JPH0785013B2 - Method for determining surface grade of steel sheet - Google Patents
Method for determining surface grade of steel sheetInfo
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- JPH0785013B2 JPH0785013B2 JP3138404A JP13840491A JPH0785013B2 JP H0785013 B2 JPH0785013 B2 JP H0785013B2 JP 3138404 A JP3138404 A JP 3138404A JP 13840491 A JP13840491 A JP 13840491A JP H0785013 B2 JPH0785013 B2 JP H0785013B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鋼板の表面等級判別方
法、特に、オンライン又はオフラインで鋼板の表面等級
を判別するに際し、鋼板表面の特徴を計測する複数のセ
ンサを用いて行う、表面等級の判別に適用して好適な鋼
板の表面等級判別方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for determining the surface grade of a steel sheet, and more particularly, when determining the surface grade of a steel sheet online or offline, it is performed using a plurality of sensors for measuring the characteristics of the surface of the steel sheet. The present invention relates to a method for discriminating the surface grade of a steel sheet, which is suitable for discriminating.
【0002】[0002]
【従来の技術】鋼板表面の特徴を計測する複数個のセン
サを用いて行う鋼板の表面等級判別方法としては、各セ
ンサから得られる鋼板表面の粗度、光沢度、白色度等の
特徴量を表わしているデータを表面等級判別のための因
子として取扱い、目視等により決定した鋼板の表面等級
と、その鋼板における上記各因子の値との対応を調べ、
これら各因子と表面等級の関係を回帰的に決定すること
により、表面等級を判別する方法がある。2. Description of the Related Art As a method of discriminating the surface grade of a steel sheet using a plurality of sensors for measuring the characteristics of the steel sheet surface, the characteristic quantities such as roughness, glossiness and whiteness of the steel sheet surface obtained from each sensor are used. Treat the represented data as a factor for determining the surface grade, check the correspondence between the surface grade of the steel sheet determined by visual inspection, etc., and the values of the above factors in the steel sheet,
There is a method of discriminating the surface grade by recursively determining the relationship between each of these factors and the surface grade.
【0003】この表面等級の判別方法では、各因子によ
り形成される空間を等級毎に領域分割し、入力される因
子がどの領域に含まれるかを調べることにより、等級判
別を行っていると解釈することができる。この領域分割
の方法としては、一般に判別関数を用いるか、あるいは
人間の判断によって座標上に境界を設定する方法が採用
されている。In this surface grade discrimination method, the space formed by each factor is divided into regions for each grade, and it is interpreted that the grade is discriminated by examining which region the input factor is included in. can do. As a method of dividing the area, generally, a discriminant function is used, or a method of setting a boundary on coordinates by human judgment is adopted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記鋼
板の表面等級判別方法では、上述の如く、領域分割の方
法として、判別関数を用いるか、あるいは人間の判断に
より座標上に境界を設定する方法を採用しているため、
因子の数(入力データの種類)が3以上になったときに
は対応が困難である、複雑な領域の分割は困難である、
等の問題がある。However, in the method of discriminating the surface grade of a steel sheet, as described above, a discriminant function is used as a method of area division, or a method of setting boundaries on coordinates by human judgment. Because it is adopted,
When the number of factors (type of input data) becomes 3 or more, it is difficult to deal with, it is difficult to divide a complicated area,
There is a problem such as.
【0005】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、鋼板表面の特徴量である判別因子に
より形成される空間を等級毎に領域分割する場合、因子
の数に関係なく、又、領域の分割が複雑であっても、等
級毎に領域分割することを可能とし、表面等級を高精度
に判別することができる、鋼板の表面等級判別方法を提
供することを課題とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and when the space formed by the discriminant which is the characteristic amount of the steel plate surface is divided into regions by grade, regardless of the number of factors. It is also an object of the present invention to provide a method for determining the surface grade of a steel sheet, which enables the region to be segmented for each grade even if the segmentation of the region is complicated, and the surface grade can be determined with high accuracy. .
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、鋼板表面の特
徴を計測する複数のセンサを用いて、鋼板の表面等級を
判別する鋼板の表面等級判別方法において、センサから
得られる表面粗度、光沢度及び白色度を含むデータ群を
ベクトルとして表現して入力ベクトルとし、上記入力ベ
クトルの次元と同数の入力ユニットを有する入力層と、
判別すべき表面等級と同数のグループに分割され、且つ
各グループにそれぞれ同数のコホーネンユニットを有す
るコホーネン層とを備えたニューラルネットワークを構
築し、上記ニューラルネットワークに対して学習ベクト
ル量子化法の学習則に従って学習を行い、然る後、上記
入力ベクトルを上記ニューラルネットワークによるベク
トル量子化法により分類し、鋼板の表面等級の判別を行
うことにより、前記課題を達成したものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention provides a method for determining the surface grade of a steel sheet using a plurality of sensors for measuring the characteristics of the surface of the steel sheet . An input layer having the same number of input units as the dimensions of the input vector, by expressing a data group including glossiness and whiteness as a vector as an input vector,
A neural network is constructed which is divided into the same number of groups as the surface grade to be discriminated, and each group has a Kohonen layer having the same number of Kohonen units, and learning of the learning vector quantization method for the neural network. The object is achieved by performing learning according to the rules, then classifying the input vectors by the vector quantization method using the neural network, and determining the surface grade of the steel sheet.
【0007】本発明は、又、鋼板表面の特徴を計測する
複数のセンサを用いて、鋼板の表面等級を判別する鋼板
の表面等級判別方法において、センサから得られる表面
粗度、光沢度及び白色度を含むデータ群をベクトルとし
て表現して入力ベクトルとし、上記入力ベクトルの次元
と同数の入力ユニットを有する入力層と、判別すべき表
面等級と同数のグループに分割され、且つ少なくとも1
つのグループに他のグループと異なる数のコホーネンユ
ニットを有するコホーネン層とを備えたニューラルネッ
トワークを構築し、上記ニューラルネットワークに対し
て学習ベクトル量子化法の学習則に従って学習を行い、
然る後、上記入力ベクトルを上記ニューラルネットワー
クによるベクトル量子化法により分類し、鋼板の表面等
級の判別を行うことにより、同様に、前記課題を達成し
たものである。[0007] The present invention also surface with a plurality of sensors for measuring the characteristics of the steel sheet surface, the surface grade determination method of the steel sheet to determine the surface grade of the steel sheet, obtained from the sensor
A data group including roughness, glossiness and whiteness is expressed as a vector to be an input vector, and the input layer having the same number of input units as the dimension of the input vector and the same number as the surface grade to be distinguished are divided into groups. And at least 1
Construct a neural network with one group and a Kohonen layer having a different number of Kohonen units, and perform learning according to the learning rule of the learning vector quantization method on the neural network,
After that, the above-mentioned problems are similarly achieved by classifying the input vectors by the vector quantization method by the neural network and determining the surface grade of the steel sheet.
【0008】本発明は、更に、前記何れかの鋼板の表面
等級判別方法において、ニューラルネットワークに対し
て学習を行う際に、各グループの学習前のニューラルネ
ットワークの重みベクトルの初期値として、そのグルー
プの学習データの平均値を用いることにより、一層確実
に前記課題を達成したものである。The present invention further provides, in any one of the steel sheet surface grade determining methods, when learning is performed on a neural network, the group is used as an initial value of the weight vector of the neural network before learning of each group. By using the average value of the learning data of 1., the above-mentioned subject is achieved more reliably.
【0009】[0009]
【作用】まず、本発明に適用される、ニューラルネット
ワークによるベクトル量子化法と、該ニューラルネット
ワークに対する学習について説明する。なお、以
下、〔〕の表記はベクトルを表わす。First, a vector quantization method by a neural network and learning for the neural network, which are applied to the present invention, will be described. In the following, the notation [] indicates a vector.
【0010】ニューラルネットワークを用いたベクトル
量子化方法としては、コホーネンらによる学習ベクトル
量子化(以下、LVQとも表記する)の技術が提案され
ている(T.Kohonen.et al.:”Statistical P
attern Recognition withNeural Networks :Ben
chmarking Studies”,Proceeding of TheSecond
Annual IEEE ICNN,Vol.1,1988)。As a vector quantization method using a neural network, a technique of learning vector quantization (hereinafter also referred to as LVQ) by Kohonen et al. Has been proposed (T. Kohonen. Et al .: "Statistical P").
attern Recognition with Neural Networks: Ben
chmarking Studies ”, Proceeding of The Seconds
Annual IEEE ICNN, Vol. 1, 1988).
【0011】上記LVQでは、入力層とコホーネン層か
ら構成されるニューラルネットワークを使用する。上記
入力層は、入力ベクトルの次元に対応した数の入力ユニ
ットを有しており、コホーネン層にはカテゴリ数に対応
してグループ分けされたコホーネンユニットを有してい
る。各グループ(カテゴリ)に含まれるコホーネンユニ
ットの数は、通常、同一である。The LVQ uses a neural network composed of an input layer and a Kohonen layer. The input layer has the number of input units corresponding to the dimension of the input vector, and the Kohonen layer has the Kohonen units grouped according to the number of categories. The number of Kohonen units included in each group (category) is usually the same.
【0012】上記ニューラルネットによる判別は、入力
ベクトルと全てのコホーネンユニットとの間の、ユーク
リッド距離を求め、最小距離となったコホーネンユニッ
トが属するグループに割当てられたカテゴリに、上記入
力ベクトルを分類することで行われる。In the discrimination by the neural network, the Euclidean distance between the input vector and all the Kohonen units is calculated, and the input vector is assigned to the category assigned to the group to which the Kohonen unit having the minimum distance belongs. It is done by classifying.
【0013】又、上記ニューラルネットワークに対する
学習は、入力ベクトルとそのベクトルが属するカテゴリ
を繰返し提示し、コホーネンユニットの位置(コホーネ
ンユニットの位置は、各入力ユニットとそのコホーネン
ユニットの間の結合重みとして表現される)を修正する
ことにより行う。このLVQの学習則を、以下に説明す
る。なお、コホーネンユニットi の位置を重みベクトル
〔Wi 〕で表わす。In the learning for the neural network, the input vector and the category to which the vector belongs are repeatedly presented, and the position of the Kohonen unit (the position of the Kohonen unit is the coupling between each input unit and its Kohonen unit). (Expressed as weights). This LVQ learning rule will be described below. The position of the Kohonen unit i is represented by a weight vector [Wi].
【0014】まず、入力ベクトル〔X〕と重みベクトル
〔Wi 〕間の距離di(通常、ユークリッド距離)を、次
の(1)式で求める。First, the distance di (usually Euclidean distance) between the input vector [X] and the weight vector [Wi] is calculated by the following equation (1).
【0015】[0015]
【数1】 [Equation 1]
【0016】次に、求めた距離の中から最小のもの、つ
まり入力ベクトルと最も近い重みベクトルを持つコホー
ネンユニットを選ぶ。但し、最小のものが複数個存在す
るときは、それらの中から任意に一つ選ぶものとする。
このとき、選ばれるコホーネンユニットがどのクラス
(グループ)に割当てられているかを考慮する必要はな
い。ここで、上記のように選ばれたコホーネンユニット
を、「ネットワークに広がる勝者」と呼ぶことにする。Next, the smallest Kohonen unit having the weight vector closest to the input vector is selected from the obtained distances. However, if there is more than one minimum, one of them shall be selected arbitrarily.
At this time, it is not necessary to consider which class (group) the selected Kohonen unit is assigned to. Here, the Kohonen unit selected as described above will be referred to as a “winner spreading in the network”.
【0017】このニューラルネットワークに対する学習
は、選ばれた上記コホーネンユニットが正しいクラスに
割当てられているかどうかを調べ、その結果に基づい
て、そのユニットの重みベクトルを修正し、更新する方
法で行われる。その際、学習前の初期状態として、各重
みベクトルの値をランダムに設定しておく。The learning for this neural network is carried out by checking whether the selected Kohonen unit is assigned to the correct class, and modifying and updating the weight vector of the unit based on the result. . At that time, the value of each weight vector is randomly set as an initial state before learning.
【0018】即ち、選ばれたコホーネンユニット(ネッ
トワークに広がる勝者)は正しいクラスにあるときは、
そのユニットの重みベクトルを、入力ベクトルと現在の
重みベクトルを結ぶ直線上を入力ベクトルの方向へ少し
移動させる更新が行われる。つまり、そのコホーネンユ
ニットの重みベクトルを入力ベクトルの方向へ近付け
る。逆に、正しいクラスにないときは、そのコホーネン
ユニットの重みベクトルを同じ直線上を入力ベクトルと
逆の方向へ少し移動させる更新が行われる。That is, when the selected Kohonen unit (the winner spread over the network) is in the correct class,
Update is performed by slightly moving the weight vector of the unit on the straight line connecting the input vector and the current weight vector in the direction of the input vector. That is, the weight vector of the Kohonen unit is brought closer to the direction of the input vector. On the other hand, when the class is not in the correct class, the weight vector of the Kohonen unit is slightly moved in the opposite direction from the input vector on the same straight line.
【0019】以上の関係は、下記(2)式、(3)式で
表わす更新規則として表現することができる。The above relationship can be expressed as an update rule expressed by the following equations (2) and (3).
【0020】ネットワークに拡がる勝者が正しいクラス
にあるとき〔Wn 〕=〔Wo 〕+α(〔X〕−〔Wo
〕) …(2)[Wn] = [Wo] + α ([X]-[Wo] when the winner spreading to the network is in the correct class
]) (2)
【0021】ネットワークに拡がる勝者が正しいクラス
にないとき〔Wn 〕=〔Wo 〕−γ(〔X〕−〔Wo
〕) …(3)[Wn] = [Wo] −γ ([X] − [Wo]
]) (3)
【0022】ここで、〔Wo 〕は更新前の重みベクト
ル、〔Wn 〕は更新後の重みベクトル、〔X〕は入力ベ
クトルである。又、α、γは学習率であり、問題に応じ
て適当に定めるものとする。Here, [Wo] is a weight vector before updating, [Wn] is a weight vector after updating, and [X] is an input vector. Further, α and γ are learning rates, which are appropriately determined according to the problem.
【0023】ところで、上述した学習則では、コホーネ
ンユニットの中に、あまり学習に関与しない、つまり重
みベクトルの修正頻度の低いユニットが生じてくる可能
性がある。このようなあまり学習に関与しないコホーネ
ンユニットは、初めにランダムに与えた重みベクトルを
持ち続けることになる。その結果、ニューラルネットワ
ークに対して学習を行った後、該ニューラルネットワー
クを用いて未知のデータについて実際に認識を行うとき
には、適切な内挿が妨げられる可能性がある。By the way, according to the above-mentioned learning rule, there is a possibility that a unit that does not participate in learning so much, that is, a unit whose frequency of modification of the weight vector is low, may occur in the Kohonen unit. Such a Kohonen unit that is not so much involved in learning will continue to have the weight vector randomly given at the beginning. As a result, when learning is performed on the neural network and then actual recognition is performed on unknown data using the neural network, appropriate interpolation may be hindered.
【0024】そこで、このような場合には、重みベクト
ルの修正頻度の低いコホーンネンユニットが生じること
を避けるために、デジーノが提案した次の機能を採用す
る(D.De Sieno:”Adding A Conscience to
Competitive Learning”,Proceeding of The
Second Annual IEEE ICNN,Vol.1,19
88)。Therefore, in such a case, the following function proposed by Desino is adopted in order to avoid the occurrence of a Kohonen unit whose frequency of modification of the weight vector is low (D. De Sieno: "Adding A"). Conscience to
“Competitive Learning”, Proceeding of The
Second Annual IEEE ICNN, Vol. 1,19
88).
【0025】まず、入力ベクトルのクラスに割当てられ
たグループに属する各コホーネンユニットから、該入力
ベクトルとの間で最も小さい距離を持つコホーネンユニ
ット(これを、「クラス内勝者」と呼ぶ)を選ぶための
付加競合を行う。この付加競合においては、グループ内
における各々のコホーネンユニットの相対的な勝ち頻度
に応じて決まる、次の(4)式で表わされる偏った距離
di′を用いる。First, from each Kohonen unit belonging to the group assigned to the class of the input vector, the Kohonen unit having the smallest distance from the input vector (this is called "in-class winner") is selected. Do additional competition to choose. In this additional competition, the biased distance expressed by the following equation (4) is determined according to the relative winning frequency of each Kohonen unit in the group.
Use di ′.
【0026】di′=di−bi …(4) 但し、bi=c (1/N−pi) c :偏り係数(ゲイン) N:クラス当たりのコホーネンユニット数 pi:i 番目のコホーネンユニットの相対勝ち数Di '= di-bi (4) where bi = c (1 / N-pi) c: deviation coefficient (gain) N: number of Kohonen units per class pi: i-th Kohonen unit Relative wins
【0027】上記偏った距離di′を導入することによ
り、勝ち数の多いユニットには、大きく偏った距離を、
勝ち数の少ないユニットには、小さく偏った距離を用い
るようになる。その結果、同一クラス内における各ユニ
ット間で、勝つ回数にばらつきが生じることがなくなっ
てくる。By introducing the biased distance di ', a unit with a large number of wins is given a biased distance.
Smaller and more biased distances will be used for units with fewer wins. As a result, the number of wins does not vary among the units in the same class.
【0028】上述の付加競合により、クラス内勝者が選
ばれた後、このクラス内勝者と前記ネットワークに広が
る勝者の重みベクトルを、以下のようにして更新する。After the in-class winner is selected by the above-mentioned additional competition, the weight vector of this in-class winner and the winner spreading in the network is updated as follows.
【0029】クラス内勝者の場合は、次の(5)式、
(6)式で与えられる更新規則に従って更新される。こ
こで、α、βは、学習率である。In the case of an in-class winner, the following equation (5)
It is updated according to the update rule given by equation (6). Here, α and β are learning rates.
【0030】クラス内勝者が正しいクラスにあるとき
〔Wn 〕=〔Wo〕+α(〔X〕−〔Wo 〕) …
(5)When the in-class winner is in the correct class [Wn] = [Wo] + α ([X]-[Wo]) ...
(5)
【0031】クラス内勝者が正しいクラスにないとき
〔Wn 〕=〔Wo〕+β(〔X〕−〔Wo 〕) …
(6)When the winner in the class is not in the correct class [Wn] = [Wo] + β ([X]-[Wo]) ...
(6)
【0032】次いで、ネットワークに広がる勝者の場合
は、正しいクラスにあるときは、該勝者はクラス内勝者
でもあるから、上記(5)式に従って更新され、逆に正
しいクラスにないときは、前述した(3)式に従って更
新される。Next, in the case of a winner spreading on the network, when the winner is in the correct class, the winner is also the in-class winner. Therefore, the winner is updated according to the above equation (5). It is updated according to equation (3).
【0033】本発明においては、上述した原理を用い
て、センサから得られる表面粗度、光沢度及び白色度を
含むデータ群をベクトルとして表現し、このベクトルを
ニューラルネットワークによるベクトル量子化方法によ
り分類し、鋼板の表面等級の判別を行う。In the present invention, the surface roughness, glossiness and whiteness obtained from the sensor are calculated by using the above-mentioned principle.
The included data group is expressed as a vector, and the vector is classified by the vector quantization method using a neural network, and the surface grade of the steel sheet is determined.
【0034】図1は、本発明に適用される、ニューラル
ネットワークの一例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a neural network applied to the present invention.
【0035】上記ニューラルネットワークは、図2に示
すように、鋼板Pに近接して配置した複数のセンサ1〜
n から、鋼板Pの表面の特徴量を表わしているデータS
1 〜Sn がベクトルとして入力される入力層と、これら
データを等級毎に判別するためのコホーネン層を備えて
いる。As shown in FIG. 2, the neural network includes a plurality of sensors 1 to 1 arranged near the steel plate P.
From n, data S representing the characteristic amount of the surface of the steel plate P
It has an input layer in which 1 to Sn are input as vectors and a Kohonen layer for discriminating these data for each grade.
【0036】上記入力層は、入力されるベクトル(入力
ベクトル)(S1 、S2 、・・・Sn )の次元と同数
(n 個)の入力ユニットで構成されている。又、上記コ
ホーネン層は、R1 〜Rk のk 個にグループ分けされた
カテゴリ(クラス、グループ)で構成され、これらカテ
ゴリR1 〜Rk はそれぞれ鋼板の表面等級を表わしてい
る。上記各カテゴリは、それぞれUk 個のコホーネンユ
ニットを有している。The input layer is composed of the same number (n) of input units as the dimensions of the input vector (input vector) (S1, S2, ... Sn). Further, the Kohonen layer is composed of categories (classes, groups) divided into k groups R1 to Rk, and these categories R1 to Rk each represent the surface grade of the steel sheet. Each of the above categories has Uk Kohonen units.
【0037】各カテゴリに含まれるコホーネンユニット
の数Uk は、通常、全てのカテゴリで同数とされるが、
表面等級毎のデータの数や分布に差があるときは、それ
に応じてコホーネン層における各グループ内のユニット
数を変えることもできる。このようにすると、表面等級
毎のデータの数や分布に差があるときでも等級判別を高
精度に行うことができる。The number Uk of Kohonen units included in each category is usually the same in all categories.
If there are differences in the number and distribution of data for each surface grade, the number of units in each group in the Kohonen formation can be changed accordingly. Thus result, it is possible to grade determination even with high accuracy when there is a difference in the number and distribution of data for each surface grade.
【0038】又、入力層に含まれる任意の入力ユニット
i と、コホーネン層に含まれる任意のコホーネンユニッ
トj とは、結合重みWijで結合されている。Any input unit included in the input layer
i and an arbitrary Kohonen unit j included in the Kohonen layer are connected with a connection weight Wij.
【0039】本発明では、入力層を構成する入力ユニッ
トに鋼板表面の特徴量を表わすベクトルを入力し、各コ
ホーネンユニットとその入力ベクトルとのユークリッド
距離を求め、その距離が最小となったコホーネンユニッ
トが属するグループに割当てられたカテゴリ(クラス)
に分類することにより、鋼板の表面等級の判別を行う。In the present invention, a vector representing the characteristic amount of the steel plate surface is input to the input unit forming the input layer, the Euclidean distance between each Kohonen unit and the input vector is obtained, and the Euclidean distance between them is minimized. Category (class) assigned to the group to which the Honen unit belongs
By classifying into, the surface grade of the steel sheet is determined.
【0040】即ち、センサから得られる情報群をベクト
ル表現した入力ベクトル(S1 、S2 、・・・Sn )に
対し、学習ベクトル量子化方法によりk 個のカテゴリR
1 、R2 、・・・Rk に分類を行う。That is, for the input vector (S1, S2, ... Sn) which represents the information group obtained from the sensor as a vector, k number of categories R are obtained by the learning vector quantization method.
It is classified into 1, R2, ..., Rk.
【0041】ニューラルネットワークに対する学習は、
前述した通常のLVQ(学習ベクトル量子化)の学習方
法に従って行う。Learning for a neural network is as follows.
This is performed according to the normal LVQ (learning vector quantization) learning method described above.
【0042】学習のためのデータとして、入力ベクトル
データ〔S〕と、それに対するカテゴリ(クラス)の指
標r との組を各クラス毎に複数個用意する。As data for learning, a plurality of sets of input vector data [S] and category (class) indices r corresponding thereto are prepared for each class.
【0043】まず、上記ニューラルネットワークに対し
て、予め用意した学習用データ〔S〕と、そのカデコリ
の指標r を与え、前述の学習則に従って結合重みベクト
ル〔W〕の修正を行う。First, the learning data [S] prepared in advance and the index r of its cadence are given to the neural network, and the connection weight vector [W] is corrected according to the above-mentioned learning rule.
【0044】このとき、各入力ユニットからコホーネン
ユニットj への重みベクトル(W1j、W2j、・・・Wn
j)の初期値としては、ランダムに設定することもでき
るが、コホーネンユニットj が属するクラスにおける全
学習データの平均値を用いると、学習を円滑に行うこと
ができる。At this time, the weight vector (W1j, W2j, ... Wn) from each input unit to the Kohonen unit j
The initial value of j) can be set randomly, but if the average value of all learning data in the class to which the Kohonen unit j belongs is used, learning can be performed smoothly.
【0045】ニューラルネットワークに対する学習が終
了した後、判別の対象である上記入力ベクトル(S1 、
S2 、・・・Sn )に対し、コホーネンユニットj との
間の距離djを次の(7)式(前記(1)式に相当する)
により求め、このdjが最小になるユニットが属している
カテゴリに上記入力ベクトルを分類することにより、表
面等級の判別を行う。After the learning for the neural network is completed, the input vector (S1,
S2, ... Sn), the distance dj to the Kohonen unit j is expressed by the following equation (7) (corresponding to the above equation (1)).
Then, the surface grade is determined by classifying the input vector into the category to which the unit having the smallest dj belongs.
【0046】[0046]
【数2】 [Equation 2]
【0047】なお、この分類に際しては、前記(4)式
に相当する偏った距離の概念を利用することもできる。In this classification, the concept of biased distance corresponding to the equation (4) can be used.
【0048】[0048]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【0049】図3は、本発明の一実施例に適用するニュ
ーラルネットワークを示す概略構成図である。又、図4
〜図6は、学習用データであり、図7〜図9は本実施例
の判別方法を評価するために使用するテスト用データで
ある。上記学習用データ、テスト用データは、共にラン
ダムに抽出したものである。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a neural network applied to one embodiment of the present invention. Also, FIG.
6 are learning data, and FIGS. 7 to 9 are test data used to evaluate the discrimination method of the present embodiment. The learning data and the test data are both randomly extracted.
【0050】本実施例は、ステンレス鋼板の表面等級判
別を行うもので、センサから入力される情報である鋼板
表面の特徴量が、表面粗度S1 、光沢度S2 、白色度S
3 の3つの因子である場合に、A〜Dの4等級(カテゴ
リ)に分類する判別を行うものである。In this embodiment, the surface grade of a stainless steel plate is discriminated. The characteristic value of the steel plate surface, which is the information input from the sensor, is surface roughness S1, gloss S2, whiteness S.
When there are three factors of 3, discrimination is performed to classify into 4 grades (categories) of A to D.
【0051】従って、使用するニューラルネットワーク
は、3つの入力ユニットで構成された入力層と、4つの
カテゴリA〜Dで構成されたコホーネン層とを備えてい
る。又、上記カテゴリA〜Dは、それぞれ5つのコホー
ネンユニットを有しているので、コホーネン層は全体と
して20個のコホーネンユニットで構成されている。Therefore, the neural network used has an input layer composed of three input units and a Kohonen layer composed of four categories A to D. Further, since each of the above categories A to D has five Kohonen units, the Kohonen layer is composed of 20 Kohonen units as a whole.
【0052】上記ニューラルネットワークを用いて、前
述した学習ベクトル量子化法により、上記センサ情報S
1 〜S3 に対する表面等級判別を行う。The sensor information S is obtained by the above-described learning vector quantization method using the neural network.
The surface grade is determined for 1 to S3.
【0053】まず、上記ニューラルネットワークに対
し、図4〜図6の学習用データを用いて前述したLVQ
の学習則に従って学習を行った。この学習用データは、
図4、図5及び図6は、それぞれ3つの因子のうち、S
1 とS2 の関係、S1 とS3 の関係及びS2 とS3 の関
係を示したものである。First, for the above neural network, the LVQ described above using the learning data of FIGS.
Learning was performed according to the learning rule of. This learning data is
FIG. 4, FIG. 5, and FIG. 6 show S out of three factors.
The relationship between 1 and S2, the relationship between S1 and S3, and the relationship between S2 and S3 are shown.
【0054】又、学習に際しては、重みベクトルの初期
値として、各等級(カテゴリ)におけるデータの平均値
を用いた。In learning, the average value of data in each grade (category) was used as the initial value of the weight vector.
【0055】この学習において、(S1 、S2 、S3 )
が前述の学習用データ〔S〕に対応し、各図における
A、B、C、Dが前述のカテゴリの指標r に対応してい
る。In this learning, (S1, S2, S3)
Corresponds to the learning data [S] described above, and A, B, C, and D in each figure correspond to the index r of the category described above.
【0056】上記学習を行った後、上記学習用データ図
4〜図6にそれぞれ相当する図7〜図9のテスト用デー
タを、学習後の上記ニューラルネットワークに判別さ
せ、本実施例の判別方法を評価する実験を行った。After the learning is performed, the learning data is used to discriminate the test data of FIGS. 7 to 9 corresponding to FIGS. 4 to 6, respectively, by the learned neural network, and the discrimination method of the present embodiment. An experiment was conducted to evaluate
【0057】上記学習用データに対するニューラルネッ
トワークによる判別実験の結果を表1に、又、上記テス
ト用データに対するニューラルネットワークによる判別
実験の結果を表2に、それぞれ示す。Table 1 shows the results of the discrimination experiment by the neural network for the learning data, and Table 2 shows the results of the discrimination experiment by the neural network for the test data.
【0058】[0058]
【表1】 [Table 1]
【0059】[0059]
【表2】 [Table 2]
【0060】上記表1、表2は、表面等級A〜Dの入力
データを、ニューラルネットワークの入力層に入力した
際に、A〜Dのどの等級に判別されたかを数で表わした
ものである。前記表1、表2により、正しく判別された
割合(正判別率)は、学習用データでは73.4%で、
テスト用データでは70.0%であった。The above Tables 1 and 2 are numerical representations of which grades A to D were discriminated when the input data of the surface grades A to D were input to the input layer of the neural network. . According to Tables 1 and 2, the correctly discriminated rate (correct discrimination rate) is 73.4% in the learning data.
The test data was 70.0%.
【0061】なお、一般的な統計的方法である判別分析
による判別との比較を行うため、前記学習用データより
判別関数を導出し、その判別関数を用いてテスト用デー
タに対して判別を行った結果を、下記表3及び表4に示
す。In order to make a comparison with the discrimination by the discriminant analysis which is a general statistical method, a discriminant function is derived from the learning data, and the discriminant function is used to discriminate against the test data. The results are shown in Tables 3 and 4 below.
【0062】表3は、学習用データに対し、判別関数を
用いて判別実験を行った結果を示し、表4はテストデー
タに対し、同じく判別関数を用いて行った結果を示した
ものである。Table 3 shows the results of the discriminant experiment using the discriminant function on the learning data, and Table 4 shows the result of the same discriminant function on the test data. .
【0063】[0063]
【表3】 [Table 3]
【0064】[0064]
【表4】 [Table 4]
【0065】上記表3及び表4より、学習用データの場
合は、正判別率が67.3%でテスト用データの場合は
64.0%であった。From Tables 3 and 4 above, the correct discrimination rate was 67.3% for the learning data and 64.0% for the test data.
【0066】この結果より、本実施例のニューラルネッ
トワークによる判別方法が、従来の判別関数による判別
方法に比較し、高精度な判別を行うことができることが
わかる。From this result, it is understood that the discrimination method by the neural network of the present embodiment can perform the discrimination with high accuracy as compared with the discrimination method by the conventional discrimination function.
【0067】以上、本発明を具体的に説明したが、本発
明は、前記実施例に示したものに限定されるものでな
く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
【0068】例えば、実施例では、入力データが3つ、
即ち、判別因子が3つの場合について説明したが、入力
データは4つ以上であってもよい。For example, in the embodiment, there are three input data,
That is, although the case where there are three discriminants has been described, the input data may be four or more.
【0069】又、コホーネン層を構成するカテゴリの数
は判別する等級数に応じて任意に変更可能であり、又、
各コホーネン層に含まれるコホーネンユニットの数も任
意に変更することができる。The number of categories forming the Kohonen layer can be arbitrarily changed according to the number of grades to be discriminated.
The number of Kohonen units included in each Kohonen layer can be arbitrarily changed.
【0070】[0070]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、鋼
板の表面の特徴量を表わすセンサ情報をベクトル表現し
て入力ベクトルとし、該入力ベクトルを学習ベルトル量
子化法により分類して鋼板の表面等級の判別を行うよう
にしたので、高精度な等級判別が可能となった。As described above, according to the present invention, according to the present invention, the sensor information representing a characteristic amount of the surface of the steel sheet and base-vector representation as input vector, and classifies the input vector by learning Berutoru Quantization Since the surface grade of the steel sheet is discriminated, it is possible to discriminate the grade with high accuracy.
【0071】又、従来法では、判別のための因子が3つ
以上になると対応が困難であるが、学習ベクトル量子化
法によるベクトル量子化を適用することにより、因子の
数に関係なく判別が可能となった。[0071] In the conventional method, and corresponding factors for discrimination is three or more is difficult, by applying the vector quantization by the learning base-vector quantization method, regardless of the number of factors It is possible to distinguish.
【図1】図1は、ベクトル量子化を行うために用いるニ
ューラルネットワークを示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a neural network used for performing vector quantization.
【図2】図2は、鋼板と、該鋼板の表面を測定するセン
サを示す概略説明図である。FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a steel plate and a sensor for measuring the surface of the steel plate.
【図3】図3は、本発明の一実施例に適用するニューラ
ルネットワークを示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a neural network applied to one embodiment of the present invention.
【図4】図4は、表面粗度S1 と光沢度S2 の関係を示
す学習用データである。FIG. 4 is learning data showing a relationship between surface roughness S1 and glossiness S2.
【図5】図5は、表面粗度S1 と白色度S3 の関係を示
す学習用データである。FIG. 5 is learning data showing a relationship between surface roughness S1 and whiteness S3.
【図6】図6は、光沢度S2 と白色度S3 の関係を示す
学習用データである。FIG. 6 is learning data showing a relationship between glossiness S2 and whiteness S3.
【図7】図7は、表面粗度S1 と光沢度S2 の関係を示
すテスト用データである。FIG. 7 is test data showing the relationship between surface roughness S1 and glossiness S2.
【図8】図8は、表面粗度S1 と白色度S3 との関係を
示すテスト用データである。FIG. 8 is test data showing the relationship between surface roughness S1 and whiteness S3.
【図9】図9は、光沢度S2 と白色度S3 の関係を示す
テスト用データである。FIG. 9 is test data showing the relationship between gloss S2 and whiteness S3.
1〜n …センサ、 S1 〜Sn …センサ情報、 R1 〜Rk …カテゴリー。 1-n ... Sensor, S1-Sn ... Sensor information, R1-Rk ... Category.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/89 B 7172−2J (72)発明者 新井 和夫 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社 技術研究本部内 (56)参考文献 特開 昭61−245045(JP,A) 特開 平2−246485(JP,A) 特開 平2−210589(JP,A)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location G01N 21/89 B 7172-2J (72) Inventor Kazuo Arai 1 Kawasaki-machi, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel (56) Reference JP-A-61-245045 (JP, A) JP-A-2-246485 (JP, A) JP-A-2-210589 (JP, A)
Claims (3)
用いて、鋼板の表面等級を判別する鋼板の表面等級判別
方法において、 センサから得られる表面粗度、光沢度及び白色度を含む
データ群をベクトルとして表現して入力ベクトルとし、 上記入力ベクトルの次元と同数の入力ユニットを有する
入力層と、判別すべき表面等級と同数のグループに分割
され、且つ各グループにそれぞれ同数のコホーネンユニ
ットを有するコホーネン層とを備えたニューラルネット
ワークを構築し、 上記ニューラルネットワークに対して学習ベクトル量子
化法の学習則に従って学習を行い、 然る後、上記入力ベクトルを上記ニューラルネットワー
クによるベクトル量子化法により分類し、鋼板の表面等
級の判別を行うことを特徴とする鋼板の表面等級判別方
法。1. A method for determining the surface grade of a steel sheet, which comprises determining the surface grade of a steel sheet by using a plurality of sensors for measuring the characteristics of the surface of the steel sheet , including surface roughness, glossiness and whiteness obtained from the sensors. The data group is expressed as a vector to be an input vector, the input layer having the same number of input units as the dimensions of the input vector, and the same number of groups as the surface grade to be discriminated, and the same number in each group. Constructing a neural network with a Kohonen layer having a Kohonen unit of, and learning the neural network according to the learning rule of the learning vector quantization method. Distinguishing the surface grade of a steel sheet by classifying it using the quantization method Law.
用いて、鋼板の表面等級を判別する鋼板の表面等級判別
方法において、 センサから得られる表面粗度、光沢度及び白色度を含む
データ群をベクトルとして表現して入力ベクトルとし、 上記入力ベクトルの次元と同数の入力ユニットを有する
入力層と、判別すべき表面等級と同数のグループに分割
され、且つ少なくとも1つのグループに他のグループと
異なる数のコホーネンユニットを有するコホーネン層と
を備えたニューラルネットワークを構築し、 上記ニューラルネットワークに対して学習ベクトル量子
化法の学習則に従って学習を行い、 然る後、上記入力ベクトルを上記ニューラルネットワー
クによるベクトル量子化法により分類し、鋼板の表面等
級の判別を行うことを特徴とする鋼板の表面等級判別方
法。2. A method of determining the surface grade of a steel sheet, which comprises determining the surface grade of a steel sheet using a plurality of sensors for measuring the characteristics of the surface of a steel sheet , including the surface roughness, glossiness and whiteness obtained from the sensors. The data group is expressed as a vector to be an input vector, the input layer having the same number of input units as the dimension of the input vector, and the same number as the surface grade to be discriminated are divided into at least one group. Construct a neural network with other groups and a Kohonen layer with a different number of Kohonen units, and train the neural network according to the learning rule of the learning vector quantization method. Are classified by the vector quantization method using the above neural network, and the surface grade of the steel sheet is determined. Surface grade determination method of the steel sheet to be.
ルネットワークに対して学習を行う際に、各グループの
学習前のニューラルネットワークの重みベクトルの初期
値として、そのグループの学習データの平均値を用いる
ことを特徴とする鋼板の表面等級判別方法。3. The neural network according to claim 1, wherein when learning is performed on a neural network, an average value of learning data of a group is used as an initial value of a weight vector of the neural network before learning of each group. A method for determining the surface grade of a steel plate, which is characterized by being used.
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| JPH04337406A JPH04337406A (en) | 1992-11-25 |
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1991
- 1991-05-14 JP JP3138404A patent/JPH0785013B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH04337406A (en) | 1992-11-25 |
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