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!

    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Шагали Е. УрГЭУ 2007, Экономика, преподаватель
    4.4 (59 отзывов)
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и... Читать все
    Серьезно отношусь к тренировке собственного интеллекта, поэтому постоянно учусь сама и с удовольствием пишу для других. За 15 лет работы выполнила более 600 дипломов и диссертаций, Есть любимые темы - они дешевле обойдутся, ибо в радость)
    #Кандидатские #Магистерские
    76 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    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
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ
    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
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

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