Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing
Object Detection is an essential computer vision task for the industry, as it can be used for counting and inspecting products in production lines. Collecting high-quality datasets for the training of object models is expensive and time-intensive, but when applying object detection to the context of...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Γλώσσα: | English |
Έκδοση: |
2023
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | https://hdl.handle.net/10889/25477 |
id |
nemertes-10889-25477 |
---|---|
record_format |
dspace |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Deep learning Object detection Synthetic data Transfer learning CAD models Artificial intelligence Νευρωνικά δίκτυα Ανίχνευση αντικειμένων Συνθετικά δεδομένα Επανεκπαίδευση μοντέλων CAD μοντέλα Τεχνητή νοημοσύνη |
spellingShingle |
Deep learning Object detection Synthetic data Transfer learning CAD models Artificial intelligence Νευρωνικά δίκτυα Ανίχνευση αντικειμένων Συνθετικά δεδομένα Επανεκπαίδευση μοντέλων CAD μοντέλα Τεχνητή νοημοσύνη Παρασκευόπουλος, Δημήτριος Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
description |
Object Detection is an essential computer vision task for the industry, as it can be used for counting and inspecting products in production lines. Collecting high-quality datasets for the training of object models is expensive and time-intensive, but when applying object detection to the context of production lines, CAD models of the objects to be detected are often available. Creating a Blender script that can generate photo-realistic images, including bounding box annotations of the object of interest is an alternative option. This Diploma thesis presents an approach of using the CAD model to render synthetic images for training Deep Learning models on object detection. Various experiments are conducted to figure out the ideal parameters for rendering and training, using the suggested metrics for object detection tasks. The experiments demonstrate that the concept of training models solely on synthetic data is promising since the approach is evaluated on real images. Our method is adaptable, which is a huge advantage for object detection in the dynamic environment of the industry. It can lead to considerable cost savings and increased productivity. |
author2 |
Paraskevopoulos, Dimitrios |
author_facet |
Paraskevopoulos, Dimitrios Παρασκευόπουλος, Δημήτριος |
author |
Παρασκευόπουλος, Δημήτριος |
author_sort |
Παρασκευόπουλος, Δημήτριος |
title |
Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
title_short |
Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
title_full |
Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
title_fullStr |
Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
title_full_unstemmed |
Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
title_sort |
training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing |
publishDate |
2023 |
url |
https://hdl.handle.net/10889/25477 |
work_keys_str_mv |
AT paraskeuopoulosdēmētrios trainingandvalidationofdeeplearningmodelswithgeneratedsyntheticdatasetsforobjectdetectionapplicationsinmanufacturing AT paraskeuopoulosdēmētrios ekpaideusēkaiepalētheusēmontelōnbathiasmathēsēsmechrēsēsynthetikōndedomenōngiaanichneusēantikeimenōnsebiomēchanikesepharmoges |
_version_ |
1771297285515247616 |
spelling |
nemertes-10889-254772023-07-12T04:01:43Z Training and validation of deep learning models with generated synthetic datasets for object detection applications in manufacturing Εκπαίδευση και επαλήθευση μοντέλων βαθιάς μάθησης με χρήση συνθετικών δεδομένων για ανίχνευση αντικειμένων σε βιομηχανικές εφαρμογές Παρασκευόπουλος, Δημήτριος Paraskevopoulos, Dimitrios Deep learning Object detection Synthetic data Transfer learning CAD models Artificial intelligence Νευρωνικά δίκτυα Ανίχνευση αντικειμένων Συνθετικά δεδομένα Επανεκπαίδευση μοντέλων CAD μοντέλα Τεχνητή νοημοσύνη Object Detection is an essential computer vision task for the industry, as it can be used for counting and inspecting products in production lines. Collecting high-quality datasets for the training of object models is expensive and time-intensive, but when applying object detection to the context of production lines, CAD models of the objects to be detected are often available. Creating a Blender script that can generate photo-realistic images, including bounding box annotations of the object of interest is an alternative option. This Diploma thesis presents an approach of using the CAD model to render synthetic images for training Deep Learning models on object detection. Various experiments are conducted to figure out the ideal parameters for rendering and training, using the suggested metrics for object detection tasks. The experiments demonstrate that the concept of training models solely on synthetic data is promising since the approach is evaluated on real images. Our method is adaptable, which is a huge advantage for object detection in the dynamic environment of the industry. It can lead to considerable cost savings and increased productivity. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία χρησιμοποιήθηκαν συνθετικές εικόνες για να εκπαιδευτούν μοντέλα νευρωνικών δικτύων σε ένα πρόβλημα ανίχνευσης αντικειμένων. Συνήθως για να εκπαιδευτούν τέτοια μοντέλα απαιτούνται τεράστια σετ από αληθινές εικόνες, οι οποίες πρέπει να έχουν ποικιλομορφία. Αυτό για να γίνει κοστίζει πολύ ακριβά και χρειάζεται αρκετό χρόνο. Με το εικονικό περιβάλλον που παρέχουν πακέτα όπως το Blender είναι εύκολο να δημιουργήσει κάποιος εκατοντάδες εικόνες, οι οποίες ποικίλουν μεταξύ τους ως προς διάφορους παράγοντες όπως η απόσταση και η γωνία της κάμερας, ο φωτισμός, το πλήθος και η θέση των αντικειμένων. Επίσης, ένα μεγάλο πλεονέκτημα των συνθετικών δεδομένων είναι ότι αποφεύγεται η διαδικασία του να μπούνε χειροκίνητα τα πλαίσια οριοθέτησης, όπως συμβαίνει στις αληθινές εικόνες. Στη δική μας περίπτωση το πρόβλημα ανίχνευσης αντικειμένων που είχαμε να επιλύσουμε αφορούσε προφίλ από μπάρες αλουμινίου σε ράφια σε γραμμή παραγωγής. Στο δυναμικό περιβάλλον της βιομηχανίας όπου το προϊόν που πρέπει να ανιχνευθεί αλλάζει συνεχώς ή και πολλές φορές και οι συνθήκες της γραμμής παραγωγής είναι ακόμα πιο δύσκολο να εκπαιδευτούν μοντέλα με αληθινές εικόνες, διότι κάθε φορά που συμβαίνουν αυτές οι αλλαγές πρέπει να ακολουθείς τη διαδικασία να βγάλεις εξαρχής εκατοντάδες φωτογραφίες και χειροκίνητα να τοποθετείς τα πλαίσια οριοθέτησης. Με τη χρήση των συνθετικών δεδομένων δεν υπάρχουν αυτά τα προβλήματα, αφού όλα είναι ελεγχόμενα στο εικονικό περιβάλλον και εύκολα μπορούν να γίνουν τροποποιήσεις. Στη μέθοδό μας, έπειτα από την δημιουργία των εικόνων, χρησιμοποιώντας το CAD αρχείο του προφίλ που θέλουμε να ανιχνεύσουμε, επανεκπαιδεύεται ένα από τα πιο αποδοτικά νευρωνικά δίκτυα. Μάλιστα, διεξάγονται διάφορα πειράματα για να εξακριβωθεί ποιες είναι οι ιδανικές παράμετροι που αφορούν τη δημιουργία των εικόνων, αλλά και των μοντέλων νερωνικών δικτύων. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων συγκρίνονται με τα κατάλληλα μετρητικά για προβλήματα ανίχνευσης αντικειμένων και στο τέλος αφού αποφασιστούν οι ιδανικές παράμετροι χρησιμοποιείται το ιδανικό μοντέλο για ανίχνευση αντικειμένων σε αληθινές εικόνες. Παρότι για την εκπαίδευση του μοντέλου χρησιμοποιήθηκαν μόνο συνθετικές εικόνες το μοντέλο επιτυγχάνει εκπληκτικά να κάνει ανίχνευση και καταμέτρηση των προφίλ αλουμινίου στις αληθινές εικόνες. 2023-07-11T09:46:12Z 2023-07-11T09:46:12Z 2023-07-07 https://hdl.handle.net/10889/25477 en Attribution-NonCommercial 3.0 United States http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/us/ application/pdf |