KR20210141060A - Machine learning based image anomaly detection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미치 처리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 오브젝트로부터 획득한 이미지의 이상 여부를 탐지하는 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an image processing system, and more particularly, to a machine learning-based image anomaly detection system for detecting whether an image acquired from an object is abnormal in order to detect a defect of the object.
이상 탐지 시스템(Anomaly detection system)은 정상과 크게 차이나는 비정상을 탐지하는 기술로서 많은 분야에서 활용되고 있다. 정상과 비정상을 잘 구분할 수 있는 명확한 물리적 방법이 있다면 규칙 기반 모델(Rule based model)을 생성하여 손쉽게 비정상을 탐지할 수 있다. 하지만, 현실적으로 정상과 비정상을 구분할 기준이 모호하거나, 또는 비정상을 구분하기 위한 특징을 정의하기가 어려운 경우가 상당히 많다. 아울러, 이러한 특징을 정의하기 위해서는 관련 전문지식이 필요하거나, 또는 많은 시간과 노력이 필요할 수 있다. 무엇보다 비정상의 경우 기존에 정의되지 않은 새로운 케이스(case)가 발생할 수 있다. 만약, 안정적인 상황에서 이상 발생의 빈도가 낮은 경우라면 불량 데이터를 확보하기 매우 어렵기 때문에 발생할 수 있는 모든 경우의 불량 데이터를 사전에 모두 확보하기란 현실적으로 불가능하다.Anomaly detection system is a technology for detecting anomaly that is significantly different from normal and is being used in many fields. If there is a clear physical method that can distinguish between normal and abnormal well, anomalies can be easily detected by creating a rule based model. However, in reality, there are many cases in which the criteria for distinguishing normal from abnormal are ambiguous, or it is difficult to define characteristics for distinguishing abnormalities. In addition, in order to define these characteristics, related expertise or a lot of time and effort may be required. Above all, in the case of an abnormality, a new case that is not previously defined may occur. If the frequency of occurrence of anomalies is low in a stable situation, it is very difficult to secure bad data, so it is realistically impossible to secure all bad data in all possible cases in advance.
이러한 어려움을 극복하기 위해 머신러닝(Machine learning)을 이용하여 데이터를 학습하여 비정상을 탐지하는 연구가 많이 진행되고 있다. 학습방법으로는 사례 기반 학습(Instance-based learning)을 통해 과거 사례를 기억하거나, 또는 추론 모델(Inference model)을 학습시키는 방법을 사용한다. 그리고, 새로운 데이터가 입력되었을 때, 기존 데이터와의 유사도를 측정하거나, 또는 추론 모델에 대입하여 정상인지 비정상인지를 판단할 수 있다.In order to overcome these difficulties, many studies have been conducted to learn data using machine learning to detect abnormalities. As a learning method, a method of remembering past cases through instance-based learning or learning an inference model is used. And, when new data is input, it is possible to determine whether it is normal or abnormal by measuring the similarity with existing data or by substituting it into an inference model.
특히, 이미지의 경우 딥러닝(Deep learning)을 통해 전통적인 컴퓨터 시각 인식(Computer vision)의 한계를 넘어서 특정 영역에서 사람 이상의 인지 능력을 발휘하여 이미지 처리(Image processing)의 대세로 자리 잡았다. 딥러닝은 이미지의 주요한 특징을 사람이 정의하지 않더라도 이미지로부터 주요한 특징을 용이하게 추출할 수 있다. 공지된 여러가지 딥러닝 알고리즘 중에서도 이미지의 이상을 탐지하기 위해 사용될 수 있는 알고리즘으로는 오토인코더(AutoEncoder)가 대표적이다. 오토인코더는 비지도 학습(Unsupervised learning) 방법 중 하나로서 학습이 쉽고 뛰어난 성능을 가진 덕분에 많은 오토인코더의 파생 알고리즘들이 연구되고 있다.In particular, in the case of images, through deep learning, it has established itself as a trend in image processing by exceeding the limits of traditional computer vision and demonstrating cognitive abilities beyond humans in a specific area. Deep learning can easily extract key features from images even if humans do not define them. Among the various known deep learning algorithms, an autoencoder is representative as an algorithm that can be used to detect anomalies in an image. Autoencoder is one of the unsupervised learning methods, and many autoencoder derivative algorithms are being studied because it is easy to learn and has excellent performance.
본 발명의 실시예들은 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 오브젝트로부터 획득한 이미지로부터 머신러닝을 통해 정상적인 부분을 학습하고, 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화 및 수치화할 수 있는 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템을 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention provide a machine learning-based image anomaly detection system that can learn a normal part through machine learning from an image obtained from an object to detect a defect of the object, and visualize and quantify only the abnormal part. it is to do
본 발명의 실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템은 오브젝트로부터 획득한 원본 이미지를 입력받아 재건 이미지를 출력하는 오토인코더 알고리즘 기반의 이미지 학습 모듈; 상기 원본 이미지 및 상기 재건 이미지를 입력받아 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지를 생성하는 차동 이미지 생성부; 상기 원본 이미지를 입력받아 공통된 공간상의 정보가 반영된 평균 맵을 생성하는 평균 맵 생성부; 상기 차동 이미지를 입력받아 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵을 생성하는 주의 맵 생성부; 상기 차동 이미지, 상기 평균 맵 및 상기 주의 맵을 입력받아 연산 이미지를 생성하는 이미지 연산부; 상기 연산 이미지를 입력받아 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 이상 이미지 생성부; 및 상기 이상 이미지를 입력받아 상기 이상 이미지의 이상 정도를 수치화한 이상 수치를 생성하는 이상 수치 산출부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차동 이미지 생성부는 다수의 상기 차동 이미지에 대해 클러스터링을 수행하는 클러스터링 유닛을 더 포함할 수 있다. An image abnormality detection system according to an embodiment of the present invention includes an image learning module based on an autoencoder algorithm that receives an original image obtained from an object and outputs a reconstructed image; a differential image generating unit that receives the original image and the reconstructed image and generates a differential image by calculating the structural similarity between the original image and the reconstructed image; an average map generator that receives the original image and generates an average map reflecting common spatial information; an attention map generation unit receiving the differential image and generating an attention map reflecting location information to be focused on when detecting an anomaly according to coordinate information in physical space; an image operation unit configured to receive the differential image, the average map, and the attention map and generate a calculated image; an abnormal image generating unit that receives the calculated image and generates an abnormal image in which only an abnormal portion is emphasized; and an abnormality calculation unit that receives the abnormal image and generates an abnormality value obtained by digitizing the abnormality of the abnormal image. The differential image generator may further include a clustering unit configured to perform clustering on a plurality of the differential images.
상기 원본 이미지는 그레이 스케일 이미지를 포함할 수 있다. 상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 이미지 학습 모듈은 다수의 상기 정상 이미지를 활용하여 학습된 것일 수 있다. 상기 이미지 학습 모듈은 상기 원본 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 갖고, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이미지 학습 모듈은 기 설정된 확률분포로부터 리얼 샘플을 생성하는 사전 분포 유닛; 및 상기 리얼 샘플 및 상기 인코더 네트워크에서 생성된 페이크 샘플을 램덤하게 입력받아 입력된 샘플이 리얼 또는 페이크인지 구분하도록 판별 손실을 바탕으로 자신과 상기 인코더 네트워크를 학습시키는 판별 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이미지 학습 모듈은 상기 원본 이미지를 입력받아 랜덤하게 생성한 노이즈를 상기 원본 이미지에 가산하여 노이즈 가산 이미지를 생성하는 노이즈 가산 유닛; 직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 노이즈 가산 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및 직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 가지며, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크를 포함할 수 있다. The original image may include a gray scale image. The original image may include a normal image obtained from the non-defective object, and the image learning module may be learned using a plurality of the normal images. The image learning module includes: an encoder network that receives the original image and generates a latent vector; and a decoder network that has a structure symmetrical to that of the encoder network and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector. In addition, the image learning module includes: a pre-distribution unit for generating a real sample from a preset probability distribution; and a discrimination network that randomly receives the real sample and the fake sample generated by the encoder network and trains itself and the encoder network based on the discrimination loss to distinguish whether the input sample is real or fake. In addition, the image learning module may include: a noise adding unit configured to generate a noise-added image by receiving the original image and adding randomly generated noise to the original image; an encoder network including a plurality of serially connected layers and generating a latent vector by receiving the noise-added image; and a decoder network including a plurality of layers connected in series, having a structure symmetrical to the encoder network, and receiving the latent vector and generating the reconstructed image having the same size as the original image.
상기 차동 이미지 생성부에서 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출할 수 있다. 상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 평균 맵 생성부는 다수의 상기 정상 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 평균 맵을 생성할 수 있다. 상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 주의 맵 생성부는 다수의 상기 정상 이미지 각각에 대응하는 다수의 상기 차동 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 주의 맵을 생성할 수 있다. 상기 원본 이미지는 상기 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 상기 오브젝트로부터 획득한 테스트 이미지 및 양품인 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 연산 이미지는 가중 합산 이미지를 포함할 수 있으며, 상기 가중 합산 이미지는 상기 테스트 이미지에 대응하는 상기 차동 이미지, 다수의 상기 정상 이미지로부터 산출된 상기 평균 맵 및 다수의 상기 정상 이미지로부터 산출된 상기 주의 맵 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 생성할 수 있다. 상기 이상 이미지 생성부는 상기 연산 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 비교하여 상기 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 상기 이상 이미지를 생성할 수 있다. 상기 이상 수치 산출부는 상기 이상 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 상기 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 상기 이상 이미지의 전체 픽셀로 나눠 상기 이상 수치를 산출할 수 있다.In the differential image generator, the structural similarity between the original image and the reconstructed image may be calculated using a Structural Similarity Index Map (SSIM). The original image may include a normal image obtained from the non-defective object, and the average map generator may generate the average map by averaging a plurality of the normal images in units of pixels. The original image may include a normal image obtained from the non-defective object, and the attention map generating unit generates the attention map by averaging the plurality of differential images corresponding to each of the plurality of normal images in units of pixels. can The original image may include a test image obtained from the object to detect a defect of the object and a normal image obtained from a non-defective object, and the calculated image may include a weighted summation image, and the weighted summation image may include a weighted summation image. The image may be generated by adding a weight to each of the differential image corresponding to the test image, the average map calculated from the plurality of normal images, and the attention map calculated from the plurality of normal images, and then summing them. The abnormal image generator may generate the abnormal image by comparing the operation image with a first reference value preset in units of pixels and changing the pixel value of the pixel that is less than or equal to the first reference value to a maximum value or a minimum value. The abnormal value calculation unit compares the abnormal image with a second reference value preset in units of pixels, counts only pixels that are equal to or greater than the second reference value, and divides the number of counted pixels by all pixels of the abnormal image to calculate the abnormal value can
본 발명의 실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템은 오브젝트로부터 획득한 원본 이미지를 입력받아 재건 이미지를 출력하는 오토인코더 알고리즘 기반의 이미지 학습 모듈; 상기 원본 이미지 및 상기 재건 이미지를 입력받아 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지를 생성하는 차동 이미지 생성부; 상기 차동 이미지를 입력받아 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 및 표준편차 풀링 이미지를 각각 생성하는 풀링 이미지 생성부; 상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지 및 상기 표준편차 풀링 이미지를 합산하여 융합 이미지를 생성하는 융합 이미지 생성부; 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵을 생성하고, 생성된 상기 주의 맵을 상기 융합 이미지에 반영하여 주의 이미지를 생성하는 주의 이미지 생성부; 상기 주의 이미지의 배율이 조절된 연산 이미지를 생성하는 이미지 연산부; 상기 연산 이미지를 입력받아 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 이상 이미지 생성부; 및 상기 이상 이미지를 입력받아 상기 이상 이미지의 이상 정도를 수치화한 이상 수치를 생성하는 이상 수치 산출부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 차동 이미지 생성부는 다수의 상기 차동 이미지에 대해 클러스터링을 수행하는 클러스터링 유닛을 더 포함할 수 있다. An image abnormality detection system according to an embodiment of the present invention includes an image learning module based on an autoencoder algorithm that receives an original image obtained from an object and outputs a reconstructed image; a differential image generating unit that receives the original image and the reconstructed image and generates a differential image by calculating the structural similarity between the original image and the reconstructed image; a pooling image generator which receives the differential image and generates an average pooled image, a maximum pooled image, and a standard deviation pooled image, respectively; a fusion image generation unit generating a fusion image by summing the average pooled image, the maximum pooled image, and the standard deviation pooled image; an attention image generating unit generating an attention map reflecting the location information to be focused upon when detecting anomalies according to coordinate information in physical space, and generating an attention image by reflecting the generated attention map to the fusion image; an image calculating unit generating a calculated image in which the magnification of the attention image is adjusted; an abnormal image generating unit that receives the calculated image and generates an abnormal image in which only an abnormal portion is emphasized; and an abnormality calculation unit that receives the abnormal image and generates an abnormality value obtained by digitizing the abnormality of the abnormal image. The differential image generator may further include a clustering unit configured to perform clustering on a plurality of the differential images.
상기 원본 이미지는 컬러 이미지를 포함할 수 있다. 상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 이미지 학습 모듈은 다수의 상기 정상 이미지를 활용하여 학습된 것일 수 있다. 상기 이미지 학습 모듈은 상기 원본 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 갖고, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이미지 학습 모듈은 기 설정된 확률분포로부터 리얼 샘플을 생성하는 사전 분포 유닛; 및 상기 리얼 샘플 및 상기 인코더 네트워크에서 생성된 페이크 샘플을 램덤하게 입력받아 입력된 샘플이 리얼 또는 페이크인지 구분하도록 판별 손실을 바탕으로 자신과 상기 인코더 네트워크를 학습시키는 판별 네트워크를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이미지 학습 모듈은 상기 원본 이미지를 입력받아 랜덤하게 생성한 노이즈를 상기 원본 이미지에 가산하여 노이즈 가산 이미지를 생성하는 노이즈 가산 유닛; 직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 노이즈 가산 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및 직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 가지며, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크를 포함할 수 있다.The original image may include a color image. The original image may include a normal image obtained from the non-defective object, and the image learning module may be learned using a plurality of the normal images. The image learning module includes: an encoder network that receives the original image and generates a latent vector; and a decoder network that has a structure symmetrical to that of the encoder network and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector. In addition, the image learning module includes: a pre-distribution unit for generating a real sample from a preset probability distribution; and a discrimination network that randomly receives the real sample and the fake sample generated by the encoder network and trains itself and the encoder network based on the discrimination loss to distinguish whether the input sample is real or fake. In addition, the image learning module may include: a noise adding unit configured to generate a noise-added image by receiving the original image and adding randomly generated noise to the original image; an encoder network including a plurality of serially connected layers and generating a latent vector by receiving the noise-added image; and a decoder network including a plurality of layers connected in series, having a structure symmetrical to the encoder network, and receiving the latent vector and generating the reconstructed image having the same size as the original image.
상기 차동 이미지 생성부에서 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출할 수 있다. 상기 원본 이미지는 상기 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 상기 오브젝트로부터 획득한 테스트 이미지를 포함할 수 있고, 상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지, 상기 표준편차 풀링 이미지 및 상기 융합 이미지 각각은 상기 테스트 이미지에 대응하는 것일 수 있다. 상기 융합 이미지는 상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지 및 상기 표준편차 풀링 이미지 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 생성할 수 있다. 상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함할 수 있고, 상기 주의 이미지 생성부는 다수의 상기 정상 이미지 각각에 대응하는 다수의 상기 차동 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 주의 맵을 생성할 수 있다. 상기 주의 이미지 생성부는 상기 융합 이미지에 가중치가 반영된 상기 주의 맵을 곱하여 상기 주의 이미지를 생성할 수 있다. 상기 이미지 연산부는 곱셈기를 포함할 수 있고, 상기 연산 이미지는 멀티플라이드 이미지(Multiplied image)를 포함할 수 있다. 상기 이상 이미지 생성부는 상기 연산 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 비교하여 상기 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 상기 이상 이미지를 생성할 수 있다. 상기 이상 수치 산출부는 상기 이상 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 상기 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 상기 이상 이미지의 전체 픽셀로 나눠 상기 이상 수치를 산출할 수 있다. In the differential image generator, the structural similarity between the original image and the reconstructed image may be calculated using a Structural Similarity Index Map (SSIM). The original image may include a test image obtained from the object to detect a defect of the object, and each of the average pooled image, the maximum pooled image, the standard deviation pooled image and the fusion image is in the test image. may be corresponding. The fusion image may be generated by adding weights to each of the average pooled image, the maximum pooled image, and the standard deviation pooled image, and then summed them. The original image may include a normal image obtained from the non-defective object, and the attention image generating unit generates the attention map by averaging the plurality of differential images corresponding to each of the plurality of normal images in units of pixels. can The attention image generator may generate the attention image by multiplying the fusion image with the attention map to which a weight is reflected. The image operation unit may include a multiplier, and the operation image may include a multiplied image. The abnormal image generator may generate the abnormal image by comparing the operation image with a first reference value preset in units of pixels and changing the pixel value of the pixel that is less than or equal to the first reference value to a maximum value or a minimum value. The abnormal value calculation unit compares the abnormal image with a second reference value preset in units of pixels, counts only pixels that are equal to or greater than the second reference value, and divides the number of counted pixels by all pixels of the abnormal image to calculate the abnormal value can
상술한 과제의 해결 수단을 바탕으로 하는 본 기술은 오브젝트에서 획득한 원본 이미지로부터 정상적인 부분을 학습하고, 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화 및 수치화하여 사용자에게 제공함으로서 오브젝트의 불량을 효과적으로 검출할 수 있는 효과가 있다. This technology, based on the means of solving the above-mentioned problems, learns a normal part from an original image obtained from an object, detects only an abnormal part, visualizes and digitizes it, and provides the user with an effect of effectively detecting the defect of the object. have.
또한, 오브젝트의 고질적인 불량을 추적할 수 있으며, 불량의 근본 원인을 파악하여 그 원인을 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, it is possible to track the chronic defect of the object, and there is an effect that the root cause of the defect can be identified and the cause can be provided.
또한, 오브젝트 제조공정에서 양품과 불량품을 판단하는 지표를 제공하여 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있고, 오브젝트의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to improve the efficiency of the manufacturing process by providing an index for judging a good product and a bad product in the object manufacturing process, and there is an effect that can improve the quality and yield of the object.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an image anomaly detection system according to a first embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the configuration of an image anomaly detection system according to a second embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating the configuration of an image anomaly detection system according to a third embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating the configuration of an image anomaly detection system according to a fourth embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Sizes and relative sizes of layers and regions in the drawings may be exaggerated for clarity of description. Like reference numerals refer to like elements throughout.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한, 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium, and the computer-readable recording medium includes all types of recording devices in which data readable by a computer system is stored. . Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc. also includes In addition, the computer-readable recording medium may be distributed in a network-connected computer system, and the computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block in the accompanying block diagram and each step in the flowchart may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be embodied in a processor of a general-purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment, such that the instructions executed by the processor of the computer or other programmable data processing equipment may be configured in the respective blocks in the block diagram or in the flowchart. Each step creates a means for performing the described functions. These computer program instructions may also be stored in a computer-usable or computer-readable memory that may direct a computer or other programmable data processing equipment to implement a function in a particular manner, and thus the computer-usable or computer-readable memory. The instructions stored in the block diagram may also produce an item of manufacture containing instruction means for performing a function described in each block of the block diagram or each step of the flowchart. The computer program instructions may also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operational steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-executed process to create a computer or other programmable data processing equipment. It is also possible that instructions for performing the processing equipment provide steps for carrying out the functions described in each block of the block diagram and each step of the flowchart.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.Further, each block or each step may represent a module, segment, or portion of code that includes one or more executable instructions for executing the specified logical function(s). It should also be noted that, in some alternative embodiments, it is possible for the functions recited in blocks or steps to occur out of order. For example, it is possible that two blocks or steps shown one after another may in fact be performed substantially simultaneously, or that the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order according to the corresponding function.
후술하는 본 발명의 실시예는 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템을 제공하기 위한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 오브젝트로부터 획득한 이미지로부터 머신러닝을 통해 정상적인 부분을 학습하고, 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화 및 수치화할 수 있는 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템을 제공하기 위한 것이다. 이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템은 오토인코더 알고리즘(AutoEncoder algorithm) 기반의 이미지 학습 모듈(Image learning module) 및 이상 탐지 모듈(Anomaly detection module)을 포함할 수 있다. An embodiment of the present invention, which will be described later, is intended to provide a machine learning-based image anomaly detection system. More specifically, an embodiment of the present invention learns a normal part through machine learning from an image obtained from an object in order to detect a defect of an object, and detects only an abnormal part to visualize and quantify an image abnormality based on machine learning. To provide a detection system. To this end, the image anomaly detection system according to an embodiment of the present invention may include an image learning module and an anomaly detection module based on an AutoEncoder algorithm.
본 발명의 실시예에 따른 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템에서 오브젝트로는 공지된 다양한 제품을 적용할 수 있다. 일례로, 오브젝트는 소정의 구조물 예컨대, 패턴이 형성된 웨이퍼일 수 있다. 그리고, 오브젝트로부터 이미지를 획득하기 위해 공지된 다양한 촬상수단을 활용할 수 있다. 일례로, 오브젝트로부터 획득한 이미지는 레이저, 가시광, 적외선 등 다양한 광원을 기반으로 촬영된 이미지일 수 있다. 다른 일례로, 오브젝트로부터 획득한 이미지는 SEM(Scanning Electron microscope), TEM(Transmission Electron Microscope), AFM(Atomic Force Microscope)과 같은 계측장비에서 촬영된 이미지일 수도 있다. In the machine learning-based image anomaly detection system according to an embodiment of the present invention, various well-known products may be applied as objects. For example, the object may be a predetermined structure, for example, a wafer on which a pattern is formed. In addition, various known imaging means may be used to acquire an image from an object. For example, the image acquired from the object may be an image captured based on various light sources, such as laser, visible light, and infrared light. As another example, the image acquired from the object may be an image taken by measuring equipment such as a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or an atomic force microscope (AFM).
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 머신러닝 기반의 이미지 이상 탐지 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다. 후술하는 실시예에서 원본 이미지는 오브젝트로부터 획득하여 이미지 이상 탐지 시스템에 입력되는 이미지를 지칭할 수 있으며, 정상 이미지 및 테스트 이미지를 포함할 수 있다. 이때, 정상 이미지는 양품인 제1오브젝트로부터 획득한 원본 이미지를 지칭할 수 있고, 테스트 이미지는 오브젝트의 불량 검출을 위해 제1오브젝트와 동일한 구성을 갖는 제2오브젝트로부터 획득한 원본 이미지를 지칭할 수 있다. Hereinafter, a machine learning-based image anomaly detection system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In an embodiment to be described later, the original image may refer to an image obtained from an object and input to the image anomaly detection system, and may include a normal image and a test image. In this case, the normal image may refer to an original image obtained from a first object that is a good product, and the test image may refer to an original image obtained from a second object having the same configuration as the first object for detecting object defects. have.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing the configuration of an image anomaly detection system according to a first embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(10)은 이미지 학습 모듈(100) 및 이상 탐지 모듈(200)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(10)은 오브젝트로부터 획득한 그레이 스케일(Grayscale) 이미지 즉, 흑백 이미지를 대상으로 이상 여부를 탐지할 수 있다. As shown in FIG. 1 , the image
이미지 학습 모듈(100)은 생성 모델(Generative model)을 기반으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 이미지 학습 모듈(100)은 오토인코더 알고리즘(AutoEncoder algorithm)을 기반으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1실시예에 따른 이미지 학습 모듈(100)은 AAE(Adversarial AutoEncoder) 알고리즘을 기반으로 구성될 수 있다. AAE 알고리즘은 VAE(Variational AutoEncoder)와 GAN(Generative Adversarial Network)이 결합된 알고리즘을 지칭할 수 있다. AAE 알고리즘 기반의 이미지 학습 모듈(100)은 오토인코더 블록(AutoEncoder block, 102) 및 판별 블록(Discriminator block, 104)을 포함할 수 있다. 한편, 제1실시예의 변형예로서, 이미지 학습 모듈(100')은 VAE(Variational AutoEncoder) 알고리즘으로 기반으로 구성될 수도 있다. 즉, 제1실시예의 변형예에 따른 이미지 학습 모듈(100')은 오토인코더 블록(102)만으로 구성될 수도 있다. The
이미지 학습 모듈(100)에서 오토인코더 블록(102)은 대칭적 구조를 갖는 인코더 네트워크(Encoder network, 110) 및 디코더 네트워크(Decoder network, 120)를 포함할 수 있다. 즉, 오토인코더 블록(102)은 인코더 네트워크(110)와 디코더 네트워크(120)가 대칭적인 구조로 이루어진 신경망(Neural network)을 지칭할 수 있다. 오토인코더 블록(102)은 원본 이미지를 입력받아 인코더 네트워크(110)를 통해 원본 이미지를 저차원의 잠재 공간(Latent space)으로 축소(또는 압축)하고, 축소된 원본 이미지를 디코더 네트워크(120)를 통해 다시 원래의 차원(또는 사이즈)으로 복원하여 재건 이미지(Reconstruction image)를 출력할 수 있다. 여기서, 이미지의 차원은 이미지의 총 사이즈 또는 전체 픽셀수를 지칭할 수 있다. 예컨대, 원본 이미지가 가로 및 세로 각각 10개의 픽셀로 구성된 흑백 이미지인 경우 원본 이미지의 차원은 100차원일 수 있다. 또한, 원본 이미지가 가로 및 세로 각각 10개의 픽셀로 구성되고 RGB로 표현되는 컬러 이미지인 경우, 원본 이미지의 차원은 300차원일 수 있다. The
오토인코더 블록(102)은 차원 축소 및 복원 과정에서 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 차이를 줄이도록 학습할 수 있다. 다시 말해, 오토인코더 블록(102)은 차원 축소 및 복원 과정에서 재건 에러(Reconstruction Error)를 구해 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 차이를 줄이도록 인코더 네트워크(110) 및 디코더 네트워크(120)를 각각 학습시킬 수 있다. 이는, 비지도 학습(Unsupervised learning)을 지도 학습(Supervised learning)으로 바꾸어 해결하는 방식으로 오토인코더 블록(102)에 입력되는 원본 이미지와 오토인코더 블록(102)을 거쳐 출력되는 재건 이미지는 서로 동일한 사이즈를 가질 수 있다. The
인코더 네트워크(110)는 둘 이상의 계층들(layers)로 구성될 수 있다. 인코더 네트워크(110)는 원본 이미지를 입력받아 원본 이미지로부터 주요한 특징을 잘 추려낼 수 있도록 학습하고, 고차원 원본 이미지를 저차원 잠재 공간으로 차원 축소시켜 잠재 벡터(Latent vector)를 출력할 수 있다. 잠재 벡터는 인코더 네트워크(110)를 거쳐 출력된 출력값으로 원본 이미지의 주요한 특징들을 포함하여 차원 축소된(또는 압축된) 벡터 형태의 값을 지칭할 수 있다. 한편, 잠재 벡터는 인코더 네트워크(110)에서 생성된 페이크 샘플(Fake sample)이라 지칭할 수도 있다. The
디코더 네트워크(120)는 인코더 네트워크(110)와 마찬가지로 둘 이상의 계층들로 구성될 수 있다. 디코더 네트워크(120)는 학습 데이터 즉, 재건 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있고, 원본 이미지와 매우 유사한 재건 이미지를 생성하도록 학습될 수 있다. 다시 말해, 디코더 네트워크(120)는 잠재 벡터를 입력받아 원본 이미지와 동일한 차원으로 복원된 재건 이미지를 생성 및 출력하는 역할을 수행할 수 있다. Like the
제1실시예에 따른 이미지 학습 모듈(100)은 이미지 이상 탐지가 용이하도록 손쉽게 구할 수 있는 다수의 정상 이미지들만을 활용하여 학습된 것일 수 있다. 즉, 다수의 정상 이미지들만을 활용하여 오토인코더 블록(102) 및 판별 블록(104)를 학습시킬 수 있다. 다수의 정상 이미지들만을 활용하여 오토인코더 블록(102)을 학습시키면, 오토인코더 블록(102)은 정상 이미지로부터 주요한 특징들을 잘 추출해 낼 수 있는 능력을 가질 수 있게 된다. 이를 통해, 학습된 오토인코더 블록(102)에 입력된 테스트 이미지와 오토인코더 블록(102)을 거쳐 생성된 재건 이미지 사이의 차이를 통해 정상 또는 비정상을 판단할 수 있다. 이때, 제1실시예에 따른 오토인코더 블록(102)은 정상 이미지만으로 학습되었기 때문에 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 입력되는 테스트 이미지가 정상일 경우 즉, 검사 대상인 오브젝트가 양품일 경우에는 이미지를 잘 재건해낼 수 있어서 테스트 이미지와 거의 차이가 없는 재건 이미지를 생성할 수 있다. 반면, 테스트 이미지가 비정상일 경우 즉, 검사 대상인 오브젝트가 불량일 경우에는 비정상 이미지가 학습되지 않았기 때문에 테스트 이미지와 재건 이미지 사이에 큰 차이가 발생할 수 밖에 없다. 즉, 제1실시예에 따른 이미지 학습 모듈(100)은 상술한 원리를 바탕으로 정상 이미지만을 활용하여 학습된 것이기 때문에 사전에 정의되어 있지 않은 불량들도 효과적으로 탐지할 수 있다. The
오토인코더 블록(102)은 가우시안 분포(Gaussian distribution)를 가정하여 추정하는 경우 학습은 용이하지만, 실제 정규분포를 따르지 않는 경우에는 성능이 저하될 수 있다. 판별 블록(104)은 상술한 오토인코더 블록(102)의 성능 저하를 방지하기 위한 것으로, 사전 분포 유닛(Prior Distribution unit, 130) 및 판별 네트워크(Discriminator network, 140)를 포함할 수 있다. The
사전 분포 유닛(130)은 기 설정된 확률분포에서 리얼 샘플(Real sample)을 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 기 설정된 확률분포는 정규분포와 같이 프로세싱이 용이한 확률분포일 수 있다. 참고로, 사전 분포 유닛(130)은 원본 이미지를 입력받지 않고, 기 설정된 확률분포에서 리얼 샘플을 추출할 수 있다. 리얼 샘플은 원본 이미지에 상응하는 것이지만, 원본 이미지를 입력 받는 대신에 사용자가 원하는 분포 즉, 기 설정된 확률분포로부터 추출한 임의의 값을 지칭할 수 있다. 이처럼, 사전 분포 유닛(130)에서 기 설정된 확률분포로부터 리얼 샘플을 추출한 후, 판별 네트워크(140)를 통해 학습함으로서 기 설정된 확률분포를 따르게 되어 특정 분포를 강제시킬 수 있다. The
판별 네트워크(140)는 인코더 네트워크(110)에서 출력된 잠재 벡터를 검사하여 원하는 형태의 확률분포로 강제하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 판별 네트워크(140)는 특정 확률분포를 전제하지 않고, 인코더 네트워크(110)에서 출력된 잠재 벡터 즉, 페이크 샘플의 분포가 사전 분포 유닛(130)에서 출력된 리얼 샘플의 분포를 따르도록 학습하여 이미지 학습 모듈(100)의 성능을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 판별 네트워크(140)는 사전 분포 유닛(130) 및 인코더 네트워크(110)에서 각각 출력된 리얼 샘플 및 페이크 샘플을 램덤하게 입력받아 판별 네트워크(140)에 입력된 샘플이 리얼 또는 페이크인지를 잘 구분하도록 판별 손실(Discriminator loss)을 바탕으로 학습할 수 있다. 이때, 판별 손실을 바탕으로 판별 네트워크(140) 자체를 학습시킴과 동시에 판별 네트워크(140)에 페이크 샘플을 제공하는 인코더 네트워크(110)를 추가적으로 학습시켜 이미지 학습 모듈(100)의 성능을 더욱더 향상시킬 수 있다. 여기서, 판별 네트워크(140)의 출력값인 판별 손실은 머신러닝에서 학습을 위해 정의한 척도로서 예측한 값이 실제 값과 차이가 크면 손실이 크게 발생하고, 그 차이가 적으면 손실이 작게 발생하도록 손실 함수(Loss function)을 디자인하여 학습의 가중치를 부여하는 메트릭(Metric)을 지칭할 수 있다. 판별 네트워크(140)에서 사용자가 직접적인 척도를 정의하여 줄 수도 있지만, 직접적인 척도를 정의하기 어려운 상황에서는 손실 함수 또는 에러 함수(Error function)를 이용하여 정의할 수 있다. The
상술한 바와 같이, 제1실시예에 따른 이미지 학습 모듈(100)은 둘 이상의 계층들로 구성된 인코더 네트워크(110) 및 둘 이상의 계층들로 구성된 디코더 네트워크(120)를 포함하는 오토인코더 블록(102)을 구비함으로써, 로버스트(Robust)하게 학습이 가능하다는 이점이 있다. 또한, 오토인코더 블록(102)과 더불어서 판별 블록(104)을 구비함으로서 리얼 샘플(또는 원본 이미지)과 페이크 샘플(또는 재건 이미지)를 구분하기 어려울 정도로 정교하게 학습이 가능하다는 이점이 있다. 이처럼, 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(10)은 정상 이미지만을 활용하여 정교하게 학습된 이미지 학습 모듈(100)을 구비함으로써, 원본 이미지에 상응하는 재건 이미지를 생성함과 동시에 두 이미지 사이의 차이를 바탕으로 효과적인 이미지 이상 탐지가 가능하다.As described above, the
제1실시예에 따른 이상 탐지 모듈(200)은 이미지 학습 모듈(100)로부터 원본 이미지 및 원본 이미지에 상응하는 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지에서 비정상적인 부분만 검출하여 시각화 및 수치화할 수 있다. 구체적으로, 이상 탐지 모듈(200)은 원본 이미지 및 원본 이미지가 이미지 학습 모듈(100)을 거쳐 출력된 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지에서 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화된 이상 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이상 탐지 모듈(200)은 이상 이미지를 바탕으로 사용자가 정상 또는 비정상을 용이하게 판단할 수 있도록 이상 이미지를 수치화한 이상 수치를 생성할 수 있다. 즉, 이상 탐지 모듈(200)은 원본 이미지 및 재건 이미지로부터 오브젝트의 불량을 객관적이고, 신속 정확하게 검출하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 원본 이미지로 오브젝트로부터 획득한 그레이 스케일 이미지를 사용함에 따라 이상 탐지 모듈(200)은 차동 이미지 생성부(Differential image generator, 210), 평균 맵 생성부(Average map generator, 220), 주의 맵 생성부(Attention map generator, 230), 이미지 연산부(Image calculation unit, 240), 이상 이미지 생성부(Anomaly image generator, 250) 및 이상 수치 산출부(Anomaly score calculation unit, 260)를 포함할 수 있다.The
차동 이미지 생성부(210)는 원본 이미지 및 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지(Differential image)를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 두 이미지 사이의 휘도(luminance, l), 명암(contrast, c) 및 구조(structure, s)의 차이를 계산할 수 있는 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출할 수 있다. 차동 이미지 생성부(210)에 입력되는 원본 이미지는 테스트 이미지 및 다수의 정상 이미지들을 포함할 수 있다. The
SSIM은 아래 수학식 1과 같이 정의할 수 있다. 한편, 수학식 1은 공지된 수식인 바, 여기서는 수식 및 변수에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. SSIM can be defined as in
한편, 차동 이미지 생성부(210)는 다수의 원본 이미지들 각각에 대응하는 다수의 차동 이미지들에서 유사한 차동 이미지들끼리 클러스터링하여 가중치를 부여하는 클러스터링 유닛(Clustering unit, 212)을 더 포함할 수 있다. 차동 이미지 생성부(210)로 입력되는 다수의 원본 이미지들 및 이에 상응하는 다수의 재건 이미지들 각각의 분포가 다양하거나, 다수의 원본 이미지들 및 이에 상응하는 다수의 재건 이미지들 각각이 오브젝트의 미세(micro) 영역에 대응하는 경우에 클러스터링을 진행하여 이상 탐지 모듈(200)의 성능을 향상시킬 수 있다. 다수의 차동 이미지들에 대한 최적 클러스터 개수는 RBF(Radial Basis Function)의 Kernel PCA(Kernel principal component analysis)를 사용하여 차원 축소, GMM(Gaussian Mixture Model)을 사용하여 차동 이미지의 클러스터링을 수행 및 BIC(Bayesian Information Criterion)를 기준으로 최적의 클러스터를 확인하는 일련의 과정을 통해 산출할 수 있다. 반면, 차동 이미지 생성부(210)로 입력되는 다수의 원본 이미지들 및 이에 대응하는 다수의 재건 이미지들 각각의 분포가 다양하지 않고, 일정한 경우에는 다수의 원본 이미지들 각각에 대응하는 다수의 차동 이미지들에 대한 클러스터링을 생략(skip)할 수도 있다. On the other hand, the
평균 맵 생성부(220)는 다수의 원본 이미지들을 입력받아 공통된 공간상의 정보가 반영된 평균 맵을 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 평균 맵은 다수의 원본 이미지들을 픽셀단위(Pixelwise)로 평균화하여 생성할 수 있다. 구체적으로, 평균 맵 생성부(220)는 다수의 원본 이미지들로부터 동일한 위치의 픽셀값을 평균화하여 공통영역의 가중치를 계산하고, 이를 통해 다수의 원본 이미지 각각에서 동일하게 나타하는 패턴 즉, 공통된 공간상의 정보를 반영된 평균 맵을 생성할 수 있다. 여기서, 평균 맵 생성부(220)에 입력되는 다수의 원본 이미지들은 양품인 오브젝트들 각각으로부터 획득한 다수의 정상 이미지들일 수 있다. 즉, 평균 맵은 다수의 정상 이미지들로부터 산출된 것일 수 있다.The
평균 맵은 아래 수학식 2를 바탕으로 생성할 수 있다. The average map may be generated based on
여기서, 'M'는 평균 맵, 'n'은 평균 맵 생성부(220)로 입력되는 원본 이미지의 개수, 'xi'는 원본 이미지를 지칭할 수 있다.Here, 'M' may indicate an average map, 'n' may indicate the number of original images input to the
주의 맵 생성부(230)는 평균 맵에서 구할 수 없는 다수의 정상 이미지들 사이에서 나타나는 편차(Variation)를 반영하기 위한 것으로, 정상적인 부분은 제외하고, 비정상적인 부분만을 검출하는 역할을 수행할 수 있다. 다시 말해, 주의 맵 생성부(230)는 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 주의 맵 생성부(230)는 차동 이미지 생성부(210)로부터 다수의 차동 이미지들을 입력받아 다수의 차동 이미지들을 픽셀단위로 평균화하여 주의 맵를 생성할 수 있다. 여기서, 주의 맵 생성부(230)로 입력되는 다수의 차동 이미지들은 이미지 학습 모듈(100)을 학습시키기 위해 사용된 다수의 정상 이미지들 및 이에 상응하는 다수의 재건 이미지들로부터 SSIM을 통해 산출된 것일 수 있다. 즉, 주의 맵은 다수의 정상 이미지들로부터 산출된 것일 수 있다. The
주의 맵은 아래 수학식 3을 바탕으로 생성할 수 있다. The attention map may be generated based on Equation 3 below.
여기서, 'A'는 주의 맵, 'n'은 주의 맵 생성부(230)로 입력되는 차동 이미지의 개수, ''는 정상 이미지, ''는 정상 이미지에 상응하는 재건 이미지를 지칭할 수 있다. Here, 'A' is the attention map, 'n' is the number of differential images input to the
이미지 연산부(240)는 차동 이미지, 평균 맵 및 주의 맵를 입력받아 연산 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 연산 이미지는 가중 합산 이미지(Weighted sum image)를 포함할 수 있다. 가중 합산 이미지는 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 구조적 유사성이 반영된 차동 이미지에 공통된 공간상의 정보가 반영된 평균 맵 및 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 생성할 수 있다. 여기서, 차동 이미지, 평균 맵 및 주의 맵 각각의 가중치는 이상 탐지 성능의 기반이 되는 이상 이미지 생성시 조합을 위한 사용자의 임의 설정값으로 각각의 이미지에 부여되는 가중치의 총 합은 1일 수 있다(). 이는, 기존 스케일을 유지하기 위한 것으로, 가중치의 총 합은 1 이하이거나, 또는 1 이상일 수도 있다. 즉, 가중 합산 이미지를 생성하는 과정에서 가중치는 사용자가 원하는 이상 이미지를 생성하기 위해 조건에 따라 최적화가 필요한 변수일 수 있다. The
가중 합산 이미지는 아래 수학식 4에 따라 생성할 수 있다. The weighted summation image may be generated according to Equation 4 below.
여기서, ''은 가중 합산 이미지, ''는 가중치가 부여된 차동 이미지, ''는 가중치가 부여된 주의 맵, ''은 가중치가 부여된 평균 맵를 지칭할 수 있다.here, ' 'is the weighted sum image,' ' is the weighted differential image, ' ' is a weighted map of states, ' ' may refer to a weighted average map.
이상 이미지 생성부(250)는 연산 이미지 예컨대, 가중 합산 이미지를 입력받아 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 가중 합산 이미지를 비교하여 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 이상 이미지 생성부(250)는 가중 합산 이미지에서 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 이상 이미지 생성부(250)에서 출력되는 이상 이미지는 비정상적인 부분만 음영이 나타날 수 있다. The abnormal
이상 수치 산출부(260)는 관리의 편의성을 향상시키기 위한 것으로, 이상 이미지를 입력받아 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 이미지 이상 정도를 수치로 표현할 수 있다. 이때, 이상 수치 산출부(260)는 이상 이미지에서 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 전체 픽셀의 개수로 나눠서 이상 수치를 산출할 수 있다. 여기서, 이상 수치 산출시 단순하게 이상 이미지의 평균값을 사용하는 경우에는 특이점이 있는 경우와 전체적으로 미세하게 차이가 나는 경우의 변별력이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제1실시예에 따른 이상 수치 산출부(260)는 이상 수치 산출시 밀도(Density) 개념을 도입하여 가중치를 부여할 수 있다. 이때, 밀도는 이상 이미지 상에서 카운트된 픽셀의 개수 즉, 제2기준값 이상인 픽셀의 개수를 전체 픽셀의 개수로 산출하는 것을 지칭할 수 있다. 이를 통해, 이상 수치의 변별력을 향상시킬 수 있다. The
한편, 이상 이미지 생성부(250) 및 이상 수치 산출부(260)에서 기 설정된 제1기준값 및 제2기준값은 각각 0 내지 1 범위내에서 사용자가 원하는 임의의 값으로 설정될 수 있다. 기준값에 따라 정상 또는 비정상이 바뀌기 때문에 기준값을 낮게 설정하면 조그마한 이상도 탐지가 되어 민감하게 동작할 수 있고, 기준값을 높게 설정하면 이상이 심각한 경우에만 탐지가 되기 때문에 트레이트 오프(Trade-off) 관계가 성립될 수 있다. Meanwhile, the first reference value and the second reference value preset in the abnormal
상술한 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(10)은 오브젝트에서 획득한 원본 이미지로부터 정상적인 부분을 학습하고, 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화 및 수치화하여 사용자에게 제공함으로서 오브젝트의 불량을 효과적으로 검출할 수 있다. 또한, 오브젝트의 고질적인 불량을 추적할 수 있으며, 불량의 근본 원인을 파악하여 그 원인을 제공할 수 있다. 또한, 오브젝트 제조공정에서 양품과 불량품을 판단하는 지표를 제공하여 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있고, 오브젝트의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the image
도 2는 본 발명 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 2 is a block diagram showing the configuration of an image anomaly detection system according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20)은 이미지 학습 모듈(300) 및 이상 탐지 모듈(200)을 포함할 수 있다. 여기서, 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20)은 오브젝트로부터 획득한 그레이 스케일 이미지 즉, 흑백 이미지를 대상으로 이상 여부를 탐지할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the image
제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20)에서 이상 탐지 모듈(200)은 제1실시예에서 설명한 이상 탐지 모듈(200)과 동일할 수 있다. 즉, 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20)은 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20) 대비 이미지 학습 모듈(300)만 상이할 수 있다. 따라서, 제2실시예에서는 이상 탐지 모듈(200)에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. In the image
제2실시예에 따른 이미지 학습 모듈(300)은 생성 모델을 기반으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 이미지 학습 모듈(300)은 오토인코더 알고리즘을 기반으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2실시예에 따른 이미지 학습 모듈(300)은 SDAE(Stacked Denoising AutoEncoder) 알고리즘을 기반으로 구성될 수 있다. The
SDAE 알고리즘을 기반으로 구성된 이미지 학습 모듈(300)은 노이즈 가산 유닛(Noise adding unit, 310), 다수의 계층들(321, 322, 323)이 직렬로 연결된 인코더 네트워크(320) 및 인코더 네트워크(320)와 대칭적인 구조를 갖고, 다수의 계층들(331, 332, 333)이 직렬로 연결된 디코더 네트워크(330)을 포함할 수 있다. 제2실시예에서는 인코더 네트워크(320)는 제1계층(321) 내지 제n계층(323, n은 자연수)이 순차적으로 직렬 연결된 경우를 예시하였고, 제1계층(321)에서 제n계층(323) 방향으로 점차 차원이 축소될 수 있다. 그리고, 디코더 네트워크(330)는 제1계층(331) 내지 제n계층(333)이 순차적으로 직렬 연결된 경우를 예시하였고, 제1계층(321)에서 제n계층(333) 방향으로 점차 원본 이미지에 가깝도록 차원이 복원될 수 있다. 여기서, 인코더 네트워크(320) 내 계층들의 개수와 디코더 네트워크(330) 내 계층들의 개수는 서로 동일하거나, 또는 서로 상이할 수 있다. The
노이즈 가산 유닛(310)은 원본 이미지를 입력받아 랜덤하게 생성된 노이즈를 원본 이미지에 가산하여 노이즈 가산 이미지(Noise addition image)를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 원본 이미지에 가산되는 노이즈는 다양한 방법으로 생성할 수 있다. 다수의 계층들(321, 322, 323)이 직렬로 연결된 인코더 네트워크(320)는 노이즈 가산 이미지를 입력받아 노이즈 가산 이미지로부터 주요한 특징을 잘 추려낼 수 있도록 학습하고, 고차원 노이즈 가산 이미지를 저차원 잠재 공간으로 차원 축소시켜 잠재 벡터를 출력할 수 있다. 다수의 계층들(331, 332, 333)이 직렬로 연결된 디코더 네트워크(330)는 학습 데이터 즉, 재건 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있고, 원본 이미지와 유사한 재건 이미지를 생성하도록 학습될 수 있다.The
제2실시예에 따른 이미지 학습 모듈(300)은 노이즈 가산 이미지를 대상으로 다수의 계층들(321, 322, 323)이 직렬로 연결된 인코더 네트워크(320) 및 다수의 계층들(331, 332, 333)이 직렬로 연결된 디코더 네트워크(330)를 이용하여 차원 축소 및 복원을 진행함으로써, 이미지 학습 모듈(300)의 성능을 향상시킬 수 있다.The
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an image anomaly detection system according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, the same reference numerals are used for the same components as those of the first embodiment, and detailed descriptions thereof will be omitted.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(30)은 이미지 학습 모듈(100) 및 이상 탐지 모듈(400)을 포함할 수 있다. 여기서, 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템은 오브젝트로부터 획득한 컬러 이미지(Color image)를 대상으로 이상 여부를 탐지할 수 있다. 컬러 이미지는 레드 채널(Red channel), 그린 채널(Green channel) 및 블루 채널(Blue channel)로 구성된 것일 수 있다. As shown in FIG. 3 , the image
제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(30)에서 이미지 학습 모듈(100)은 제1실시예에 따른 이미지 학습 모듈(100)과 동일할 수 있다. 즉, 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(30)은 제1실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(10) 대비 이상 탐지 모듈(400)만 상이할 수 있다. 따라서, 제3실시예에서는 이미지 학습 모듈(100)에 대한 상세한 설명을 생략하기로 한다. In the image
제3실시예에 따른 이상 탐지 모듈(200)은 이미지 학습 모듈(100)로부터 원본 이미지 및 원본 이미지에 상응하는 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지에서 비정상적인 부분만 검출하여 시각화 및 수치화할 수 있다. 구체적으로, 이상 탐지 모듈(400)은 원본 이미지 및 원본 이미지가 이미지 학습 모듈(100)을 거쳐 출력된 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지에서 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화된 이상 이미지를 생성할 수 있다. 또한, 이상 탐지 모듈(400)은 이상 이미지를 바탕으로 사용자가 정상 또는 비정상을 용이하게 판단할 수 있도록 이상 이미지를 수치화한 이상 수치를 생성할 수 있다. 즉, 이상 탐지 모듈(400)은 원본 이미지 및 재건 이미지로부터 오브젝트의 불량을 객관적이고, 신속 정확하게 검출하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 원본 이미지로 오브젝트로부터 획득된 컬러 이미지를 사용함에 따라 이상 탐지 모듈(400)은 차동 이미지 생성부(Differential image generator, 410), 풀링 이미지 생성부(Pooling image generator, 420), 융합 이미지 생성부(Blended image generator, 430), 주의 이미지 생성부(Attention image generator, 440), 이미지 연산부(Image calculation unit, 450), 이상 이미지 생성부(Anomaly image generator, 460) 및 이상 수치 산출부(Anomaly score calculation unit, 470)를 포함할 수 있다.The
차동 이미지 생성부(410)는 원본 이미지 및 재건 이미지를 입력받아 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 원본 이미지와 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 두 이미지 사이의 휘도(luminance, l), 명암(contrast, c) 및 구조(structure, s)의 차이를 계산할 수 있는 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출할 수 있다. 차동 이미지 생성부(410)에 입력되는 원본 이미지는 테스트 이미지 및 다수의 정상 이미지들을 포함할 수 있다. The
한편, 차동 이미지 생성부(410)는 다수의 원본 이미지들 각각에 대응하는 다수의 차동 이미지들에서 유사한 차동 이미지들끼리 클러스터링하여 가중치를 부여하는 클러스터링 유닛(Clustering unit, 412)을 더 포함할 수 있다. 차동 이미지 생성부(410)로 입력되는 다수의 원본 이미지들 및 이에 대응하는 다수의 재건 이미지들 각각의 분포가 다양하거나, 다수의 원본 이미지들 및 이에 대응하는 다수의 재건 이미지들 각각이 오브젝트의 미세(micro) 영역에 대응하는 경우에 클러스터링을 진행하여 이상 탐지 모듈(400)의 성능을 향상시킬 수 있다. 다수의 차동 이미지들에 대한 최적 클러스터 개수는 RBF(Radial Basis Function)의 Kernel PCA(Kernel principal component analysis)를 사용하여 차원 축소, GMM(Gaussian Mixture Model)을 사용하여 차동 이미지의 클러스터링을 수행 및 BIC(Bayesian Information Criterion)를 기준으로 최적의 클러스터를 확인하는 일련의 과정을 통해 산출할 수 있다. 반면, 차동 이미지 생성부(410)로 입력되는 다수의 원본 이미지들 및 이에 대응하는 다수의 재건 이미지들 각각의 분포가 다양하지 않고, 일정한 경우에는 다수의 원본 이미지들 각각에 대응하는 다수의 차동 이미지들에 대한 클러스터링을 생략할 수도 있다. Meanwhile, the
풀링 이미지 생성부(420)는 차동 이미지를 입력받아 풀링 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 풀링 이미지를 생성하기 위해 풀링 이미지 생성부(420)로 입력되는 차동 이미지는 테스트 이미지에 대응하는 차동 이미지일 수 있다. 구체적으로, 풀링 이미지 생성부(420)는 평균 풀링 이미지 생성부(Average pooling image generator, 422), 최대 풀링 이미지 생성부(Max pooling image generator, 424) 및 표준편차 풀링 이미지 생성부(Standard deviation pooling image generator, 426)를 포함할 수 있다. The pooling
평균 풀링 이미지 생성부(422)는 차동 이미지를 입력받아 픽셀단위로 각 색상별 차이 즉, 채널별 차이를 평균화하여 모든 채널에서 공통적 공간상의 정보가 반영된 평균 풀링 이미지(Average pooling image)를 생성할 수 있다. 최대 풀링 이미지 생성부(424)는 차동 이미지를 입력받아 픽셀단위로 각 채널에서 가장 큰 차이가 나는 값을 대표값으로 반영하여 최대 풀링 이미지(Max pooling image)를 생성할 수 있다. 그리고, 표준편차 풀링 이미지 생성부(426)는 색상의 변화가 큰 것을 감지할 수 있도록 각 채널간 표준편차값을 계산하여 채널별로 차이가 나는 부분이 반영된 표준편차 풀링 이미지(Standard deviation pooling image)를 생성할 수 있다. 한편, 평균 풀링 이미지 생성부(422), 최대 풀링 이미지 생성부(424) 및 표준편차 풀링 이미지 생성부(426) 각각에서 채널은 단위 색상을 지칭하는 것으로 레드 채널, 그린 채널 및 블루 채널을 포함할 수 있다. The average pooling
융합 이미지 생성부(430)는 풀링 이미지 생성부(420)에서 생성된 풀링 이미지들 즉, 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 및 표준편차 풀링 이미지를 입력받아 이들을 융합하여 융합 이미지(Blended image)를 생성할 수 있다. 이때, 융합 이미지 생성부(430)는 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 및 표준편차 풀링 이미지 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 융합 이미지를 생성할 수 있다. 여기서, 가중치는 사용자의 임의 설정값일 수 있다. 즉, 사용자의 임의 설정값에 따라 융합 이미지는 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 및 표준편차 풀링 이미지 모두가 소정의 비율로 합산된 것일 수도 있고, 또는 이들 중 선택된 두 개의 이미지가 소정의 비율로 합산된 것일 수도 있다. 또한, 융합 이미지는 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 또는 표준편차 풀링 이미지 중 어느 하나일 수도 있다. The
주의 이미지 생성부(440)는 다수의 정상 이미지들 사이에서 나타나는 편차(Variation)를 반영하기 위한 것으로, 정상적인 부분은 제외하고, 비정상적인 부분만을 검출하는 역할을 수행할 수 있다. 구체적으로, 주의 이미지 생성부(440)는 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보를 반영된 주의 맵을 생성하고, 입력받은 융합 이미지에 생성된 주의 맵의 가중치를 반영하여 주의 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 주의 이미지는 입력받은 테스트 이미지에 대응하는 융합 이미지에 주의 맵의 가중치를 곱하여 생성할 수 있다. 주의 이미지 생성부(440)에서 주의 맵은 차동 이미지 생성부(410)로부터 다수의 차동 이미지들을 입력받아 다수의 차동 이미지들을 픽셀단위로 평균화하여 생성할 수 있다. 여기서, 주의 맵을 생성하기 위한 다수의 차동 이미지들은 이미지 학습 모듈(100)을 학습시키기 위해 사용된 다수의 정상 이미지들 및 이에 상응하는 다수의 재건 이미지들로부터 SSIM을 통해 산출된 것일 수 있다. The
이미지 연산부(450)는 주의 이미지를 배율이 조절된 연산 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 주의 이미지의 배율을 조절하기 위해 이미지 연산부(450)는 곱셈기(Multiplier)를 포함할 수 있고, 연산 이미지는 주의 이미지의 배율이 조절된 멀티플라이드 이미지(Multiplied image)를 포함할 수 있다.The
이상 이미지 생성부(460)는 멀티플라이드 이미지를 입력받아 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 멀티플라이드 이미지를 비교하여 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 역할을 수행할 수 있다. 이때, 이상 이미지 생성부(460)는 멀티플라이드 이미지에서 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성할 수 있다. 즉, 이상 이미지 생성부(460)에서 출력되는 이상 이미지는 비정상적인 부분만 음영이 나타날 수 있다. The abnormal
이상 수치 산출부(470)는 관리의 편의성을 향상시키기 위한 것으로, 이상 이미지를 입력받아 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 이미지 이상 정도를 수치로 표현할 수 있다. 이때, 이상 수치 산출부(470)는 이상 이미지에서 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 전체 픽셀의 개수로 나눠서 이상 수치를 산출할 수 있다. 여기서, 이상 수치 산출시 단순하게 이상 이미지의 평균값을 사용하는 경우에는 특이점이 있는 경우와 전체적으로 미세하게 차이가 나는 경우의 변별력이 저하될 수 있다. 이를 방지하기 위해, 제3실시예에 따른 이상 수치 산출부(470)는 이상 수치 산출시 밀도(Density) 개념을 도입하여 가중치를 부여할 수 있다. 이때, 밀도는 이상 이미지 상에서 카운트된 픽셀의 개수 즉, 제2기준값 이상인 픽셀의 개수를 전체 픽셀의 개수로 산출하는 것을 지칭할 수 있다. 이를 통해, 이상 수치의 변별력을 향상시킬 수 있다. The
한편, 이상 이미지 생성부(460) 및 이상 수치 산출부(470)에서 기 설정된 제1기준값 및 제2기준값은 각각 0 내지 1 범위내에서 사용자가 원하는 임의의 값으로 지정될 수 있다. 기준값에 따라 정상 또는 비정상이 바뀌기 때문에 기준값을 낮게 설정하면 조그마한 이상도 탐지가 되어 민감하게 동작할 수 있고, 기준값을 높게 설정하면 이상이 심각한 경우에만 탐지가 되기 때문에 트레이트 오프(Trade-off) 관계가 성립될 수 있다. Meanwhile, the first reference value and the second reference value preset in the abnormality
상술한 바와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(30)은 오브젝트에서 획득한 원본 이미지로부터 정상적인 부분을 학습하고, 비정상적인 부분만을 검출하여 시각화 및 수치화하여 사용자에게 제공함으로서 오브젝트의 불량을 효과적으로 검출할 수 있다. 또한, 오브젝트의 고질적인 불량을 추적할 수 있으며, 불량의 근본 원인을 파악하여 그 원인을 제공할 수 있다. 또한, 오브젝트 제조공정에서 양품과 불량품을 판단하는 지표를 제공하여 제조공정의 효율을 향상시킬 수 있고, 오브젝트의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the image
도 4는 본 발명의 제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 제2실시예 및 제3실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 상세한 설명을 생략하기로 한다. 4 is a block diagram illustrating the configuration of an image anomaly detection system according to a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, for convenience of description, the same reference numerals are used for the same components as those of the second and third embodiments, and detailed descriptions thereof will be omitted.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(40)은 이미지 학습 모듈(300) 및 이상 탐지 모듈(400)을 포함할 수 있다. 여기서, 제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템은 오브젝트로부터 획득한 컬러 이미지를 대상으로 이상 여부를 탐지할 수 있다. 컬러 이미지는 레드 채널, 그린 채널 및 블루 채널로 구성된 것일 수 있다. As shown in FIG. 4 , the image
제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(40)에서 이미지 학습 모듈(300)은 제2실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(20)의 이미지 학습 모듈(300)과 동일할 수 있다. 그리고, 제4실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(40)에서 이상 탐지 모듈(400)은 제3실시예에 따른 이미지 이상 탐지 시스템(30)의 이상 탐지 모듈(400)과 동일할 수 있다. 즉, 상술한 실시예들의 조합을 통하여 다양한 구조를 갖는 이미지 이상 탐지 시스템을 구현할 수 있다. The
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible by those skilled in the art within the scope of the technical spirit of the present invention. do.
10, 20, 30, 40 : 이미지 이상 탐지 시스템
100, 300 : 이미지 학습 모듈
200, 400 : 이상 탐지 모듈
110, 320 : 인코더 네트워크
120, 330 : 디코더 네트워크
130 : 사전 분포 유닛
140 : 판별 네트워크
210, 410 : 차동 이미지 생성부
212, 412 : 클러스터링 유닛
220 : 평균 맵 생성부
230 : 주의 맵 생성부
240, 450 : 이미지 연산부
250, 460 : 이상 이미지 생성부
260, 470 : 이상 수치 산출부
310 : 노이즈 가산 유닛
420 : 풀링 이미지 생성부
430 : 융합 이미지 생성부
440 : 주의 이미지 생성부10, 20, 30, 40: Image anomaly detection system
100, 300:
110, 320:
130: prior distribution unit 140: discriminant network
210, 410:
220: average map generation unit 230: attention map generation unit
240, 450:
260, 470: abnormal value calculation unit 310: noise adding unit
420: pooling image generating unit 430: fusion image generating unit
440: attention image generator
Claims (28)
상기 원본 이미지 및 상기 재건 이미지를 입력받아 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지를 생성하는 차동 이미지 생성부;
상기 원본 이미지를 입력받아 공통된 공간상의 정보가 반영된 평균 맵을 생성하는 평균 맵 생성부;
상기 차동 이미지를 입력받아 물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵을 생성하는 주의 맵 생성부;
상기 차동 이미지, 상기 평균 맵 및 상기 주의 맵을 입력받아 연산 이미지를 생성하는 이미지 연산부;
상기 연산 이미지를 입력받아 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 이상 이미지 생성부; 및
상기 이상 이미지를 입력받아 상기 이상 이미지의 이상 정도를 수치화한 이상 수치를 생성하는 이상 수치 산출부
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. an image learning module based on an autoencoder algorithm that receives an original image obtained from an object and outputs a reconstructed image;
a differential image generating unit that receives the original image and the reconstructed image and generates a differential image by calculating the structural similarity between the original image and the reconstructed image;
an average map generator that receives the original image and generates an average map reflecting common spatial information;
an attention map generation unit receiving the differential image and generating an attention map reflecting location information to be focused on when detecting an anomaly according to coordinate information in physical space;
an image operation unit configured to receive the differential image, the average map, and the attention map and generate a calculated image;
an abnormal image generating unit that receives the calculated image and generates an abnormal image in which only an abnormal portion is emphasized; and
An abnormality numerical calculation unit that receives the abnormal image and generates an abnormality value obtained by quantifying the abnormality of the abnormal image
An image anomaly detection system comprising a.
상기 차동 이미지 생성부는 다수의 상기 차동 이미지에 대해 클러스터링을 수행하는 클러스터링 유닛을 더 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The differential image generator further includes a clustering unit configured to perform clustering on a plurality of the differential images.
상기 원본 이미지는 그레이 스케일 이미지를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The original image is an image anomaly detection system including a grayscale image.
상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고, 상기 이미지 학습 모듈은 다수의 상기 정상 이미지를 활용하여 학습되는 이미지 이상 탐지 시스템.According to claim 1,
The original image includes a normal image obtained from the object of good quality, and the image learning module is an image abnormality detection system that is learned by using a plurality of the normal images.
상기 이미지 학습 모듈은
상기 원본 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및
상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 갖고, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The image learning module is
an encoder network that receives the original image and generates a latent vector; and
A decoder network that has a symmetric structure with the encoder network and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector
An image anomaly detection system comprising a.
상기 이미지 학습 모듈은
기 설정된 확률분포로부터 리얼 샘플을 생성하는 사전 분포 유닛; 및
상기 리얼 샘플 및 상기 인코더 네트워크에서 생성된 페이크 샘플을 램덤하게 입력받아 입력된 샘플이 리얼 또는 페이크인지 구분하도록 판별 손실을 바탕으로 자신과 상기 인코더 네트워크를 학습시키는 판별 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 6. The method of claim 5,
The image learning module is
a pre-distribution unit that generates a real sample from a preset probability distribution; and
A discrimination network that receives the real sample and the fake sample generated by the encoder network at random and trains itself and the encoder network based on the discrimination loss to distinguish whether the input sample is real or fake
An image anomaly detection system comprising a.
상기 이미지 학습 모듈은
상기 원본 이미지를 입력받아 랜덤하게 생성한 노이즈를 상기 원본 이미지에 가산하여 노이즈 가산 이미지를 생성하는 노이즈 가산 유닛;
직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 노이즈 가산 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및
직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 가지며, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The image learning module is
a noise adding unit that receives the original image and adds randomly generated noise to the original image to generate a noise-added image;
an encoder network including a plurality of serially connected layers and generating a latent vector by receiving the noise-added image; and
A decoder network that includes a plurality of layers connected in series, has a symmetric structure with the encoder network, and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector
An image anomaly detection system comprising a.
상기 차동 이미지 생성부에서 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
Structural similarity between the original image and the reconstructed image in the differential image generator is an image anomaly detection system for calculating using a Structural Similarity Index Map (SSIM).
상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고, 상기 평균 맵 생성부는 다수의 상기 정상 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 평균 맵을 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The original image includes a normal image obtained from the non-defective object, and the average map generator generates the average map by averaging a plurality of the normal images in units of pixels.
상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고, 상기 주의 맵 생성부는 다수의 상기 정상 이미지 각각에 대응하는 다수의 상기 차동 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 주의 맵을 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The original image includes a normal image obtained from the non-defective object, and the attention map generator generates the attention map by averaging the plurality of differential images corresponding to each of the plurality of normal images in units of pixels. detection system.
상기 원본 이미지는 상기 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 상기 오브젝트로부터 획득한 테스트 이미지 및 양품인 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고,
상기 연산 이미지는 가중 합산 이미지를 포함하며, 상기 가중 합산 이미지는 상기 테스트 이미지에 대응하는 상기 차동 이미지, 다수의 상기 정상 이미지로부터 산출된 상기 평균 맵 및 다수의 상기 정상 이미지로부터 산출된 상기 주의 맵 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The original image includes a test image obtained from the object in order to detect a defect of the object, and a normal image obtained from a good object,
The computed image includes a weighted summation image, wherein the weighted summation image includes the differential image corresponding to the test image, the average map computed from a plurality of the normal images, and the attention map computed from a plurality of the normal images, respectively. An image anomaly detection system that generates weights by weighting and summing them.
상기 이상 이미지 생성부는 상기 연산 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 비교하여 상기 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 상기 이상 이미지를 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템.According to claim 1,
The abnormal image generating unit compares the calculated image with a first reference value preset in units of pixels, and changes the pixel value of a pixel that is less than or equal to the first reference value to a maximum value or a minimum value to generate the abnormal image.
상기 이상 수치 산출부는 상기 이상 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 상기 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 상기 이상 이미지의 전체 픽셀로 나눠 상기 이상 수치를 산출하는 이미지 이상 탐지 시스템. According to claim 1,
The abnormal value calculating unit compares the abnormal image with a second reference value preset in units of pixels, counts only pixels that are equal to or greater than the second reference value, and divides the number of counted pixels by all pixels of the abnormal image to calculate the abnormal value Image Anomaly Detection System.
상기 원본 이미지 및 상기 재건 이미지를 입력받아 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성을 계산하여 차동 이미지를 생성하는 차동 이미지 생성부;
상기 차동 이미지를 입력받아 평균 풀링 이미지, 최대 풀링 이미지 및 표준편차 풀링 이미지를 각각 생성하는 풀링 이미지 생성부;
상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지 및 상기 표준편차 풀링 이미지를 합산하여 융합 이미지를 생성하는 융합 이미지 생성부;
물리적 공간상의 좌표 정보에 따라 이상 탐지시 집중해야하는 위치 정보가 반영된 주의 맵을 생성하고, 생성된 상기 주의 맵을 상기 융합 이미지에 반영하여 주의 이미지를 생성하는 주의 이미지 생성부;
상기 주의 이미지의 배율이 조절된 연산 이미지를 생성하는 이미지 연산부;
상기 연산 이미지를 입력받아 비정상적인 부분만 강조된 이상 이미지를 생성하는 이상 이미지 생성부; 및
상기 이상 이미지를 입력받아 상기 이상 이미지의 이상 정도를 수치화한 이상 수치를 생성하는 이상 수치 산출부
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. an image learning module based on an autoencoder algorithm that receives an original image obtained from an object and outputs a reconstructed image;
a differential image generating unit that receives the original image and the reconstructed image and generates a differential image by calculating the structural similarity between the original image and the reconstructed image;
a pooling image generator which receives the differential image and generates an average pooled image, a maximum pooled image, and a standard deviation pooled image, respectively;
a fusion image generation unit generating a fusion image by summing the average pooled image, the maximum pooled image, and the standard deviation pooled image;
an attention image generating unit generating an attention map reflecting location information to be focused upon when detecting anomalies according to coordinate information in physical space, and generating an attention image by reflecting the generated attention map to the fusion image;
an image calculating unit generating a calculated image in which the magnification of the attention image is adjusted;
an abnormal image generating unit that receives the calculated image and generates an abnormal image in which only an abnormal portion is emphasized; and
An abnormality calculation unit for receiving the abnormal image and generating an abnormality value obtained by quantifying the abnormality of the abnormal image
An image anomaly detection system comprising a.
상기 차동 이미지 생성부는 다수의 상기 차동 이미지에 대해 클러스터링을 수행하는 클러스터링 유닛을 더 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The differential image generator further includes a clustering unit configured to perform clustering on a plurality of the differential images.
상기 원본 이미지는 컬러 이미지를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The original image is an image anomaly detection system including a color image.
상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고, 상기 이미지 학습 모듈은 다수의 상기 정상 이미지를 활용하여 학습되는 이미지 이상 탐지 시스템.15. The method of claim 14,
The original image includes a normal image obtained from the object of good quality, and the image learning module is an image abnormality detection system that is learned by using a plurality of the normal images.
상기 이미지 학습 모듈은
상기 원본 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및
상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 갖고, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템.15. The method of claim 14,
The image learning module is
an encoder network that receives the original image and generates a latent vector; and
A decoder network that has a symmetric structure with the encoder network and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector
An image anomaly detection system comprising a.
상기 이미지 학습 모듈은
기 설정된 확률분포로부터 리얼 샘플을 생성하는 사전 분포 유닛; 및
상기 리얼 샘플 및 상기 인코더 네트워크에서 생성된 페이크 샘플을 램덤하게 입력받아 입력된 샘플이 리얼 또는 페이크인지 구분하도록 판별 손실을 바탕으로 자신과 상기 인코더 네트워크를 학습시키는 판별 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 19. The method of claim 18,
The image learning module is
a pre-distribution unit that generates a real sample from a preset probability distribution; and
A discrimination network that receives the real sample and the fake sample generated by the encoder network at random and trains itself and the encoder network based on the discrimination loss to distinguish whether the input sample is real or fake
An image anomaly detection system comprising a.
상기 이미지 학습 모듈은
상기 원본 이미지를 입력받아 랜덤하게 생성한 노이즈를 상기 원본 이미지에 가산하여 노이즈 가산 이미지를 생성하는 노이즈 가산 유닛;
직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 노이즈 가산 이미지를 입력받아 잠재 벡터를 생성하는 인코더 네트워크; 및
직렬로 연결된 다수의 계층들을 포함하고, 상기 인코더 네트워크와 대칭적인 구조를 가지며, 상기 잠재 벡터를 입력받아 상기 원본 이미지와 동일한 사이즈를 갖는 상기 재건 이미지를 생성하는 디코더 네트워크
를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The image learning module is
a noise adding unit that receives the original image and adds randomly generated noise to the original image to generate a noise-added image;
an encoder network including a plurality of serially connected layers and generating a latent vector by receiving the noise-added image; and
A decoder network that includes a plurality of layers connected in series, has a symmetric structure with the encoder network, and generates the reconstructed image having the same size as the original image by receiving the latent vector
An image anomaly detection system comprising a.
상기 차동 이미지 생성부에서 상기 원본 이미지와 상기 재건 이미지 사이의 구조적 유사성은 SSIM(Structural Similarity Index Map)을 사용하여 산출하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
Structural similarity between the original image and the reconstructed image in the differential image generator is an image anomaly detection system for calculating by using a Structural Similarity Index Map (SSIM).
상기 원본 이미지는 상기 오브젝트의 불량을 검출하기 위해 상기 오브젝트로부터 획득한 테스트 이미지를 포함하고, 상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지, 상기 표준편차 풀링 이미지 및 상기 융합 이미지 각각은 상기 테스트 이미지에 대응하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The original image includes a test image obtained from the object to detect a defect of the object, and each of the average pooled image, the maximum pooled image, the standard deviation pooled image and the fusion image corresponds to the test image. Image Anomaly Detection System.
상기 융합 이미지는 상기 평균 풀링 이미지, 상기 최대 풀링 이미지 및 상기 표준편차 풀링 이미지 각각에 가중치를 부여한 후, 합산하여 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The fusion image is an image anomaly detection system generated by adding weights to each of the average pooled image, the maximum pooled image, and the standard deviation pooled image, and then summed them.
상기 원본 이미지는 양품인 상기 오브젝트로부터 획득한 정상 이미지를 포함하고, 상기 주의 이미지 생성부는 다수의 상기 정상 이미지 각각에 대응하는 다수의 상기 차동 이미지를 픽셀단위로 평균화하여 상기 주의 맵을 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The original image includes a normal image obtained from the non-defective object, and the attention image generating unit generates the attention map by averaging the plurality of differential images corresponding to each of the plurality of normal images in units of pixels. detection system.
상기 주의 이미지 생성부는 상기 융합 이미지에 가중치가 반영된 상기 주의 맵을 곱하여 상기 주의 이미지를 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템. 25. The method of claim 24,
The image anomaly detection system for the attention image generating unit generates the image of the attention by multiplying the fusion image with the weighted attention map.
상기 이미지 연산부는 곱셈기를 포함하고, 상기 연산 이미지는 멀티플라이드 이미지(Multiplied image)를 포함하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The image operation unit includes a multiplier, and the operation image is an image anomaly detection system including a multiplied image.
상기 이상 이미지 생성부는 상기 연산 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제1기준값과 비교하여 상기 제1기준값 이하인 픽셀의 픽셀값을 최대값 또는 최소값으로 변경하여 상기 이상 이미지를 생성하는 이미지 이상 탐지 시스템.15. The method of claim 14,
The abnormal image generating unit compares the calculated image with a first reference value preset in units of pixels, and changes the pixel value of a pixel that is less than or equal to the first reference value to a maximum value or a minimum value to generate the abnormal image.
상기 이상 수치 산출부는 상기 이상 이미지를 픽셀단위로 기 설정된 제2기준값과 비교하여 상기 제2기준값 이상인 픽셀만을 카운트하고, 카운트된 픽셀의 개수를 상기 이상 이미지의 전체 픽셀로 나눠 상기 이상 수치를 산출하는 이미지 이상 탐지 시스템. 15. The method of claim 14,
The abnormal value calculating unit compares the abnormal image with a second reference value preset in units of pixels, counts only pixels that are equal to or greater than the second reference value, and divides the number of counted pixels by all pixels of the abnormal image to calculate the abnormal value Image Anomaly Detection System.
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Cited By (8)
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CN114359225A (en) * | 2022-01-05 | 2022-04-15 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | Image detection method, image detection device, computer equipment and storage medium |
KR102476048B1 (en) * | 2022-04-07 | 2022-12-12 | 세이지리서치 주식회사 | A method for detecting a process abnormality and a device for detecting a process abnormality |
KR102480423B1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 액션파워 | Data generation using an neural network model with encoder-decoder structure |
KR102541349B1 (en) * | 2022-11-22 | 2023-06-13 | (주)에이아이딥 | Image copyright identification system using variational auto encoder and method thereof |
KR20230126626A (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-30 | 다겸 주식회사 | Abnormal detection device including repair part determination function and repair completeness evaluation function |
US20230281958A1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Image data synthesis using adversarial autoencoders for continual training of models |
KR102663123B1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-05-03 | 주식회사 유어라운드 | Method for generating a virtual image using noise in latent space and computing device for the same method |
CN118212696A (en) * | 2024-05-17 | 2024-06-18 | 煤炭科学研究总院有限公司 | Moving target anomaly detection method for super-resolution reconstruction of fused image |
-
2020
- 2020-05-15 KR KR1020200058176A patent/KR20210141060A/en unknown
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114359225A (en) * | 2022-01-05 | 2022-04-15 | 腾讯科技(深圳)有限公司 | Image detection method, image detection device, computer equipment and storage medium |
KR20230126626A (en) * | 2022-02-21 | 2023-08-30 | 다겸 주식회사 | Abnormal detection device including repair part determination function and repair completeness evaluation function |
US20230281958A1 (en) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | Hewlett Packard Enterprise Development Lp | Image data synthesis using adversarial autoencoders for continual training of models |
KR102476048B1 (en) * | 2022-04-07 | 2022-12-12 | 세이지리서치 주식회사 | A method for detecting a process abnormality and a device for detecting a process abnormality |
KR102480423B1 (en) * | 2022-06-16 | 2022-12-22 | 주식회사 액션파워 | Data generation using an neural network model with encoder-decoder structure |
US11887002B2 (en) | 2022-06-16 | 2024-01-30 | Actionpower Corp. | Method of generating data by using artificial neural network model having encoder-decoder structure |
KR102541349B1 (en) * | 2022-11-22 | 2023-06-13 | (주)에이아이딥 | Image copyright identification system using variational auto encoder and method thereof |
KR102663123B1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-05-03 | 주식회사 유어라운드 | Method for generating a virtual image using noise in latent space and computing device for the same method |
CN118212696A (en) * | 2024-05-17 | 2024-06-18 | 煤炭科学研究总院有限公司 | Moving target anomaly detection method for super-resolution reconstruction of fused image |
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