数据采集规范

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进行深度学习模型训练时,模型会提取和学习图像中目标物体的特征,如颜色信息、轮廓形状信息及位置信息等。如果图像出现过曝、过暗、颜色失真、模糊、遮挡等情况,会导致深度学习模型所依赖的特征丢失,影响模型训练效果。

本文介绍图像采集前的准备工作、采集过程中的注意事项与图像采集后的数据筛选标准,帮助您采集高质量图像用于提高模型的识别效果和预测精度。

数据采集前的准备工作

降低光照影响

Mech-DLK 可以在一定程度上抵抗环境光照条件变化的影响。当环境光适度变化时,深度学习功能仍然可以有效工作。但是,如果环境光发生明显变化,不仅光照环境与实际情况不符,图像中目标物体的细节也会丢失,影响模型训练的性能。

环境光的明显变化通常分为以下几种情况:

  • 昼夜环境光差距大(阳光直射、正常照明、无照明/低照明)

  • 人造光源亮度变化大

  • 色温变化大

  • 其他可能明显影响彩色图像像素值的光照变化

如果您的工作环境无法避免环境光明显变化,您可以采取以下方式:

  • 根据项目要求设计适当的遮光或补充照明解决方案。

  • 选择适合项目要求的相机类型。如果只需区分工件的轮廓形状,可以使用单色相机。如果同时还需要区分工件的颜色,使用彩色相机可以产生更好的结果。

  • 在 Mech-Eye Viewer 中,调整相机的2D参数曝光模式和白平衡,使采集到的图像与实际工作环境保持一致。

如果ROI区域外图像出现过曝等情况,而ROI区域内图像正常,则无需进行图像处理。
improve model accuracy overexposed
improve model accuracy darker lighting
improve model accuracy color distortion

保证图像清晰

improve model accuracy obscure
improve model accuracy occluded

模拟实际应用

确保采集数据的 背景、视角、高度 与实际应用一致。任何不一致都会降低深度学习在实际应用时的效果,严重情况下必须返工重新采集数据,请务必提前确认实际应用时的情况。

improve model accuracy background inconsistent
improve model accuracy field mismatch
improve model accuracy height mismatch

数据采集中的注意事项

在采集数据的过程中各种摆放情况均需按采集要求合理分配数量,例如实际生产时来料有横向、竖向和散乱堆叠的情况,但只采集了横向和竖向来料的图像数据进行训练,那么无法保证散乱堆叠的识别效果。因此,采集数据时需要能 包含实际生产的各种场景 ,具体包括:

  • 确保采集的数据中包含实际应用所有可能出现的 物体朝向

  • 确保采集的数据中包含实际应用所有可能出现的 物体位置

  • 确保采集的数据中包含实际应用所有可能出现的 物体间关系

如果少采集了某种情况,深度学习模型将会缺少对于该情况的学习,会导致模型在该情况下无法有效识别,必须根据情况增加数据样本,降低误差。

物体朝向

improve model accuracy different towards

物体位置

improve model accuracy different situations
improve model accuracy different layers

物体间关系

improve model accuracy positions
improve model accuracy different positions

数据采集后的筛选标准

  1. 训练集质量与数量可控

    初次使用部分模块时,建议控制训练集中的图像质量和数量。

    • 采用高质量图像,确保导入的每张图像都能有利于模型训练。添加低质量或不相关数据可能会对模型训练产生负面影响。

    • 数据量并不是越大越好,前期加入大量无效的数据不利于后期的模型改进,同时还会延长训练时间。

      模块 建议训练集图像数量

      实例分割

      30~50 张

      缺陷分割

      20~30 张(根据缺陷类别和差异程度适当调整数量)

      图像分类

      30 张

      目标检测

      30 张

      文本检测

      30~50 张

      非监督分割

      30~50 张 OK 图像

  2. 数据具有代表性

    • 图像一定要涵盖待检测目标的所有光照、颜色、尺寸等信息。

      • 光照:实际存在光照变化,数据应该包含不同光照情况下的图像。

      • 颜色:工件存在不同颜色,数据应该包含所有颜色的图像。

      • 尺寸:工件存在不同尺寸,数据应该包含所有不同大小尺寸的图像。

        若实际现场工件会出现旋转、缩放、或其他情况,无法采集相应图像数据时,可以通过调整数据增强训练参数的方式来补充数据,以确保现场所有的情况都包含在训练集内。
  3. 数据占比均衡

    训练集中不同种类或不同摆放方式的图像比例要均衡,否则会影响模型效果。禁止出现一种物体 20 张,另一种物体仅有3张的情况。

  4. 数据与终端场景保持一致

    图像要与最终模型使用的终端场景保持一致,包括光照条件、工件特征、检测背景、视野大小等。

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