しし、合計53,227セットの学習データを準備した。そして、Uネットの演算プログラムをプロセッサで実行し、バッチサイズが4,エポック数28で学習工程を実行し、NNモデルを生成した。
正解率=サンプル数/評価データ合計数
ここで、サンプル数とは、対応するIoUの範囲より大きい範囲のサンプル数の合計である。評価データ合計数は、前述のとおり914である。
TP(True Positive):NNモデルが「亀裂」と推定、正解は「亀裂」
TN(True Negative):NNモデルが「Not亀裂」と推定、正解は「Not亀裂」
FP(False Positive):NNモデルが「亀裂」と推定、正解は「Not亀裂」
FN(False Negative):NNモデルが「Not亀裂」と推定、正解は「亀裂」
IoU = TP / (GT + PR - TP) = TP / (TP + FN + FP) = 0~100%
つまり、IoUは、図12中の実線の亀裂の領域CK_1と破線の亀裂の領域CK_2のいずれかに属する一部重なった領域(TP+FN+FP)に対するTPの領域の比率である。IoTの比率が高いことは、領域TNやFPが少なく領域TPが多いことを意味する。
IN_IMG:入力画像
TR_IMG:学習用画像
TR_DATA:学習データ
SP_DATA:教師データ(正解値データ)
AN_IMG:アノテーション画像
SG_MAP:セグメンテーションマップ
FT_MAP:特徴マップ(特徴量画像)
NN_MDL:NNモデル、ニューラルネットワークモデル
EST_IMG:推論用画像
20:ニューラルネットワークプログラム(NNプログラム)
22:学習データ
24:評価データ
25:推論対象データ(推論対象画像)
TL:タイル、レンガ等
JT:目地
CK:亀裂、クラック、ひび
LB_BK:背景ラベル
LB_CK:亀裂ラベル
PX:画素
LB:ラベル
CNV:畳込み
CNV_LY:畳込み層
POL:プーリング層
UCNV:アップ畳込み
ReLU:正規化線形ユニット(Rectified Linear Unit)
Claims (7)
- 検出対象の領域と前記検出対象と類似する第1の非検出対象の領域と前記第1の非検出対象と異なる第2の非検出対象の領域とを少なくとも有する学習用画像と、前記検出対象の領域に検出対象ラベルを有し前記第1の非検出対象の領域と前記第2の非検出対象の領域に同じ背景ラベルを有する教師データと、をそれぞれ有する複数の学習データを用いて学習することで、推論用画像が前記検出対象の領域を含むか否かを推定するニューラルネットワークモデルを生成する工程と、
前記推論用画像を前記学習済みのニューラルネットワークモデルに入力した結果、前記推論用画像が前記検出対象の領域を含むことを示す推定結果が得られた場合、前記推論用画像における前記検出対象と推定した領域と前記背景と推定した領域とを区別可能なマップ情報を出力する推論工程と
を有する処理を、コンピュータに実行させる演算プログラム。 - 前記ニューラルネットワークモデルは、複数の畳込層を直列に接続したニューラルネットワークである、請求項1に記載の演算プログラム。
- 前記ニューラルネットワークは、更に、前記畳込層とプーリング層の組を複数直列に接続し各組が特徴マップを生成するエンコーダと、前の層が出力する第1特徴マップと前記エンコーダの対応する前記畳込層が出力する第2特徴マップとを連結するアップ畳込層と前記畳込層の組を、前記エンコーダの組と同じ数だけ直列に接続したデコーダとを有する、請求項2に記載の演算プログラム。
- 前記学習用画像及び推論用画像は、複数のタイル等と前記タイル等間の目地とを有する壁に亀裂が形成された画像を含み、前記タイル等は、タイル、レンガ、ブロック、太陽光パネルなど、所定の多角形の対象物であり、
前記亀裂の領域が前記検出対象の領域に対応し、
前記タイル等の領域が前記第2の非検出対象の領域に対応し、
前記目地の領域が前記第1の非検出対象の領域に対応する、請求項1に記載の演算プログラム。 - 前記学習用画像及び推論用画像は、画素毎に階調値データを有し、
前記教師データは、前記検出対象の領域内の画素に前記検出対象ラベルを、前記第1の非検出対象の領域及び前記第2の非検出対象の領域内の画素に前記背景ラベルをそれぞれ有し、
前記検出対象ラベル及び前記背景ラベルは、それぞれ所定の階調値データである、請求項1に記載の演算プログラム。 - 検出対象の領域と前記検出対象と類似する第1の非検出対象の領域と前記第1の非検出対象と異なる第2の非検出対象の領域とを少なくとも有する学習用画像と、前記検出対象の領域に検出対象ラベルを有し前記第1の非検出対象の領域と前記第2の非検出対象の領域に同じ背景ラベルを有する教師データと、をそれぞれ有する複数の学習データを用いて学習することで、推論用画像が前記検出対象の領域を含むか否かを推定するニューラルネットワークモデルを生成する工程と、
前記推論用画像を前記学習済みのニューラルネットワークモデルに入力した結果、前記推論用画像が前記検出対象の領域を含むことを示す推定結果が得られた場合、前記推論用画像における前記検出対象と推定した領域と前記背景と推定した領域とを区別可能なマップ情報を出力する推論工程と
を有する処理を、コンピュータに実行させる演算方法。 - プロセッサと、前記プロセッサがアクセスするメモリとを有し、
前記プロセッサが、
検出対象の領域と前記検出対象と類似する第1の非検出対象の領域と前記第1の非検出対象と異なる第2の非検出対象の領域とを少なくとも有する学習用画像と、前記検出対象の領域に検出対象ラベルを有し前記第1の非検出対象の領域と前記第2の非検出対象の領域に同じ背景ラベルを有する教師データと、をそれぞれ有する複数の学習データを用いて学習することで、推論用画像が前記検出対象の領域を含むか否かを推定するニューラルネットワークモデルを生成する工程と、
前記推論用画像を前記学習済みのニューラルネットワークモデルに入力した結果、前記推論用画像が前記検出対象の領域を含むことを示す推定結果が得られた場合、前記推論用画像における前記検出対象と推定した領域と前記背景と推定した領域とを区別可能なマップ情報を出力する推論工程と
を有する処理を実行する、演算装置。
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