JP7649646B2 - Machine learning device, machine learning method, and machine learning program - Google Patents
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Description
本発明は、画像データを入力とし、機械学習により構築されたモデルの性能を追加学習により向上させるための機械学習装置、機械学習方法、及び機械学習プログラムに関する。 The present invention relates to a machine learning device, a machine learning method, and a machine learning program that use image data as input and improve the performance of a model constructed by machine learning through additional learning.
機械学習により構築されたモデル(以下、学習済モデルとも記載する)を用いて、物品の検査を行う方法が知られている。例えば、特許文献1には、物品を被写体として含む画像データを入力とし、その物品のクラスを出力とする学習済モデルを用いて、物品の検査を行う検査装置が開示されている。 A method of inspecting an object using a model constructed by machine learning (hereinafter also referred to as a trained model) is known. For example, Patent Literature 1 discloses an inspection device that inspects an object using a trained model that receives image data including an object as a subject and outputs the class of the object.
学習済モデルは、入力された画像データが属するクラスとして、複数のクラスの何れかを出力する。しかしながら、これらのクラスのなかには、出現頻度が極めて低いクラスが含まれている場合がある。この場合、そのようなクラスに属する画像データに対する学習が不十分になり、その結果、そのようなクラスに属する画像データに対する判定精度が低下することがある。 The trained model outputs one of multiple classes as the class to which the input image data belongs. However, some of these classes may have an extremely low frequency of occurrence. In this case, learning for image data belonging to such a class may be insufficient, and as a result, the accuracy of determining image data belonging to such a class may decrease.
このような問題に対処するためには、出現頻度が低いクラスに属する画像データを十分に含む学習用データセットを用いた追加学習を行うことが効果的である。しかしながら、膨大な数の画像データを含むデータセットから出現頻度が低いクラスに属する画像データを検査者が目視でピックアップすることは、不可能又は極めて困難である。また、学習済モデルを用いてピックアップする方法も考えられるが、そもそも学習済モデルは出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度が低いため、この方法も有効性に欠ける。 To address this issue, it is effective to perform additional learning using a training dataset that contains sufficient image data belonging to classes with low occurrence frequencies. However, it is impossible or extremely difficult for an inspector to visually pick out image data that belongs to classes with low occurrence frequencies from a dataset that contains a huge number of image data. Another possible method is to use a trained model to pick out the image data, but trained models have low accuracy in determining image data that belongs to classes with low occurrence frequencies, making this method ineffective.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、機械学習により構築されたモデルの性能、特に、出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度を追加学習により向上させることが可能な機械学習技術を実現することにある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to realize a machine learning technique that can improve the performance of a model constructed by machine learning, in particular the judgment accuracy for image data belonging to a class that appears infrequently, through additional learning.
本発明の態様1に係る機械学習装置は、少なくも1つのプロセッサを備え、前記プロセッサは、データセットに含まれる各画像データの属するクラスを、機械学習により構築されたモデルを用いて推定するクラス推定処理と、前記クラス推定処理にて特定クラスに属すると推定された画像データのうち、その推定の尤度が閾値以上である画像データを、前記データセットから選別するデータ選別処理と、前記データ選別処理にて選別された画像データのうち、検査者が前記特定クラスに属すると判定した画像データに、前記特定クラスを示すラベルを付与するラベル付与処理と、前記ラベル付与処理にてラベルが付与された画像データを含む学習用データセットを用いて、前記モデルの追加学習を行う追加学習処理と、を実行する、という特徴としている。 The machine learning device according to aspect 1 of the present invention includes at least one processor, and the processor executes the following steps: a class estimation process that estimates a class to which each image data included in a dataset belongs using a model constructed by machine learning; a data selection process that selects from the dataset image data that is estimated to belong to a specific class in the class estimation process, image data whose likelihood of estimation is equal to or greater than a threshold; a labeling process that assigns a label indicating the specific class to image data that an inspector has determined to belong to the specific class from the image data selected in the data selection process; and an additional learning process that performs additional learning of the model using a learning dataset that includes image data that has been assigned a label in the labeling process.
上記の構成によれば、出現頻度の低いクラスを特定クラスとして上記各処理を実行することで、出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度を向上させることができる。しかも、上記の構成によれば、検査者が目視によるクラス判定を行う必要のある画像データは、データ選択処理にて選択された画像データに限定される。したがって、検査者の負担を軽減することができる。 According to the above configuration, by performing each of the above processes with a class that occurs less frequently as a specific class, it is possible to improve the accuracy of judgment for image data that belongs to a class that occurs less frequently. Moreover, according to the above configuration, the image data for which the inspector needs to visually judge the class is limited to the image data selected in the data selection process. Therefore, the burden on the inspector can be reduced.
本発明の態様2に係る機械学習装置においては、態様1に係る機械学習装置の構成に加えて、前記プロセッサは、前記クラス推定処理、前記データ選別処理、前記ラベル付与処理、及び前記追加学習処理を、繰り返し実行する、という構成が採用されている。
In the machine learning device according to
上記の構成によれば、出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度を更に向上させることができる。 The above configuration can further improve the accuracy of judgment for image data that belongs to a class with a low occurrence frequency.
本発明の態様3に係る機械学習装置においては、態様1又は2に係る機械学習装置の構成に加えて、前記閾値を設定する閾値設定処理を更に含んでいる、という構成が採用されている。
The machine learning device according to aspect 3 of the present invention has a configuration that, in addition to the configuration of the machine learning device according to
上記の構成によれば、データ選別処理にて選別される画像データの量、すなわち、検査者が目視によるクラス判定を行う必要のある画像データの量を適宜調整することができる。したがって、検査者の負担を適宜調整することができる。 The above configuration allows the amount of image data selected in the data selection process, i.e., the amount of image data for which the inspector needs to visually determine the class, to be appropriately adjusted. Therefore, the burden on the inspector can be appropriately adjusted.
本発明の態様4に係る機械学習方法は、少なくも1つのプロセッサが、データセットに含まれる各画像データの属するクラスを、機械学習により構築されたモデルを用いて推定するクラス推定処理と、前記プロセッサが、前記クラス推定処理にて特定クラスに属すると推定された画像データのうち、その推定の尤度が閾値以上である画像データを、前記データセットから選別するデータ選別処理と、前記プロセッサが、前記データ選別処理にて選別された画像データのうち、検査者が前記特定クラスに属すると判定した画像データに、前記特定クラスを示すラベルを付与するラベル付与処理と、前記プロセッサが、前記ラベル付与処理にてラベルが付与された画像データを含む学習用データセットを用いて、前記モデルの追加学習を行う追加学習処理と、を含んでいる、ことを特徴としている。 The machine learning method according to aspect 4 of the present invention is characterized in that it includes a class estimation process in which at least one processor estimates a class to which each image data included in a dataset belongs using a model constructed by machine learning; a data selection process in which the processor selects from the dataset image data estimated to belong to a specific class in the class estimation process, image data whose likelihood of estimation is equal to or greater than a threshold; a labeling process in which the processor assigns a label indicating the specific class to image data determined by an inspector to belong to the specific class from the image data selected in the data selection process; and an additional learning process in which the processor performs additional learning of the model using a learning dataset including image data to which a label has been assigned in the labeling process.
上記の構成によれば、出現頻度の低いクラスを特定クラスとして上記各処理を実行することで、出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度を向上させることができる。しかも、上記の構成によれば、検査者が目視によるクラス判定を行う必要のある画像データは、データ選択処理にて選択された画像データに限定される。したがって、検査者の負担を軽減することができる。 According to the above configuration, by performing each of the above processes with a class that occurs less frequently as a specific class, it is possible to improve the accuracy of judgment for image data that belongs to a class that occurs less frequently. Moreover, according to the above configuration, the image data for which the inspector needs to visually judge the class is limited to the image data selected in the data selection process. Therefore, the burden on the inspector can be reduced.
本発明の態様5に係る機械学習プログラムは、コンピュータを態様1~3の何れかに係る機械学習装置として動作させるためのプログラムであって、前記コンピュータが備えるプロセッサに前記各処理を実行させるプログラムである。 The machine learning program according to aspect 5 of the present invention is a program for operating a computer as a machine learning device according to any one of aspects 1 to 3, and is a program for causing a processor included in the computer to execute each of the processes.
上記の構成によれば、コンピュータを用いて上記の機械学習装置を実現することができる。 With the above configuration, the above machine learning device can be realized using a computer.
本発明の一態様によれば、機械学習により構築されたモデルの性能、特に、出現頻度が低いクラスに属する画像データに対する判定精度を追加学習により向上させることが可能な機械学習技術を実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a machine learning technique that can improve the performance of a model constructed by machine learning, in particular the judgment accuracy for image data belonging to a class that appears infrequently, through additional learning.
(機械学習装置の構成)
本発明の一実施形態に係る機械学習装置1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、機械学習装置1の構成を示すブロック図である。
(Configuration of machine learning device)
The configuration of a machine learning device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the machine learning device 1.
機械学習装置1は、機械学習により構築されたモデルMの性能を追加学習により向上させるための機械学習方法Sを実施するための装置である。機械学習装置1は、図1に示すように、メモリ11と、プロセッサ12と、ストレージ13と、バス14と、を備えている。メモリ11、プロセッサ12、及びストレージ13は、バス14を介して互いに接続されている。
The machine learning device 1 is a device for implementing a machine learning method S for improving the performance of a model M constructed by machine learning through additional learning. As shown in FIG. 1, the machine learning device 1 includes a
メモリ11は、機械学習方法Sを実施するための機械学習プログラムP、及び、機械学習方法Sにおいて構築及び評価されるモデルMを記録するための構成である。なお、メモリ11としては、例えば、半導体RAM(Random Access Memory)等を用いることができる。
The
プロセッサ12は、メモリ11に記憶された機械学習プログラムPに従って、機械学習方法Sを実行するための構成である。プロセッサ12としては、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphic Processing Unit)、マイクロプロセッサ、デジタルシグナルプロセッサ、マイクロコントローラ、TPU(Tensor Processing Unit)等のASIC(Application Specific Integrated Circuit)又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。
The
ストレージ13は、機械学習方法Sにおいて参照されるデータセットDを格納するための構成である。ストレージ13としては、例えば、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又は、これらの組み合わせ等を用いることができる。
なお、ここでは、機械学習方法Sを単一のコンピュータに設けられた単一のプロセッサ12が実行する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、機械学習方法Sを単一のコンピュータに設けられた、或いは、複数のコンピュータに分散して設けられた複数のプロセッサが共同して実行する構成を採用することも可能である。
Note that, although the configuration in which the machine learning method S is executed by a
また、ここでは、データセットDを単一のコンピュータに設けられた単一のストレージ13に格納する構成について説明したが、これに限定されない。すなわち、データセットDを単一のコンピュータに設けられた、或いは、複数のコンピュータに分散して設けられた複数のストレージに分散して格納する構成を採用することも可能である。
Although the configuration in which the dataset D is stored in a
なお、プロセッサ12に機械学習方法Sを実行させるための機械学習プログラムPは、コンピュータ読み取り可能な一時的でない有形の記録媒体に記録され得る。この記録媒体は、メモリ11であってもよいし、ストレージ13であってもよいし、その他の記録媒体であってもよい。例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブル論理回路が、その他の記録媒体として利用可能である。
The machine learning program P for causing the
(機械学習方法)
機械学習装置1が実施する機械学習方法Sの流れについて、図2を参照して説明する。図2は、機械学習方法Sの流れを示すフロー図である。
(Machine learning methods)
The flow of the machine learning method S performed by the machine learning device 1 will be described with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a flow diagram showing the flow of the machine learning method S.
機械学習方法Sは、上述したように、機械学習により構築されたモデルMの性能を追加学習により向上させる方法である。より具体的には、出現頻度の低い特定クラスに属する画像データについても、そのクラスを正しく推定することができるように、モデルMの性能を向上させるための方法である。機械学習方法Sは、図2に示すように、クラス推定処理S1と、データ選別処理S2と、ラベル付与処理S3と、追加学習処理S4と、を含んでいる。 As described above, the machine learning method S is a method for improving the performance of the model M constructed by machine learning through additional learning. More specifically, it is a method for improving the performance of the model M so that the class can be correctly estimated even for image data that belongs to a specific class with a low occurrence frequency. As shown in FIG. 2, the machine learning method S includes a class estimation process S1, a data selection process S2, a label assignment process S3, and an additional learning process S4.
データセットDSは、画像データの集合である。モデルMは、画像データを入力とし、複数のクラスの何れかを出力とするアルゴリズムであり、機械学習により構築されたものである。モデルMは、入力された画像データが属すると推定したクラスと共に、その推定の尤度を出力する。なお、本実施形態においては、CNN(Convolutional Neural Network)をモデルMとして用いるが、CNN以外のニューラルネットワーク、ロジスティック回帰モデル、サポートベクトルマシン、ランダムフォレストなどをモデルMとして用いてもよい。 The dataset DS is a collection of image data. The model M is an algorithm that takes image data as input and outputs one of multiple classes, and is constructed by machine learning. The model M outputs the class to which it estimates that the input image data belongs, along with the likelihood of the estimate. In this embodiment, a convolutional neural network (CNN) is used as the model M, but neural networks other than CNN, logistic regression models, support vector machines, random forests, etc. may also be used as the model M.
クラス推定処理S1は、データセットDに含まれる各画像データの属するクラスを、モデルMを用いて推定する処理である。本実施形態において、クラス推定処理S1は、プロセッサ12により実行され、推定されたクラスは、その推定の尤度と共にメモリ11に記憶される。
The class estimation process S1 is a process that estimates the class to which each image data included in the dataset D belongs using the model M. In this embodiment, the class estimation process S1 is executed by the
データ選別処理S2は、クラス推定処理S1にて特定クラスに属すると推定された画像データのうち、その推定の尤度が予め定められた閾値α以上である画像データを、データセットDSから選別する処理である。本実施形態において、データ選別処理S2は、プロセッサ12により実行され、選別された画像データは、メモリ11に記憶される。
The data selection process S2 is a process for selecting, from the data set DS, image data that is estimated to belong to a specific class in the class estimation process S1 and whose likelihood of estimation is equal to or greater than a predetermined threshold value α. In this embodiment, the data selection process S2 is executed by the
データ選別処理S2にて選別された画像データは、検査者に提供される。検査者は、データ選別処理S2にて選別された各画像データについて、その画像データの属するクラスを目視により判別する。 The image data selected in the data selection process S2 is provided to an inspector. The inspector visually determines the class to which each piece of image data selected in the data selection process S2 belongs.
ラベル付与処理S3は、データ選別処理S2にて選別された画像データのうち、検査者が特定クラスに属すると判定した画像データに、特定クラスを示すラベルを付与する処理である。本実施形態において、ラベル付与処理S3は、プロセッサ12により実行され、ラベルが付与された画像データは、メモリ11に記憶される。
The labeling process S3 is a process of assigning a label indicating a specific class to image data that the inspector has determined to belong to a specific class from among the image data selected in the data selection process S2. In this embodiment, the labeling process S3 is executed by the
追加学習処理S4は、ラベル付与処理S3にてラベルが付与された画像データを含む学習用データセットDLを用いて、モデルMの追加学習を行う処理である。学習用データセットDLは、ラベル付与処理S3にてラベルが付与された画像データのみを含んでいてもよいし、それ以外の画像データを含んでいてもよい。後者の例としては、データ選別処理S2にて選別された画像データの集合を、学習用データセットDLとして用いることなどが考えられる。本実施形態において、追加学習処理S4は、プロセッサ12により実行され、追加学習後のモデルMは、メモリ11に記憶される。
The additional learning process S4 is a process for additional learning of the model M using a learning dataset DL that includes image data to which labels have been assigned in the labeling process S3. The learning dataset DL may include only image data to which labels have been assigned in the labeling process S3, or may include other image data. An example of the latter is using a collection of image data selected in the data selection process S2 as the learning dataset DL. In this embodiment, the additional learning process S4 is executed by the
プロセッサ12は、クラス推定処理S1、データ選別処理S2、ラベル付与処理S3、及び追加学習処理S4を、繰り返し実行してもよい。これにより、学習用データセットDLに含まれる特定クラスに属する画像データを順次増やしながら、特定クラスに属する画像データに対するモデルの性能を順次向上させることができる。上述した閾値αは、これらの処理の繰り返しに際し、一定に保ってもよいし、順次大きくしていってもよい。
The
なお、これらの処理を繰り返す場合の終了条件は、任意である。一例として、(1)特定クラスに属する画像データに対するモデルMの判定精度が予め定められた判定精度に達したとき、(2)任意の画像データに対するモデルMの判定精度が予め定められた判定精度に達したとき、(3)繰り返し回数が予め定められた回数に達したとき、などが挙げられる。 These processes may be terminated as desired. Examples include (1) when the determination accuracy of model M for image data belonging to a specific class reaches a predetermined determination accuracy, (2) when the determination accuracy of model M for any image data reaches a predetermined determination accuracy, and (3) when the number of repetitions reaches a predetermined number.
(閾値αの調整)
閾値αの調整について、図3を参照して説明する。図3においては、画像データを二次元平面に射影して示している。図3における三角印は、特定クラスに属する画像データに対応し、図3における四角印は、特定クラス以外のクラスに属する画像データに対応する。図3における曲線γは、データ選別処理S2にて選別されるか否かの分水嶺を表す。曲線γよりも左下にある画像データは、データ選別処理S2にて特定クラスに属する画像データとして選別される。曲線γよりも右上にある画像データは、データ選別処理S2にて特定クラスに属する画像データとして選別されない。
(Adjustment of threshold value α)
The adjustment of the threshold value α will be described with reference to FIG. 3. In FIG. 3, image data is shown projected onto a two-dimensional plane. Triangle marks in FIG. 3 correspond to image data belonging to a specific class, and square marks in FIG. 3 correspond to image data belonging to a class other than the specific class. Curve γ in FIG. 3 represents the watershed between whether or not data is selected in the data selection process S2. Image data located to the lower left of curve γ is selected as image data belonging to the specific class in the data selection process S2. Image data located to the upper right of curve γ is not selected as image data belonging to the specific class in the data selection process S2.
上述した閾値αを大きくすると、図3の(a)に示すように、データ選別処理S2にて選別される画像データが少なくなる。その結果、データ選別処理S2にて選別された各画像データについて、その画像データの属するクラスを目視により判別する検査者の負担が小さくなる。ただし、学習用データセットDLに組み込むことができる、特定クラスに属する画像データの個数が少なくなるので、追加学習の効果は低くなる。 When the threshold value α is increased, as shown in FIG. 3(a), the amount of image data selected in the data selection process S2 is reduced. As a result, the burden on the inspector to visually determine the class to which each piece of image data selected in the data selection process S2 belongs is reduced. However, the number of image data belonging to a specific class that can be incorporated into the learning dataset DL is reduced, and the effect of additional learning is reduced.
逆に、上述した閾値αを小さくすると、図3の(b)に示すように、データ選別処理S2にて選別される画像データが多くなる。その結果、学習用データセットDLに組み込むことができる、特定クラスに属する画像データの個数が多くなるので、追加学習の効果は高くなる。ただし、データ選別処理S2にて選別された各画像データについて、その画像データの属するクラスを目視により判別する検査者の負担は大きくなる。 Conversely, if the above-mentioned threshold value α is made smaller, more image data will be selected in the data selection process S2, as shown in FIG. 3B. As a result, the number of image data belonging to a specific class that can be incorporated into the learning dataset DL increases, and the effect of additional learning is improved. However, the burden on the inspector to visually determine the class to which each image data selected in the data selection process S2 belongs increases.
このため、上述した閾値αは、追加学習の効果と検査者の負担との双方を勘案し、最適な値に設定しておくことが好ましい。このため、機械学習方法Sは、上述した閾値αを設定する閾値設定処理を更に含んでいることが好ましい。この閾値設定処理にて設定される閾値αは、ユーザにより指定された値であってもよいし、機械学習装置1が導出した値であってもよい。 For this reason, it is preferable to set the above-mentioned threshold value α to an optimal value taking into consideration both the effect of additional learning and the burden on the examiner. For this reason, it is preferable that the machine learning method S further includes a threshold setting process for setting the above-mentioned threshold value α. The threshold value α set in this threshold setting process may be a value specified by the user, or may be a value derived by the machine learning device 1.
(適用例)
機械学習方法Sの一適用例について、図4を参照して説明する。本適用例の対象となるモデルMは、LDチップの外観検査に用いられる学習済モデルである。モデルMの入力は、LDチップを被写体として含む画像データであり、モデルMの出力は、そのLDチップの状態を表す5つのクラスC1,C2,C3,C4,C5の何れかである。クラスC1に属する画像データの一例を図4の(a)に示す。クラスC1は、図4の(a)に示すように、正常なLDチップに対応するクラスである。また、クラスC5に属する画像データの一例を図4の(b)に示す。クラスC4は、図4の(b)に示すように、クラックの入ったLDチップに対応するクラスである。クラスC5は、上述した特定クラスに相当する、出現頻度が極めて低いクラスである。
(Application example)
An application example of the machine learning method S will be described with reference to FIG. 4. The model M to be applied in this application example is a trained model used for visual inspection of LD chips. The input of the model M is image data including an LD chip as a subject, and the output of the model M is one of five classes C1, C2, C3, C4, and C5 that represent the state of the LD chip. An example of image data belonging to class C1 is shown in FIG. 4(a). As shown in FIG. 4(a), class C1 is a class corresponding to a normal LD chip. Also, an example of image data belonging to class C5 is shown in FIG. 4(b). As shown in FIG. 4(b), class C4 is a class corresponding to a cracked LD chip. Class C5 is a class with an extremely low occurrence frequency that corresponds to the above-mentioned specific class.
与えられたモデルMは、クラスC5に属する画像データに対する判定精度が低く、追加学習が必要であった。このため、LDチップを被写体として含む50万枚の画像データからなるデータセットDを用意した。50万枚の画像データから検査員が目視でクラスC5に属する画像データをピックアップすることは、不可能又は極困難である。そこで、機械学習方法Sを用いてモデルMの追加学習を行った。 The given model M had low judgment accuracy for image data belonging to class C5, and additional learning was necessary. For this reason, a dataset D consisting of 500,000 pieces of image data including LD chips as subjects was prepared. It is impossible or extremely difficult for an inspector to visually pick out image data belonging to class C5 from 500,000 pieces of image data. Therefore, additional learning of model M was performed using machine learning method S.
1回目のクラス推定処理S1においては、与えられたモデルMを用いた。また、1回目のデータ選別処理S2においては、閾値αを10%に設定した。その結果、1回目のデータ選別処理S2において、146枚の画像データが選別された。また、1回目のラベル付与処理S3においては、これら146枚の画像データのうち、検査者が目視によりクラスC5に属することを確認した20枚の画像データにクラスC5を示すラベルを付与した。また、1回目の追加学習処理S4においては、これら20枚の画像データを含む学習用データセットDLを用いて、モデルMの追加学習を行った。その結果、クラスC5に属する画像データに対するモデルMの判定精度は、46%となった。 In the first class estimation process S1, a given model M was used. In the first data selection process S2, the threshold value α was set to 10%. As a result, 146 pieces of image data were selected in the first data selection process S2. In the first labeling process S3, of these 146 pieces of image data, 20 pieces of image data that the inspector visually confirmed to belong to class C5 were assigned a label indicating class C5. In the first additional learning process S4, additional learning of model M was performed using a learning dataset DL including these 20 pieces of image data. As a result, the judgment accuracy of model M for image data belonging to class C5 was 46%.
2回目のクラス推定処理S1においては、1回目の追加学習処理S4により構築されたモデルMを用いた。また、2回目のデータ選別処理S2においては、閾値αを再度10%に設定した。その結果、2回目のデータ選別処理S2において、72枚の画像データが選別された。また、2回目のラベル付与処理S3においては、これら72枚の画像データのうち、検査者が目視によりクラスC5に属することを確認した41枚の画像データにクラスC5を示すラベルを付与した。また、2回目の追加学習処理S4においては、これら41枚の画像データを含む学習用データセットDLを用いて、モデルMの追加学習を行った。その結果、クラスC5に属する画像データに対するモデルMの判定精度は、85%となった。 In the second class estimation process S1, the model M constructed in the first additional learning process S4 was used. In the second data selection process S2, the threshold α was set to 10% again. As a result, 72 pieces of image data were selected in the second data selection process S2. In the second labeling process S3, of these 72 pieces of image data, 41 pieces of image data that the inspector visually confirmed to belong to class C5 were assigned a label indicating class C5. In the second additional learning process S4, additional learning of the model M was performed using a learning dataset DL including these 41 pieces of image data. As a result, the judgment accuracy of the model M for image data belonging to class C5 was 85%.
以上のことから、機械学習方法Sを用いれば、出現頻度の低いクラスに属する画像データに対するモデルMの判定精度を向上し得ることが確認された。このような処理を更に繰り返せば、出現頻度の低いクラスに属する画像データに対するモデルMの判定精度が更に向上することが期待される。また、1回目のラベル付与処理S3のために検査者が目視によりクラス判別を行った画像データの枚数は、146枚であり、2回目のラベル付与処理S3のために検査者が目視によりクラス判別を行った画像データの枚数は、72枚である。したがって、検査者に過度な負担を掛けることなく、上述したモデルMの性能向上を実現し得ることが確かめられた。 From the above, it was confirmed that the machine learning method S can be used to improve the judgment accuracy of the model M for image data belonging to a class with a low occurrence frequency. If such processing is further repeated, it is expected that the judgment accuracy of the model M for image data belonging to a class with a low occurrence frequency will be further improved. In addition, the number of image data sheets on which the inspector performed visual class discrimination for the first labeling process S3 was 146, and the number of image data sheets on which the inspector performed visual class discrimination for the second labeling process S3 was 72. Therefore, it was confirmed that the performance improvement of the model M described above can be achieved without placing an excessive burden on the inspector.
(付記事項)
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
(Additional Notes)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
1 機械学習装置
11 メモリ
12 プロセッサ
13 ストレージ
14 バス
S 機械学習方法
S1 クラス推定処理
S2 データ選別処理
S3 ラベル付与処理
S4 追加学習処理
D データセット
DL 学習用データセット
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (5)
前記プロセッサは、データセットに含まれる各画像データの属するクラスを、機械学習により構築されたモデルを用いて推定するクラス推定処理と、前記クラス推定処理にて特定クラスに属すると推定された画像データのうち、その推定の尤度が閾値以上である画像データを、前記データセットから選別するデータ選別処理と、前記データ選別処理にて選別された画像データのうち、検査者が前記特定クラスに属すると判定した画像データに、前記特定クラスを示すラベルを付与するラベル付与処理と、前記ラベル付与処理にてラベルが付与された画像データを含む学習用データセットを用いて、前記モデルの追加学習を行う追加学習処理と、を実行し、
前記特定クラスは、出現頻度が低いクラスとして予め選択されたクラスである、
ことを特徴とする機械学習装置。 At least one processor;
The processor executes a class estimation process for estimating a class to which each image data included in a data set belongs using a model constructed by machine learning; a data selection process for selecting, from the data set, image data estimated to belong to a specific class in the class estimation process, image data having a likelihood of the estimation equal to or greater than a threshold; a labeling process for assigning a label indicating the specific class to image data determined by an inspector to belong to the specific class from the image data selected in the data selection process; and an additional learning process for performing additional learning of the model using a learning data set including image data to which a label has been assigned in the labeling process ,
The specific class is a class that is preselected as a class that occurs less frequently.
A machine learning device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載の機械学習装置。 The processor repeatedly executes the class estimation process, the data selection process, the label assignment process, and the additional learning process.
The machine learning device according to claim 1 .
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の機械学習装置。 The method further includes a threshold setting process for setting the threshold.
The machine learning device according to claim 1 or 2.
前記プロセッサが、前記クラス推定処理にて特定クラスに属すると推定された画像データのうち、その推定の尤度が閾値以上である画像データを、前記データセットから選別するデータ選別処理と、
前記プロセッサが、前記データ選別処理にて選別された画像データのうち、検査者が前記特定クラスに属すると判定した画像データに、前記特定クラスを示すラベルを付与するラベル付与処理と、
前記プロセッサが、前記ラベル付与処理にてラベルが付与された画像データを含む学習用データセットを用いて、前記モデルの追加学習を行う追加学習処理と、を含み、
前記特定クラスは、出現頻度が低いクラスとして予め選択されたクラスである、
ことを特徴とする機械学習方法。 A class estimation process in which at least one processor estimates a class to which each image data included in the dataset belongs using a model constructed by machine learning;
a data selection process in which the processor selects, from the data set, image data that is estimated to belong to a specific class in the class estimation process and whose likelihood of the estimation is equal to or greater than a threshold;
a labeling process in which the processor assigns a label indicating the specific class to image data that an inspector has determined to belong to the specific class, from among the image data selected in the data selection process;
The processor includes an additional learning process for additionally learning the model using a learning dataset including image data to which labels have been added in the labeling process,
The specific class is a class that is preselected as a class that occurs less frequently.
A machine learning method comprising:
A machine learning program for operating a computer as the machine learning device described in any one of claims 1 to 3, the machine learning program causing a processor provided in the computer to execute each of the processes.
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