Обработка изображений с помощью методов машинного обучения

Авдеенко Дмитрий Юрьевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В результате данной выпускной квалификационной работы изучены различные методы машинного обучения для анализа изображений, области их применения и способы решения задач данными методами. Решена задача распознавания и сегментирования дефектов на изображениях стальных изделий. В практической части работы предложено несколько подходов для решения поставленной задачи, реализованы некоторые модели на языке Python.

Введение 3

Постановка задачи 4

Обзор литературы 5

1. Обзор технологий и подходов в решении задачи 6
1.1. U-Net . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.2. SENet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3. PSPNet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4. Rectified Adam оптимизация . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.5. Коэффициент Жаккара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.6. Псевдо-маркировка данных . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2. Данные 13

3. Модель решения 18

4. Исследование 21
4.1. Подготовка данных и инструментария для исследования 21
4.2. Многоклассовая классификация . . . . . . . . . . . . . . . 21
4.3. Многоклассовая сегментация . . . . . . . . . . . . . . . . 23
4.4. Бинарная сегментация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
4.5. Результаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Выводы 29

Заключение 30

Список литературы 31

Сталь является одним из важнейших строительных материалов со-
временности. Стальные изделия устойчивы к естественному и искус-
ственному износам, что поспособствовало популярности данного мате-
риала во всем мире. Компания Северсталь лидирует в сфере добычи и
производства стали и считает, что будущее металлургии требует раз-
вития в экономических, экологических и социальных аспектах отрасли,
а также серьезно относится к корпоративной ответственности. Недав-
но компания создала крупнейшее в стране хранилище промышленных
данных с петабайтами информации, которая ранее никак не изучалась.
В настоящее время Северсталь ищет возможности в области машинного
обучения для улучшения автоматизации, повышения эффективности и
поддержания высокого качества своей продукции.
Процесс производства листовой стали особенно деликатный. От на-
грева и прокатки до сушки и резки – к моменту готовности листа стали
несколько машин соприкасаются с ним. Сегодня Северсталь использу-
ет изображения с высокочастотных камер для алгоритма обнаружения
дефектов.
Основной идей данной работы было создание алгоритма для авто-
матического анализа, локализации и классификации поверхностных де-
фектов на стальном листе.
Постановка задачи
Цель этого исследования – предсказать местоположение и тип де-
фектов, обнаруженных при производстве стали, используя предостав-
ленные изображения. Названия изображений имеют уникальный иден-
тификатор, и задача состоит в том, чтобы сегментировать каждое изоб-
ражение и классифицировать дефекты в наборе тестовых данных.
Даны обучающая выборка состоящая из 12568 уникальных изобра-
жений и тестовая выборка, состоящая из 1801 изображения. Так же
предлагается текстовый файл, с информацией о дефекте на каждом
изображении.

Целью данной выпускной квалификационной работы являлись ис-
следование задачи обнаружения дефектов на листах стали, а также
практическая реализация модели решения на языке Python с исполь-
зованием фреймворков и библиотек глубокого обучения.
На первом этапе были формально определены задача и исходные
данные для дальнейшего исследования. Произведено подробное опи-
сание изображений, представленных в качестве обучающей и тестовой
выборок. Исследованы структура выборок, распределение изображений
по классам, отличия классов дефектов.
Представлено несколько моделей, которые были использованы для
решения данной задачи, описаны их недостатки и особенности приме-
нения, а также выбрана модель для практической реализации.
На следующем этапе была программно реализована модель и по-
дробно описаны алгоритмы для каждой части полученного решения.
Заключительным этапом стали подведение итогов и оценка качества
предсказаний построенной модели.
В результате данной выпускной квалификационной работы изуче-
ны различные методы машинного обучения для анализа изображений,
области их применения и способы решения задач данными методами.
Подробно проанализирована и описана задача обнаружения дефектов
на листах стали от компании Северсталь. В практической части выпуск-
ной квалификационной работы предложено несколько подходов для ре-
шения поставленной задачи, реализовано несколько моделей на языке
Python.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Евгений А. доктор, профессор
    5 (154 отзыва)
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - ... Читать все
    Более 40 лет занимаюсь преподавательской деятельностью. Специалист в области философии, логики и социальной работы. Кандидатская диссертация - по логике, докторская - по социальной работе.
    #Кандидатские #Магистерские
    260 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Кооперативные игры на гиперграфах
    📅 2019год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет