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JP7793285B2 - Abnormality judgment model generation method, abnormality judgment model generation device, and inspection device - Google Patents
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JP7793285B2 - Abnormality judgment model generation method, abnormality judgment model generation device, and inspection device - Google Patents

Abnormality judgment model generation method, abnormality judgment model generation device, and inspection device

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Description

本発明は、異常判定モデル生成方法及び異常判定モデル生成装置並びに検査装置に関する。 The present invention relates to an anomaly detection model generation method, an anomaly detection model generation device, and an inspection device.

近年、ディープラーニング等のAI(Artificial Intelligence)技術が発達し、種々の検査にAIを活用することが検討されている。一般的なAI技術を適用した検査の自動化手段として、教師ありの機械学習による異常検知、あるいは教師なしの機械学習による異常検知等の手法が考えられる。 In recent years, AI (Artificial Intelligence) technologies such as deep learning have advanced, and the use of AI in various inspections is being considered. Common methods of automating inspections using AI technology include anomaly detection using supervised machine learning and unsupervised machine learning.

外観に現れる異常の検査を教師ありの機械学習を用いて行う場合、機械学習を実施する前に、あらかじめ多数の教師画像データを準備し、正常又は異常、あるいは、異常のレベルごとにラベリングすることが必要となる。その際に、教師画像データが不足していると、未知の異常を検知できず、効果的な学習を行うことができない。このため、実際の異常を撮影した教師画像データを画像処理することにより、新たな教師画像データを生成し、教師画像データ数を増やすことが行われている。 When using supervised machine learning to inspect for external abnormalities, it is necessary to prepare a large amount of training image data in advance and label them as normal or abnormal, or by level of abnormality, before conducting the machine learning. If there is insufficient training image data, unknown abnormalities cannot be detected and effective learning cannot be carried out. For this reason, new training image data is generated by processing training image data of actual abnormalities, thereby increasing the amount of training image data.

例えば、特許文献1には、機械学習に用いる教師画像データの数が不足した場合に、質の良い教師画像データを生成する技術が提案されている。具体的に、特許文献1には、複数のパターンに分類された教師画像データを取得し、所定の基準に基づき、属する教師画像データの個数が少ない不足パターンを特定し、ある教師画像データを空間的に反転したり色調を変更したりすることにより、不足パターンに属する新たな教師画像データを生成する機械学習システムが開示されている。 For example, Patent Document 1 proposes technology for generating high-quality teacher image data when there is an insufficient amount of teacher image data to use in machine learning. Specifically, Patent Document 1 discloses a machine learning system that acquires teacher image data classified into multiple patterns, identifies a missing pattern that has a small number of teacher image data items based on predetermined criteria, and generates new teacher image data that belongs to the missing pattern by spatially inverting certain teacher image data or changing the color tone.

特開2018-169672号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-169672

ここで、特許文献1に開示された機械学習システムは、実際の教師画像データの色調を変換することにより、教師画像データの数を増やすものである。色調の変換に限らず、実際の教師画像データを反転ないし線形変換させたりすることにより、教師画像データの数を増やすことも可能である。しかしながら、色調の変換や線形変換により教師画像データの数を増やす場合、新たに追加される教師画像データは元の教師画像データの特徴に基づいて創出されるものであるために教師画像データの内容には限界があり、機械学習による異常の検査の精度が低下する虞がある。 The machine learning system disclosed in Patent Document 1 increases the number of pieces of teacher image data by converting the color tones of the actual teacher image data. It is also possible to increase the number of pieces of teacher image data not only by converting color tones, but also by inverting or linearly converting the actual teacher image data. However, when increasing the number of pieces of teacher image data by converting color tones or linearly converting them, there are limitations to the content of the teacher image data because the newly added teacher image data is created based on the characteristics of the original teacher image data, and there is a risk that the accuracy of abnormality detection using machine learning will decrease.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、異常の検査の精度を向上させることができる異常判定モデル生成方法及び異常判定モデル生成装置並びに検査装置を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide an anomaly detection model generation method, an anomaly detection model generation device, and an inspection device that can improve the accuracy of anomaly detection.

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、検査対象を測定した検査画像データを入力データとして検査対象の異常を判定するための異常判定モデルを生成する異常判定モデル生成方法であって、異常の特徴パターンを擬似して作成される擬似データに基づいて異常判定モデルを生成するための学習用データセットを生成するステップと、学習用データセットを用いて異常判定モデルを生成するステップとを含む異常判定モデル生成方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problems, one aspect of the present invention provides an anomaly detection model generation method that generates an anomaly detection model for detecting abnormalities in an inspection object using inspection image data obtained by measuring the inspection object as input data, the anomaly detection model generation method including the steps of generating a training dataset for generating the anomaly detection model based on pseudo data created by simulating characteristic patterns of abnormalities, and generating the anomaly detection model using the training dataset.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、検査対象を測定した検査画像データを入力データとして検査対象の異常を判定するための異常判定モデルを生成する異常判定モデル生成装置であって、異常の特徴パターンを擬似して作成される擬似データに基づいて生成された学習用データセットを用いて異常判定モデルを生成する学習部とを含む異常判定モデル生成装置が提供される。 In order to solve the above-mentioned problems, according to another aspect of the present invention, there is provided an anomaly determination model generation device that generates an anomaly determination model for determining abnormalities in an inspection object using inspection image data obtained by measuring the inspection object as input data, and that includes a learning unit that generates the anomaly determination model using a learning dataset generated based on pseudo data created by simulating characteristic patterns of abnormalities.

また、上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、検査対象を測定した検査画像データに基づいて検査対象の検査を行う検査装置であって、異常の特徴パターンを擬似して作成される擬似データに基づいて生成された学習用データセットを用いて生成された異常判定モデルを記憶する記憶部と、検査対象を測定した検査画像データを異常判定モデルに入力して検査対象の異常の有無を判定する判定部とを含む検査装置が提供される。 Furthermore, in order to solve the above-mentioned problems, according to yet another aspect of the present invention, there is provided an inspection device that inspects an inspection object based on inspection image data obtained by measuring the inspection object, the inspection device including: a storage unit that stores an abnormality determination model generated using a learning dataset that is generated based on pseudo data created by simulating characteristic patterns of abnormalities; and a determination unit that inputs the inspection image data obtained by measuring the inspection object into the abnormality determination model and determines whether or not the inspection object has an abnormality.

以上説明したように本発明によれば、異常の教師画像データが少ない場合であっても、様々な種類の教師画像データを新たに追加することができ、外観に現れる異常の検査の信頼性を向上させることができる。 As described above, according to the present invention, even when there is little teacher image data of abnormalities, it is possible to add new teacher image data of various types, thereby improving the reliability of inspections of abnormalities that appear externally.

本発明の実施の形態に係る検査装置を含む検査システムの構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an inspection system including an inspection device according to an embodiment of the present invention. 同実施形態に係る検査装置の機能構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the inspection device according to the embodiment. 同実施形態に係る異常判定モデル生成方法の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating an example of an abnormality determination model generation method according to the embodiment. 学習用データセットの作成方法を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a method for creating a learning dataset. 同実施形態に係る検査装置による異常判定方法の一例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of an abnormality determination method using the inspection device according to the embodiment. 同実施形態に係る検査装置を含む検査システムの適用例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing an application example of an inspection system including the inspection device according to the embodiment. 同実施形態に係る検査装置を含む検査システムの別の適用例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing another application example of the inspection system including the inspection device according to the embodiment.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and drawings, components having substantially the same functional configuration will be designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.

<1.検査装置の概要>
まず、本発明の一実施形態に係る検査装置の概要を説明する。
<1. Overview of the inspection device>
First, an overview of an inspection device according to an embodiment of the present invention will be described.

図1は、本実施形態に係る検査装置20を含む検査システム100の構成例を示す模式図である。検査システム100は、検査装置20、検出器11、入力部15及び表示部13を備える。検査システム100は、検査対象の画像データに基づき、異常判定モデルを用いて検査対象の異常判定を自動で行うシステムとして構築されている。 Figure 1 is a schematic diagram showing an example configuration of an inspection system 100 including an inspection device 20 according to this embodiment. The inspection system 100 comprises the inspection device 20, a detector 11, an input unit 15, and a display unit 13. The inspection system 100 is constructed as a system that automatically performs an abnormality determination for an inspection target using an abnormality determination model based on image data of the inspection target.

検出器11は、検査対象を測定することにより画像データを生成し、当該画像データを検査装置20に出力する。検出器11としては、撮像カメラ又はLiDAR(Light Detection And RangingあるいはLight Imaging Detection And Ranging)が例示される。撮像カメラは、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の撮像素子を備え、撮影対象の画像データを生成する。また、LiDARは、レーザー光を走査しながら測定対象に照射して当該レーザー光の散乱や反射光を観測することによって測定対象の外観の状態を反映した画像データを生成する。 Detector 11 generates image data by measuring the inspection object and outputs the image data to inspection device 20. Examples of detector 11 include an imaging camera or LiDAR (Light Detection and Ranging or Light Imaging Detection and Ranging). An imaging camera is equipped with an imaging element such as a CCD (Charge Coupled Device) or CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and generates image data of the object being photographed. LiDAR generates image data that reflects the external appearance of the object by scanning a laser beam onto the object and observing the scattered and reflected light of the laser beam.

検出器11は、測定対象の外観の状態を反映した画像データを生成可能な機器であればよく、撮像カメラやLiDARに限定されない。また、検査システム100に備えられる検出器11は1台に限られるものではなく、2台以上であってもよい。検出器11は、撮像カメラ及びLiDAR等、複数の種類の機器を含んでいてもよい。 The detector 11 may be any device capable of generating image data that reflects the external appearance of the object being measured, and is not limited to an imaging camera or LiDAR. Furthermore, the number of detectors 11 provided in the inspection system 100 is not limited to one, but may be two or more. The detector 11 may include multiple types of devices, such as an imaging camera and LiDAR.

入力部15は、ユーザによる操作入力を受け付けて、検査装置20に対して操作信号を送信する。例えば、入力部15は、ユーザによる操作入力を受け付ける操作ボタン、操作スイッチ等のうちの少なくとも一つの入力手段を含み、例えば、キーボードやタッチパネル、タブレットコンピュータ、スマートホン等により構成される。 The input unit 15 accepts operation inputs from the user and transmits operation signals to the inspection device 20. For example, the input unit 15 includes at least one input means such as an operation button or operation switch that accepts operation inputs from the user, and is configured, for example, by a keyboard, touch panel, tablet computer, smartphone, etc.

表示部13は、検査装置20から出力される駆動信号に基づいて駆動され、検査結果等の所定の表示を行う。例えば、表示部13は、液晶パネル等を備える表示装置により構成される。なお、入力部15と表示部13とが一体化され、例えば、タッチパネルにより構成されてもよい。 The display unit 13 is driven based on a drive signal output from the inspection device 20, and displays predetermined information such as inspection results. For example, the display unit 13 is configured as a display device equipped with a liquid crystal panel or the like. The input unit 15 and the display unit 13 may be integrated and configured as, for example, a touch panel.

検査装置20は、制御部30、メモリ21及び記憶装置23を備える。制御部30の一部又は全部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサにより構成される。特に、制御部30は、CPUと併せてGPU(Graphic Processing Unit)を含んでもよい。この他、検査装置20は、検出器11、入力部15又は表示部13との間でそれぞれ信号を送受信するインタフェースを備える。 The inspection device 20 includes a control unit 30, a memory 21, and a storage device 23. Part or all of the control unit 30 is configured with a processor such as a CPU (Central Processing Unit). In particular, the control unit 30 may include a GPU (Graphic Processing Unit) in addition to the CPU. In addition, the inspection device 20 includes interfaces for sending and receiving signals to and from the detector 11, input unit 15, and display unit 13.

メモリ21は、RAM(Random Access Memory)又はROM(Read Only Memory)等の少なくとも一つの記憶素子により構成される。記憶装置23は、HDD(Hard Disk Drive)やCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、SSD(Solid State Drive)、USB(Universal Serial Bus)フラッシュ、ストレージ装置等の少なくとも一つの記憶媒体により構成される。メモリ21又は記憶装置23は、記憶部として機能し、プロセッサにより実行される演算処理のプログラムや、演算処理に用いられる種々の演算パラメータ、取得したデータ、演算結果等を記憶する。また、メモリ21又は記憶装置23は、検査に用いられる異常判定モデルを記憶する。 Memory 21 is composed of at least one storage element, such as RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory). Storage device 23 is composed of at least one storage medium, such as an HDD (Hard Disk Drive), CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), SSD (Solid State Drive), USB (Universal Serial Bus) flash, or storage device. Memory 21 or storage device 23 functions as a storage unit, storing programs for arithmetic processing executed by the processor, various calculation parameters used in arithmetic processing, acquired data, calculation results, etc. Memory 21 or storage device 23 also stores an anomaly determination model used in testing.

<2.検査装置の概略構成>
ここまで、検査システム100の全体構成を説明した。続いて、検査装置20の概略構成例を具体的に説明する。
2. General configuration of inspection device
So far, we have explained the overall configuration of the inspection system 100. Next, we will specifically explain an example of the schematic configuration of the inspection device 20.

図2は、検査装置20の機能構成を示すブロック図である。検査装置20の制御部30は、画像処理部31、演算部33及び表示制御部39を備える。演算部33は、学習部35及び判定部37を含む。制御部30が有する各機能は、具体的には、プロセッサによるプログラムの実行により実現されるソフトウェア機能であってもよく、一部がハードウェアの機能により実現されてもよい。 Figure 2 is a block diagram showing the functional configuration of the inspection device 20. The control unit 30 of the inspection device 20 includes an image processing unit 31, a calculation unit 33, and a display control unit 39. The calculation unit 33 includes a learning unit 35 and a determination unit 37. Specifically, each function of the control unit 30 may be a software function realized by a processor executing a program, or some functions may be realized by hardware functions.

(2-1.画像処理部)
画像処理部31は、検出器11から出力された画像データを加工処理し、検査に用いるための検査画像データを生成する。例えば、画像処理部31は、検出器11から出力された画像データに対して、膨張フィルタ、収縮フィルタ、平均化フィルタ又はメディアンフィルタのうちの少なくとも一つを用いてコントラストを調整する処理を行ってもよく、エッジ抽出フィルタ又はエッジ強調フィルタを用いてコントラストを調整したりエッジを強調したりする処理を行ってもよい。また、画像処理部31は、検出器11から出力された画像データから、所定の大きさ又は範囲等の画像データを抽出するトリミング処理を行ってもよい。なお、画像処理部31の機能は、検出器11に備えられていてもよい。
(2-1. Image Processing Section)
The image processing unit 31 processes the image data output from the detector 11 to generate inspection image data to be used for inspection. For example, the image processing unit 31 may perform a process of adjusting the contrast of the image data output from the detector 11 using at least one of a dilation filter, a contraction filter, an averaging filter, and a median filter, or may perform a process of adjusting the contrast or emphasizing the edges using an edge extraction filter or an edge enhancement filter. The image processing unit 31 may also perform a trimming process to extract image data of a predetermined size or range from the image data output from the detector 11. The function of the image processing unit 31 may be provided in the detector 11.

(2-2.演算部)
演算部33は、検査対象の異常の判定に用いる異常判定モデルを生成する学習部35と、生成された異常判定モデルを用いて検査対象の異常の判定を行う判定部37とを備える。
(2-2. Arithmetic section)
The calculation unit 33 includes a learning unit 35 that generates an abnormality determination model used to determine whether an object to be inspected is abnormal, and a determination unit 37 that uses the generated abnormality determination model to determine whether an object to be inspected is abnormal.

学習部35は、異常判定に用いるための異常判定モデルを生成する。具体的に、学習部35は、検査対象の異常の特徴パターンを表した画像データ(学習用データ)を入力データとして、異常判定モデルの機械学習を行う。生成された異常判定モデルは、メモリ21又は記憶装置23に格納され、判定部37による異常判定処理に用いられる。本実施形態において、学習部35を含む検査装置20が、異常判定モデル生成装置としての機能を兼ねている。 The learning unit 35 generates an anomaly determination model to be used for anomaly determination. Specifically, the learning unit 35 performs machine learning of the anomaly determination model using image data (learning data) representing the characteristic patterns of anomalies in the inspection target as input data. The generated anomaly determination model is stored in the memory 21 or the storage device 23 and is used in the anomaly determination process by the determination unit 37. In this embodiment, the inspection device 20 including the learning unit 35 also functions as an anomaly determination model generation device.

本実施形態において、異常が生じている検査対象を実際に測定して得られた実画像データではなく、検査対象において生じ得る異常の特徴パターンを擬似して作成される擬似データが学習用データとして用いられる。擬似データは、例えば、実際に発生するキズの特徴パターンを参考にして、あるいは、ユーザの過去の知見又は経験則に基づいて、生じ得る異常の特徴パターンを人工的に描画して作成される。また、学習用データは、異常の特徴パターンを人工的に描画して作成された擬似データに基づいて、無作為に画像変換処理を行うことによって生成される擬似データを含んでもよい。これにより、新たな検査システム100を構築する際に、あるいは、検査対象を新設した場合等において、実際に異常が生じる前に異常判定モデルを生成することができる。このような画像変換処理としては、例えば、GAN(Generative Adversarial Network)に代表されるランダム画像生成アルゴリズムを用いることができる。ただし、画像生成アルゴリズムはGANに限定されない。 In this embodiment, the training data used is not actual image data obtained by actually measuring an inspection object in which an abnormality has occurred, but pseudo data created by simulating characteristic patterns of abnormalities that may occur in the inspection object. The pseudo data is created, for example, by artificially drawing characteristic patterns of abnormalities that may occur, using as reference the characteristic patterns of scratches that actually occur, or based on the user's past knowledge or empirical rules. The training data may also include pseudo data generated by randomly performing image conversion processing based on pseudo data created by artificially drawing characteristic patterns of abnormalities. This makes it possible to generate an abnormality determination model before an abnormality actually occurs when building a new inspection system 100 or when a new inspection object is installed. For example, a random image generation algorithm, such as GAN (Generative Adversarial Network), can be used as this image conversion processing. However, the image generation algorithm is not limited to GAN.

また、異常の判定を行う際に、異常の有無だけでなく異常の種類を判別したい場合、異常の特徴パターンを人工的に描画して擬似データを作成する際に、異常の種類ごとに擬似データを分類してもよい。例えば、検査対象の表面にキズが発生する場合、破損が発生する場合、割れが発生する場合等、異常の種類によって現れる特徴パターンが異なる場合には、異常の種類ごとに擬似データを分類してもよい。 Furthermore, when determining anomalies, if it is desired to determine not only the presence or absence of anomalies but also the type of anomaly, the pseudo data can be classified by type of anomaly when artificially drawing the characteristic patterns of the anomaly to create pseudo data. For example, if the characteristic patterns that appear differ depending on the type of anomaly, such as when scratches, breakage, or cracks occur on the surface of the object being inspected, the pseudo data can be classified by type of anomaly.

学習部35は、擬似データを学習用データとして用いて、機械学習モデルを利用して異常判定モデルを生成する。当該機械学習モデルは、既存の機械学習モデルのうち、画像データを教師データとする機械学習に利用可能な学習モデルのいずれであってもよい。例えば、機械学習モデルは、線形回帰、カルマンフィルタ等のフィルタ、サポートベクタマシン、ランダムフォレスト、近傍法、ディープラーニング等のニューラルネットワーク又はベイジアンネットワーク等を用いた計算モデルであってよい。 The learning unit 35 uses the pseudo-data as learning data and generates an anomaly detection model using a machine learning model. The machine learning model may be any existing machine learning model that can be used for machine learning using image data as training data. For example, the machine learning model may be a computational model that uses linear regression, a filter such as a Kalman filter, a support vector machine, a random forest, a nearest neighbor method, a neural network such as deep learning, or a Bayesian network.

さらに、学習部35は、画像処理部31により生成された検査画像データと、後述する判定部37により得られる異常判定結果の情報とに基づいて、異常判定モデルを更新してもよい。これにより、異常の特徴パターンを人工的に描画して作成された擬似データを用いて生成された異常判定モデルを、実際に取得された検査画像データの正常又は異常の判定結果に基づいて自動的に修正することができる。したがって、異常判定モデルを用いた検査結果の精度を向上させることができる。 Furthermore, the learning unit 35 may update the abnormality determination model based on the inspection image data generated by the image processing unit 31 and information on the abnormality determination results obtained by the determination unit 37, which will be described later. This allows the abnormality determination model, which was generated using pseudo data created by artificially drawing abnormality characteristic patterns, to be automatically corrected based on the normality/abnormality determination results of actually obtained inspection image data. Therefore, the accuracy of the inspection results using the abnormality determination model can be improved.

判定部37は、学習部35により生成されメモリ21又は記憶装置23に格納された異常判定モデルを利用して、画像処理部31により生成された検査画像データに基づき、検査対象の異常の判定を行う。具体的に、判定部37は、検査画像データを異常判定モデルに入力し、異常判定モデルからの出力に基づいて検査対象の異常の有無を判別する。例えば、異常判定モデルにより、学習用データとして入力された擬似データに含まれる異常の特徴パターンに該当する特徴パターンが検査画像データに含まれる確率が算出される。判定部37は、異常判定モデルから出力された確率が所定の閾値以上の場合、異常有りと判定する。 The judgment unit 37 uses the anomaly judgment model generated by the learning unit 35 and stored in the memory 21 or storage device 23 to judge whether the inspection object has an abnormality based on the inspection image data generated by the image processing unit 31. Specifically, the judgment unit 37 inputs the inspection image data into the anomaly judgment model and determines whether the inspection object has an abnormality based on the output from the anomaly judgment model. For example, the anomaly judgment model calculates the probability that the inspection image data contains a feature pattern corresponding to an abnormal feature pattern contained in the pseudo data input as learning data. The judgment unit 37 judges that an abnormality exists if the probability output from the anomaly judgment model is equal to or greater than a predetermined threshold.

なお、異常判定モデルを利用した異常の判定方法は、上記の例に限られない。また、異常判定モデルにより、異常が発生している確率だけでなく、併せて異常の種類の分類が求められる場合、判定部37は、検査対象の異常の有無を判定するだけでなく、異常の種類を判別する。 Note that the method of determining an abnormality using the anomaly determination model is not limited to the above example. Furthermore, if the anomaly determination model requires not only the probability that an abnormality has occurred but also a classification of the type of abnormality, the determination unit 37 not only determines whether or not an abnormality exists in the test object, but also determines the type of abnormality.

(2-3.表示制御部)
表示制御部39は、表示部13に表示させる画像信号を生成し、表示部13での表示を制御する。表示制御部39は、少なくとも学習部35及び判定部37の処理結果を表示部13に表示させる。例えば、表示制御部39は、学習部35による機械学習の実行時に、機械学習の条件の設定画面や進捗状況を表示部13に表示させる。また、表示制御部39は、判定部37による異常判定処理の実行時に、判定結果を表示部13に表示させる。ただし、表示部13での表示内容は特に制限されるものではない。
(2-3. Display control unit)
The display control unit 39 generates an image signal to be displayed on the display unit 13 and controls the display on the display unit 13. The display control unit 39 causes at least the processing results of the learning unit 35 and the determination unit 37 to be displayed on the display unit 13. For example, when machine learning is performed by the learning unit 35, the display control unit 39 causes the display unit 13 to display a setting screen for machine learning conditions and a progress status. Furthermore, when an abnormality determination process is performed by the determination unit 37, the display control unit 39 causes the display unit 13 to display the determination result. However, the display content on the display unit 13 is not particularly limited.

<3.異常判定モデル生成方法>
異常判定モデルの生成方法について説明する。
<3. Method for generating an abnormality determination model>
A method for generating an anomaly determination model will be described.

図3は、異常判定モデル生成方法の一例を示すフローチャートである。
まず、ユーザは、検査対象に生じ得る異常の特徴パターンを人工的に描画して擬似データを作成する(ステップS11)。例えば、ユーザは、検査対象に生じ得る異常として、ユーザの考え得る異常の特徴パターンを描画し擬似データを生成する。考え得る異常の特徴パターンは、例えば、経験則に基づいて描画されるものであってよい。あるいは、異常の種類によっては、無作為に描画される特徴パターンであってもよい。本実施形態に係る検査装置20による異常判定の対象は検査対象の外観に現れる異常である。具体的に、異常判定の対象となる異常は、例えば検査対象の表面に発生するキズや擦り傷、破断、変形、汚染物の付着等の少なくとも一つを含む。ユーザは、検査対象の使用環境や使用条件、過去に生じた異常の形状のパターン等を考慮して、考え得る異常の形状のパターンを描画し擬似データを生成する。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for generating an abnormality determination model.
First, the user creates pseudo data by artificially drawing characteristic patterns of abnormalities that may occur in the inspection object (step S11). For example, the user generates pseudo data by drawing characteristic patterns of abnormalities that the user can imagine as abnormalities that may occur in the inspection object. The characteristic patterns of possible abnormalities may be drawn, for example, based on empirical rules. Alternatively, depending on the type of abnormality, they may be randomly drawn characteristic patterns. The target of abnormality detection by the inspection device 20 according to this embodiment is an abnormality that appears in the appearance of the inspection object. Specifically, abnormalities that are the target of abnormality detection include at least one of, for example, scratches, abrasions, breaks, deformations, and adhesion of contaminants on the surface of the inspection object. The user generates pseudo data by drawing patterns of possible abnormality shapes, taking into account the usage environment and conditions of the inspection object, the shape patterns of abnormalities that have occurred in the past, and so on.

例えば、ユーザは、図形描画ソフトを用いて異常の特徴パターンを描画し、データ変換処理を行って擬似データを生成してもよく、手書きで作成した異常の特徴パターンをデータ作成ソフトを利用して読込むことにより擬似データを生成してもよい。その他、異常の特徴パターンを人工的に描画して擬似データを作成する方法は、特に限定されるものではない。また、生成される擬似データの特徴パターンが過度に具体的に描画されていると、機械学習時にオーバーフィッティングを生じるおそれがある。このため、生成される擬似データの描画パターンは、異常の形状を詳細に描画したものではなく、簡略化されたものであることが好ましい。 For example, a user may use graphics drawing software to draw a characteristic pattern of an abnormality and perform data conversion processing to generate pseudo data, or a user may generate pseudo data by using data creation software to read a handwritten characteristic pattern of an abnormality. There are no particular limitations on the method of artificially drawing a characteristic pattern of an abnormality to create pseudo data. Furthermore, if the characteristic pattern of the generated pseudo data is drawn too specifically, overfitting may occur during machine learning. For this reason, it is preferable that the drawing pattern of the generated pseudo data is a simplified one, rather than a detailed depiction of the shape of the abnormality.

次いで、ユーザは、ステップS11で作成した擬似データに基づいて、無作為に画像変換処理を行うことにより新たな擬似データを追加して、機械学習用のデータセットを生成する(ステップS13)。例えば、ユーザは、GAN等のランダム画像生成アルゴリズムを実行可能な装置を用いて、ステップS11で作成した擬似データの色調変換、線形変換等を実行し、さらに擬似データを作成する。このとき、擬似データの数が少なすぎると、オーバーフィッティングを生じて、未知の異常の特徴パターンに対応できなくなるおそれがある。このため、異常状態の検査対象を実際に測定して得られた画像データを検証用画像データとして用いて異常判定モデルの有効性を検証しながら、適切な数の学習用データを揃えることが好ましい。 Next, the user randomly performs image transformation processing based on the pseudo data created in step S11 to add new pseudo data and generate a dataset for machine learning (step S13). For example, the user uses a device capable of executing a random image generation algorithm such as GAN to perform color transformation, linear transformation, etc. on the pseudo data created in step S11 to create further pseudo data. If the number of pseudo data is too small, overfitting may occur, making it impossible to respond to characteristic patterns of unknown abnormalities. For this reason, it is preferable to compile an appropriate amount of learning data while verifying the effectiveness of the anomaly detection model by using image data obtained by actually measuring an inspection target in an abnormal state as verification image data.

図4は、機械学習用のデータセットの作成方法を示す説明図である。
例えば、検査対象の表面に発生するキズの検査を行うための異常判定モデルを生成するにあたり、検査対象の表面に発生したキズを実際に測定したときに、図4の上段に示したような特徴パターンを有する画像データImg_actが得られるとする。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for creating a data set for machine learning.
For example, when generating an abnormality determination model for inspecting scratches that occur on the surface of an object to be inspected, when a scratch that occurs on the surface of the object to be inspected is actually measured, image data Img_act having a feature pattern such as that shown in the upper part of Figure 4 is obtained.

図4に示す例において、ユーザは、実際に発生するキズの特徴パターンを参考にして、あるいは、ユーザの過去の知見又は経験則に基づいて、生じ得るキズの特徴パターンを描画した擬似データImg_fakを作成する。さらに、ユーザは、作成した擬似データImg_fakに基づいて、無作為に画像変換処理を行って擬似データを追加し、所定数の擬似データからなる学習用データセットImg_tchを生成する。 In the example shown in Figure 4, the user creates pseudo data Img_fak, which depicts characteristic patterns of scratches that may occur, using as reference characteristic patterns of scratches that actually occur, or based on the user's past knowledge or experience. Furthermore, based on the created pseudo data Img_fak, the user randomly performs image conversion processing to add pseudo data, thereby generating a learning dataset Img_tch consisting of a predetermined number of pseudo data.

なお、ステップS11において作成される擬似データの数が、機会学習用のデータセットとして十分な数である場合、画像変換処理により擬似データを追加するステップS13は省略されてもよい。また、生成される学習用データセットImg_tchは、異常を生じている検査対象を実際に測定して得られた画像データを含んでいてもよい。 Note that if the number of pseudo data created in step S11 is sufficient as a dataset for machine learning, step S13, in which pseudo data is added through image conversion processing, may be omitted. The generated learning dataset Img_tch may also include image data obtained by actually measuring an inspection object exhibiting an abnormality.

次いで、ユーザは、生成した機械学習用のデータセットを検査装置20に入力し、学習部35による機械学習を実行させ、異常判定モデルを生成する(ステップS15)。上述のとおり、学習部35は、画像データを教師データとする機械学習に利用可能な既存の機械学習モデルを利用して、異常判定モデルの機械学習を実行する。 The user then inputs the generated machine learning dataset into the inspection device 20 and causes the learning unit 35 to perform machine learning to generate an anomaly determination model (step S15). As described above, the learning unit 35 performs machine learning of the anomaly determination model using an existing machine learning model that can be used for machine learning using image data as training data.

次いで、ユーザは、検査対象に生じた異常を実際に測定した検証用画像データを用いて、生成された異常判定モデルの有効性を検証する(ステップS17)。有効性の検証に用いられる検証用画像データは、異常判定モデルの機械学習に用いられていない実画像データが使用される。検証用画像データは、例えば、図4に示したような異常を生じている画像データImg_actと、異常を生じていない正常な状態の画像データとを含む。検証用画像データの数は、異常判定モデルの機械学習に用いた擬似データの数よりも多くてもよい。ユーザは、検証用画像データを異常判定モデルに入力して出力された判定結果の正答率のデータを取得する。 Next, the user verifies the validity of the generated anomaly detection model using verification image data obtained by actually measuring an abnormality that has occurred in the test object (step S17). The verification image data used to verify validity is actual image data that has not been used in the machine learning of the anomaly detection model. The verification image data includes, for example, image data Img_act in which an abnormality has occurred, as shown in Figure 4, and image data in a normal state where no abnormality has occurred. The number of verification image data may be greater than the number of pseudo data used in the machine learning of the anomaly detection model. The user inputs the verification image data into the anomaly detection model and obtains data on the accuracy rate of the judgment results output.

次いで、ユーザは、取得した正答率が、所望の要件をクリアしているか否かを判別する(ステップS19)。正答率が所望の要件をクリアしていない場合(S19/No)、ユーザは、ステップS11に戻り、新たに擬似データImg_fakを作成して、異常判定モデルの生成を再実行する。ステップS11に戻る代わりに、ステップS13に戻って、画像変換処理により擬似データを追加してもよい。これにより、異常判定モデルによる異常判定の結果の精度が高められるように適合される。 The user then determines whether the obtained accuracy rate meets the desired requirements (step S19). If the accuracy rate does not meet the desired requirements (S19/No), the user returns to step S11, creates new pseudo data Img_fak, and re-runs the generation of the anomaly detection model. Instead of returning to step S11, the user may return to step S13 and add pseudo data through image conversion processing. This allows for adaptation to improve the accuracy of the anomaly detection results using the anomaly detection model.

一方、正答率が所望の要件をクリアしている場合(S19/Yes)、ユーザは、異常判定モデルを生成する作業を終了する。生成された異常判定モデルは、メモリ21又は記憶装置23に格納される。 On the other hand, if the accuracy rate meets the desired requirements (S19/Yes), the user ends the task of generating the anomaly determination model. The generated anomaly determination model is stored in memory 21 or storage device 23.

なお、異常判定モデルは、異常の有無を判定するだけでなく、異常の種類を分類して出力可能なモデルであってもよい。例えば、異常判定モデルの機械学習に用いる学習用データセットImg_tchの擬似データImg_fakを異常の種類に関連付けて機械学習を行い、異常判定モデルを生成する。これにより、異常判定モデルに検査画像データを入力して得られる判定結果から、検査対象に生じている異常を推定することができ、異常に対する対処や緊急度を選択することができる。 The anomaly determination model may not only determine the presence or absence of an anomaly, but may also be a model that can classify and output the type of anomaly. For example, machine learning is performed by associating the pseudo data Img_fak of the learning dataset Img_tch used in machine learning of the anomaly determination model with the type of anomaly, to generate an anomaly determination model. This makes it possible to estimate the anomaly occurring in the inspection object from the determination results obtained by inputting inspection image data into the anomaly determination model, and to select how to deal with the anomaly and its level of urgency.

<4.検査装置の動作>
検査装置20の判定部37による異常判定処理の動作を説明する。
4. Operation of the Inspection Device
The operation of the abnormality determination process performed by the determination unit 37 of the inspection device 20 will be described.

図5は、主として判定部37により実行される検査対象の異常判定処理の動作を示すフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing the operation of the abnormality determination process for the test object, which is mainly performed by the determination unit 37.

まず、画像処理部31は、検出器11から出力される検査対象を測定した画像データを取得し、当該画像データを画像処理することにより検査画像データを生成する(ステップS21)。 First, the image processing unit 31 acquires image data obtained by measuring the object to be inspected and output from the detector 11, and generates inspection image data by processing the image data (step S21).

次いで、判定部37は、生成された検査画像データを異常判定モデルに入力して、検査対象の異常の有無を判定する(ステップS23)。例えば、判定部37は、異常判定モデルから出力される判定結果として、異常の発生の確率のデータを取得し、異常の発生の確立が所定の閾値以上の場合に異常が発生していると判定する。 The determination unit 37 then inputs the generated inspection image data into the anomaly determination model to determine whether or not an abnormality exists in the inspection target (step S23). For example, the determination unit 37 obtains data on the probability of an abnormality occurring as the determination result output from the anomaly determination model, and determines that an abnormality has occurred if the probability of an abnormality occurring is equal to or greater than a predetermined threshold.

次いで、表示制御部39は、表示部13の駆動信号を生成し、判定結果の情報を表示部13に表示させる(ステップS25)。表示制御部39は、表示部13への表示と合わせて、メモリ21又は記憶装置23へ判定結果のログを保存してもよい。また、検査対象に異常が発生している場合、表示制御部39は、警告音等を発生させて、ユーザへの通知を行ってもよい。 Next, the display control unit 39 generates a drive signal for the display unit 13 and causes the display unit 13 to display information about the judgment result (step S25). In addition to displaying the result on the display unit 13, the display control unit 39 may also save a log of the judgment result in the memory 21 or the storage device 23. Furthermore, if an abnormality has occurred in the test object, the display control unit 39 may notify the user by generating an alarm or the like.

なお、異常判定モデルが異常の有無だけでなく、生じている異常の種類を分類可能なモデルである場合、表示制御部39は、異常判定モデルから出力される判定結果のデータに基づいて、異常の種類の情報を表示部13に表示させてもよい。その際に、表示制御部39は、異常の種類に応じた対処法や緊急度等の情報を併せて表示させてもよい。 In addition, if the abnormality determination model is a model that can classify not only the presence or absence of an abnormality but also the type of abnormality that has occurred, the display control unit 39 may cause the display unit 13 to display information on the type of abnormality based on the determination result data output from the abnormality determination model. At that time, the display control unit 39 may also display information such as the countermeasure and urgency level according to the type of abnormality.

検査装置20は、例えば、定点に固定された検出器11により検査対象を測定した検査画像データを継続的に取得し、ステップS21~ステップS25の処理を繰り返すことにより、検査対象の異常を監視してもよい。あるいは、ユーザが、任意のタイミングで検出器11により検査対象を測定し、得られた検査画像データに基づいて検査装置20がステップS21~ステップS25の処理を実行し、検査対象の異常の有無を判定してもよい。 The inspection device 20 may, for example, continuously acquire inspection image data obtained by measuring the inspection object using a detector 11 fixed at a fixed point, and repeat steps S21 to S25 to monitor the inspection object for abnormalities. Alternatively, the user may measure the inspection object using the detector 11 at any time, and the inspection device 20 may execute steps S21 to S25 based on the obtained inspection image data to determine whether or not the inspection object has an abnormality.

また、検査対象が、検出器11と相対移動可能に構成され、検出器11の測定範囲を順次通過するように配置された検査対象であり、検査装置20は、検出器11により検査対象を測定した検査画像データを継続的に取得し、ステップS21~ステップS25の処理を繰り返すことにより、検査対象の異常を監視してもよい。これにより、長尺の検査対象物であっても、同時に全体を測定することなく、異常判定モデルを用いて異常の有無を判定することができる。 Alternatively, the inspection object may be configured to be movable relative to the detector 11 and positioned so as to pass sequentially through the measurement range of the detector 11, and the inspection device 20 may continuously acquire inspection image data obtained by measuring the inspection object with the detector 11, and monitor the inspection object for abnormalities by repeating the processes of steps S21 to S25. This makes it possible to determine the presence or absence of abnormalities using an anomaly determination model, even for long inspection objects, without having to measure the entire object at the same time.

<5.適用例>
本実施形態に係る検査装置20を利用した検査システム100の適用例について説明する。
<5. Application Examples>
An application example of the inspection system 100 using the inspection device 20 according to this embodiment will be described.

(5-1.第1の例)
図6は、製品の製造ラインに適用した検査システム100Aの例を示す説明図である。図6に示す例において、2つの検出器11a,11bは、ベルトコンベア55上を流れる機器に対して複数のアームロボット51a~51c,53を用いて部品を組付けて製品を生産する製造ラインを測定可能に設置されている。かかる製造ラインにおいて、例えば、アームロボット51a~51cやベルトコンベア55の脚部55aに、他の物体との接触や摺動によってキズが発生するおそれがあるとする。
(5-1. First example)
6 is an explanatory diagram showing an example of an inspection system 100A applied to a product manufacturing line. In the example shown in Fig. 6, two detectors 11a and 11b are installed so as to be able to measure a manufacturing line in which products are produced by assembling parts using multiple arm robots 51a to 51c and 53 to equipment moving on a belt conveyor 55. In such a manufacturing line, for example, it is assumed that there is a risk of scratches occurring on the arm robots 51a to 51c or the leg 55a of the belt conveyor 55 due to contact or sliding with other objects.

この場合、ユーザは、あらかじめ考え得るキズの特徴パターンを人工的に描画し、さらに画像変換処理を行って、複数の擬似データImg_fakを含む学習用データセットImg_tchを生成する。また、ユーザは、あらかじめこれらの学習用データセットImg_tchを入力データとして機械学習を行って異常判定モデルを生成しておく。そして、検査装置20は、検出器11a,11bから出力される画像データから生成される検査画像データを異常判定モデルに入力し、異常判定モデルからの出力に基づいて異常の有無を判定する処理を繰り返し実行する。 In this case, the user artificially draws possible characteristic patterns of flaws and then performs image conversion processing to generate a learning dataset Img_tch containing multiple pseudo data Img_fak. The user also performs machine learning in advance using these learning datasets Img_tch as input data to generate an anomaly determination model. The inspection device 20 then inputs inspection image data generated from the image data output from detectors 11a and 11b into the anomaly determination model, and repeatedly performs processing to determine the presence or absence of an anomaly based on the output from the anomaly determination model.

これにより、アームロボット51a~51c,55等、検査対象が可動式の部分を含む場合であっても、製造ラインにキズ等の異常が発生していないかを監視することができる。また、キズ等の異常の特徴パターンを人工的に描画して作成した擬似データを学習用データとして用いて学習した異常判定モデルを用いて異常の有無を判定するため、実際に生じた異常の画像データがない場合であっても、あらかじめ想定される異常を検知することができる。図6に示した適用例は、例えば、倉庫内を移動するコンテナ上の箱や、工場又は倉庫内の床又は壁等、様々な検査対象の外観の検査システムとして用いることができる。 This makes it possible to monitor for scratches and other abnormalities on the production line, even when the inspection target, such as arm robots 51a-51c and 55, includes moving parts. Furthermore, because the system determines the presence or absence of an abnormality using an abnormality determination model trained using pseudo-data created by artificially drawing characteristic patterns of scratches and other abnormalities as training data, it is possible to detect anticipated abnormalities even when there is no image data of an actual abnormality. The application example shown in Figure 6 can be used as an inspection system for the appearance of various inspection targets, such as boxes on containers moving within a warehouse, or floors or walls within a factory or warehouse.

(5-2.第2の例)
図7は、ベルトコンベア61上に載置されて搬送される検査対象品63a~63eの検査に適用した検査システム100Bの例を示す。図7に示す例において、2つの検出器11c,11dは、それぞれベルトコンベア61の特定の測定範囲Ra,Rbに向けて設置されている。検査対象品63a~63eには、キズや擦り傷、汚れの付着、破損等が生じるおそれがあるとする。
(5-2. Second example)
7 shows an example of an inspection system 100B applied to the inspection of inspection target items 63a to 63e placed and transported on a belt conveyor 61. In the example shown in Fig. 7, two detectors 11c and 11d are installed facing specific measurement ranges Ra and Rb, respectively, of the belt conveyor 61. It is assumed that the inspection target items 63a to 63e may be subject to scratches, abrasions, dirt, damage, etc.

この場合、ユーザは、あらかじめ考え得る外観上の異常の特徴パターンや、正常な検査対象品63a~63eの外観には存在しない形状の特徴パターンを人工的に描画し、さらに画像変換処理を行って、複数の擬似データImg_fakを含む学習用データセットImg_tchを生成する。また、ユーザは、あらかじめこれらの学習用データセットImg_tchを入力データとして機械学習を行って異常判定モデルを生成しておく。そして、それぞれの測定範囲Ra,Rbを検査対象品63a~63eが順次通過する状態で、検査装置20は、検出器11c,11dから出力される画像データから生成される検査画像データを異常判定モデルに入力し、異常判定モデルからの出力に基づいて検査対象品63a~63eの異常の有無を判定する処理を繰り返し実行する。 In this case, the user artificially draws characteristic patterns of possible external anomalies or characteristic patterns of shapes that do not exist in the appearance of normal inspection target products 63a-63e, and then performs image conversion processing to generate a training data set Img_tch containing multiple pseudo data Img_fak. The user also performs machine learning in advance using these training data sets Img_tch as input data to generate an anomaly determination model. Then, as inspection target products 63a-63e sequentially pass through each measurement range Ra, Rb, inspection device 20 inputs inspection image data generated from image data output from detectors 11c, 11d into the anomaly determination model, and repeatedly performs processing to determine whether or not there is an abnormality in inspection target products 63a-63e based on the output from the anomaly determination model.

これにより、検出器11c,11dの測定範囲Ra,Rbを順次通過する検査対象品63a~63eの検査を自動で継続的に実行することができる。また、異常の特徴パターンを人工的に描画して作成した擬似データを学習用データとして用いて学習した異常判定モデルを用いて異常の有無を判定するため、実際に生じた異常の画像データがない場合であっても、あらかじめ想定される異常や未知の異常を検知することができる。 This allows for automatic and continuous inspection of inspection targets 63a-63e as they pass sequentially through the measurement ranges Ra and Rb of detectors 11c and 11d. Furthermore, because the presence or absence of an abnormality is determined using an abnormality determination model trained using pseudo-data created by artificially drawing abnormality characteristic patterns as training data, it is possible to detect anticipated or unknown abnormalities even when image data of an actual abnormality is not available.

なお、図7に示した適用例では、検出器11c,11dの測定範囲Ra,Rbが固定され、当該測定範囲Ra,Rbを通過する検査対象品63a~63bを測定した画像データを用いて異常判定を行っていたが、検査対象品が移動することなく、検出器の測定範囲が検査対象品に対して相対移動するように検査システムを構築することもできる。また、検査対象品がベルトコンベア上に載置されて搬送される代わりに、検査対象品自体が検出器の測定範囲に対して相対移動するものであってもよい。図7に示した適用例は、例えば、電車や自動車等の車両の外観の検査システムとしても用いることができる。 In the application example shown in Figure 7, the measurement ranges Ra and Rb of detectors 11c and 11d are fixed, and abnormality determination is performed using image data obtained by measuring inspection targets 63a-63b passing through these measurement ranges Ra and Rb. However, an inspection system can also be constructed so that the inspection target does not move, but the detector's measurement range moves relative to the inspection target. Also, instead of the inspection target being placed on a conveyor belt and transported, the inspection target itself may move relative to the detector's measurement range. The application example shown in Figure 7 can also be used, for example, as an inspection system for the exterior of vehicles such as trains and automobiles.

<6.効果>
以上説明したように、本実施形態に係る異常判定モデル生成方法及び異常判定モデル生成装置によれば、異常判定に用いる異常判定モデルを生成するための学習用データとして、異常を生じている検査対象を実際に測定して得られた画像データではなく、異常の特徴パターンを擬似して作成される擬似データ(例えば、ユーザにより人工的に作成されたデータ等)が用いられる。したがって、異常の特徴パターンを含む学習用データを自由に生成することができるため、実際に異常を生じる前や特定の異常が生じたサンプル数が少ない場合であっても、知見又は経験則に照らしてあらかじめ想定される異常や、想定外の未知の異常を検知可能な異常判定モデルを生成することができる。また、あらかじめ異常と認識している学習用データを自由に生成することができるため、実際に測定した画像データを正常又は異常に分類したり、異常の種類ごとに分類したりする負担を軽減することができ、コストを低減することもできる。
<6. Effects>
As described above, according to the anomaly determination model generation method and anomaly determination model generation device of the present embodiment, pseudo data (e.g., data artificially created by a user) created by simulating characteristic patterns of an anomaly is used as training data for generating an anomaly determination model used for anomaly determination, rather than image data obtained by actually measuring an inspection target exhibiting an anomaly. Therefore, because training data including characteristic patterns of an anomaly can be freely generated, an anomaly determination model can be generated that can detect anomalies that are predicted in advance based on knowledge or empirical rules, as well as unexpected, unknown anomalies, even before an actual anomaly occurs or when the number of samples showing a specific anomaly is small. Furthermore, because training data that is recognized as an anomaly in advance can be freely generated, the burden of classifying actually measured image data as normal or abnormal, or by type of anomaly, can be reduced, thereby reducing costs.

また、本実施形態によれば、擬似データを学習用データとして用いて機械学習により生成された異常判定モデルに対して、検査対象を実際に測定して取得した検証用画像データを用いて有効性を検証する。このため、生成された異常判定モデルの正答率が所望の正答率となるように学習用データを作成しながら、判定精度の高い異常判定モデルを生成することができる。したがって、ユーザが異常の特徴パターンを人工的に描画して作成された擬似データを用いる場合であっても、判定精度の高い異常判定モデルを生成することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the effectiveness of an anomaly determination model generated by machine learning using pseudo data as learning data is verified using verification image data obtained by actually measuring the inspection target. Therefore, an anomaly determination model with high determination accuracy can be generated while creating learning data so that the accuracy rate of the generated anomaly determination model is the desired accuracy rate. Therefore, even when using pseudo data created by a user artificially drawing characteristic patterns of an anomaly, an anomaly determination model with high determination accuracy can be generated.

また、本実施形態によれば、異常の特徴パターンをユーザが人工的に描画して作成された擬似データが学習用データとして用いられ得る。このため、様々な形状のパターンを特徴パターンとする学習用データを作成することができ、様々な異常を検知可能な異常判定モデルを生成することができる。また、異常の特徴パターンをユーザが人工的に描画して作成された擬似データが学習用データとして用いられ得るため、簡略化された形状のパターンを含む学習用データとすることができ、機械学習時にオーバーフィッティングを生じるおそれを低減することができる。 Furthermore, according to this embodiment, pseudo data created by a user artificially drawing characteristic patterns of abnormalities can be used as training data. This makes it possible to create training data with characteristic patterns of various shapes, and to generate an abnormality determination model capable of detecting various abnormalities. Furthermore, because pseudo data created by a user artificially drawing characteristic patterns of abnormalities can be used as training data, it is possible to use training data that includes patterns of simplified shapes, reducing the risk of overfitting during machine learning.

また、本実施形態に係る検査装置によれば、上記の異常判定モデル生成方法及び異常判定モデル生成装置により生成された異常判定モデルを用いて、検査対象の外観の検査を行うことができる。したがって、実際に異常を生じる前や特定の異常が生じたサンプル数が少ない場合であっても、検査対象の外観に生じた異常が検出されやすくなって、判定精度を高めることができる。また、本実施形態に係る検査装置によれば、簡略化して描画された異常の特徴パターンを含む学習用データを用いて生成された、オーバーフィッティングが抑制された異常判定モデルを利用して異常判定が行われるため、検査対象の外観に生じた異常の判定精度を高めることができる。 Furthermore, with the inspection device according to this embodiment, the appearance of the inspection object can be inspected using the anomaly judgment model generated by the above-described anomaly judgment model generation method and anomaly judgment model generation device. Therefore, even before an abnormality actually occurs or when the number of samples in which a specific abnormality occurs is small, an abnormality that has occurred in the appearance of the inspection object can be more easily detected, thereby improving the accuracy of the judgment. Furthermore, with the inspection device according to this embodiment, an anomaly judgment is performed using an anomaly judgment model in which overfitting is suppressed, which is generated using learning data including simplified depictions of abnormality feature patterns, thereby improving the accuracy of the judgment of an abnormality that has occurred in the appearance of the inspection object.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modifications or alterations within the scope of the technical ideas set forth in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

例えば、上記本発明に係る異常判定モデル生成方法及び異常判定モデル生成装置並びに検査装置が適用される検査対象は、検査対象の画像データから特徴パターンを抽出可能な検査対象であれば、本発明を適用することができる。 For example, the present invention can be applied to an inspection object to which the anomaly determination model generation method, anomaly determination model generation device, and an inspection device according to the present invention are applied, as long as a feature pattern can be extracted from the image data of the inspection object.

また、学習用データセットImg_tchは、擬似データのみによって構成されていなくてもよく、実際に検査対象を測定して取得した正常データ及び異常データの少なくとも一方を含んでいてもよい。 Furthermore, the learning dataset Img_tch does not have to be composed of pseudo data only, but may also include at least one of normal data and abnormal data obtained by actually measuring the test subject.

また、上記実施形態では、検査装置20が学習部35及び判定部37を備える例を説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、学習部35が、別の装置に備えられて、独立した異常判定モデル生成装置として構成されてもよい。この場合、学習部35を含む異常判定モデル生成装置を用いてあらかじめ機械学習を行うことで異常判定モデルが生成され、判定部37を含む検査装置20のメモリ21又は記憶装置23に異常判定モデルが記憶される。 In addition, in the above embodiment, an example was described in which the inspection device 20 was equipped with the learning unit 35 and the judgment unit 37, but the present invention is not limited to such an example. For example, the learning unit 35 may be provided in a separate device and configured as an independent anomaly judgment model generation device. In this case, an anomaly judgment model is generated by performing machine learning in advance using the anomaly judgment model generation device including the learning unit 35, and the anomaly judgment model is stored in the memory 21 or storage device 23 of the inspection device 20 including the judgment unit 37.

さらに、リアルタイムで検査装置20を用いて異常判定を行うのではなく、オフラインで異常判定を行う場合には、検査装置20が画像処理部31を含まずに構成されていてもよい。例えば、検出器11から出力される画像データから抽出した検査画像データを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体に記憶された検査画像データを検査装置20の判定部37に読み込ませるようにしてもよい。このように構成した場合であっても、検査装置20は、異常判定モデルに基づいて検査対象の異常判定を行うことができる。 Furthermore, when abnormality determination is performed offline rather than in real time using the inspection device 20, the inspection device 20 may be configured without including the image processing unit 31. For example, inspection image data extracted from image data output from the detector 11 may be stored in a storage medium, and the inspection image data stored in the storage medium may be read into the determination unit 37 of the inspection device 20. Even in this configuration, the inspection device 20 can perform abnormality determination of the inspection object based on the abnormality determination model.

1…検査装置、3…検出器、7…表示部、10…制御部、11…画像処理部、13…演算部、15…学習部、17…判定部、19…表示制御部、21…メモリ、23…記憶装置
1... inspection device, 3... detector, 7... display unit, 10... control unit, 11... image processing unit, 13... calculation unit, 15... learning unit, 17... determination unit, 19... display control unit, 21... memory, 23... storage device

Claims (5)

検査対象を測定した検査画像データを入力データとして前記検査対象の異常を判定するための異常判定モデルを生成する異常判定モデル生成方法において、
前記検査対象を測定した実画像データではない疑似データ(Img_fak)に基づいて前記異常判定モデルを生成するための学習用データセット(Img_tch)を生成するステップと、
前記学習用データセット(Img_tch)を用いて前記異常判定モデルを生成するステップと、
前記検査対象に生じた異常を実際に測定して得られた画像データを検証用画像データとして用いて前記異常判定モデルの有効性を検証するステップと、
を含み、
前記疑似データ(Img_fak)は、前記検査対象に生じ得る異常の特徴パターンを、ユーザが描画して作成したデータであって、且つ、前記ユーザが、手書きで作成した異常の特徴パターンを、データ作成ソフトウェアを利用して読み込むことによって生成されたデータであることを特徴とする異常判定モデル生成方法。
1. A method for generating an abnormality determination model for determining an abnormality in an inspection object using inspection image data obtained by measuring the inspection object as input data, the method comprising:
generating a learning data set (Img_tch) for generating the anomaly determination model based on pseudo data (Img_fak) that is not actual image data obtained by measuring the inspection object;
generating the anomaly determination model using the learning dataset (Img_tch);
a step of verifying the validity of the anomaly determination model by using image data obtained by actually measuring an anomaly occurring in the inspection object as verification image data;
Including,
The method for generating an anomaly determination model is characterized in that the pseudo data (Img_fak) is data created by a user drawing a characteristic pattern of an abnormality that may occur in the inspection object, and is also data generated by using data creation software to read the characteristic pattern of an abnormality that the user created by hand .
前記疑似データ(Img_fak)の異常の特徴パターンは、前記検査対象の表面に形成される異常の形状のパターンであることを特徴とする請求項1に記載の異常判定モデル生成方法。 The anomaly determination model generation method described in claim 1, characterized in that the abnormality characteristic pattern of the pseudo data (Img_fak) is a pattern of the shape of an abnormality formed on the surface of the inspection object. 検査対象を測定した検査画像データを入力データとして前記検査対象の異常を判定するための異常判定モデルを生成する異常判定モデル生成装置(20)において、
前記検査対象を測定した実画像データではない疑似データ(Img_fak)に基づいて生成された学習用データセット(Img_tch)を用いて前記異常判定モデルを生成し、前記検査対象に生じた異常を実際に測定して得られた画像データを検証用画像データとして用いて前記異常判定モデルの有効性を検証する学習部(35)を含み、
前記疑似データ(Img_fak)は、前記検査対象に生じ得る異常の特徴パターンを、ユーザが描画して作成したデータであって、且つ、前記ユーザが、手書きで作成した異常の特徴パターンを、データ作成ソフトウェアを利用して読み込むことによって生成されたデータであることを特徴とする異常判定モデル生成装置。
An abnormality determination model generation device (20) that generates an abnormality determination model for determining an abnormality in an inspection object using inspection image data obtained by measuring the inspection object as input data,
a learning unit (35) that generates the anomaly determination model using a learning dataset (Img_tch) that is generated based on pseudo data (Img_fak) that is not actual image data obtained by measuring the inspection object, and verifies the validity of the anomaly determination model by using image data obtained by actually measuring an anomaly that has occurred in the inspection object as verification image data ,
The anomaly determination model generating device is characterized in that the pseudo data (Img_fak) is data created by a user drawing a characteristic pattern of an abnormality that may occur in the inspection object, and is also data generated by using data creation software to read the characteristic pattern of an abnormality that the user hand-drawn.
検査対象を測定した検査画像データに基づいて前記検査対象の検査を行う検査装置(20)において、
前記検査対象を測定した実画像データではない疑似データ(Img_fak)に基づいて生成された学習用データセット(Img_tch)を用いて生成された異常判定モデルを記憶する記憶部(21,23)と、
前記検査対象を測定した前記検査画像データを前記異常判定モデルに入力して前記検査対象の異常の有無を判定する判定部(37)と、
を含み、
前記疑似データ(Img_fak)は、前記検査対象に生じ得る異常の特徴パターンを、ユーザが描画して作成したデータであって、且つ、前記ユーザが、手書きで作成した異常の特徴パターンを、データ作成ソフトウェアを利用して読み込むことによって生成されたデータであり、
前記異常判定モデルは、前記検査対象に生じた異常を実際に測定して得られた画像データを検証用画像データとして用いて有効性が検証されることを特徴とする検査装置。
In an inspection device (20) that inspects an object to be inspected based on inspection image data obtained by measuring the object to be inspected,
a storage unit (21, 23) for storing an anomaly determination model generated using a learning dataset (Img_tch) generated based on pseudo data (Img_fak) that is not actual image data obtained by measuring the inspection object;
a determination unit (37) that inputs the inspection image data obtained by measuring the inspection object into the abnormality determination model and determines whether or not the inspection object has an abnormality;
Including,
the pseudo data (Img_fak) is data created by a user drawing a characteristic pattern of an abnormality that may occur in the inspection object , and is also data generated by reading the characteristic pattern of an abnormality handwritten by the user using data creation software;
The inspection apparatus is characterized in that the validity of the abnormality determination model is verified by using image data obtained by actually measuring an abnormality occurring in the inspection object as verification image data .
前記検査対象は、前記検査画像データの検出器(11)の測定範囲(Ra,Rb)と相対移動可能に構成され、前記検出器(11)の前記測定範囲(Ra,Rb)を順次通過するように配置された検査対象である、ことを特徴とする請求項4に記載の検査装置。
5. The inspection device according to claim 4, wherein the object to be inspected is configured to be movable relative to the measurement range (Ra, Rb) of the detector (11) of the inspection image data, and is arranged so as to pass sequentially through the measurement range (Ra, Rb) of the detector (11).
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