[論文レビュー] Model Based Ceramic tile inspection using Discrete Wavelet Transform and Euclidean Distance

Samir Elmougy, Ibrahim Elhenawy+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2010

Industrial Vision Systems and Defect Detection参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、特徴抽出に3レベル目ヘア離散ウェーブレット変換（HDWT）を、欠険検出にユークリッド距離を用いたモデルベースのセラミックタイル検査システムを提案する。基準（欠険なし）画像とテスト（検査対象）画像のウェーブレット係数を比較することで、セラミックタイルの欠陥を97％の精度で同定することができる。

ABSTRACT

Visual inspection of industrial products is used to determine the control quality for these products. This paper deals with the problem of visual inspection of ceramic tiles industry using Wavelet Transform. The third level the coefficients of two dimensions Haar Discrete Wavelet Transform (HDWT) is used in this paper to process the images and feature extraction. The proposed algorithm consists of two main phases. The first phase is to compute the wavelet transform for an image free of defects which known as reference image, and the image to be inspected which known as test image. The second phase is used to decide whether the tested image is defected or not using the Euclidean distance similarity measure. The experimentation results of the proposed algorithm give 97% for correct detection of ceramic defects.

研究の動機と目的

• セラミックタイル製造における品質管理のための自動視覚検査の課題に対処すること。
• 画像処理を用いてセラミックタイルの表面欠陥を検出する、堅牢でモデルベースの手法を開発すること。
• ウェーブレットに基づく特徴抽出と類似性測定を活用することで、欠陥検出の精度を向上させること。
• 実際のセラミックタイル画像を用いた実験を通じて、提案手法の有効性を検証すること。

提案手法

• 基準（欠陥なし）画像およびテスト（検査対象）画像の両方に対して、3レベル目2次元ヘア離散ウェーブレット変換（HDWT）を適用し、特徴を抽出する。
• 3レベル目HDWTの近似係数を、比較の主な特徴セットとして使用する。
• 基準画像とテスト画像のウェーブレット係数ベクトル間のユークリッド距離を計算し、類似性を定量化する。
• ユークリッド距離に対する事前に定義されたしきい値に基づき、テスト画像を欠陥ありまたは欠陥なしに分類する。
• 正常なタイル外観のモデルとして基準画像を活用し、比較に基づく欠陥検出を実現する。
• 2段階のアルゴリズムを実装する：(1) 基準画像およびテスト画像におけるウェーブレット変換の計算、(2) ユークリッド距離を用いた類似性に基づく意思決定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 3レベル目ヘア離散ウェーブレット変換は、セラミックタイルの欠陥に特徴的な特徴を効果的に抽出できるか？
• RQ2 ウェーブレット係数ベクトル間のユークリッド距離は、セラミックタイルの欠陥をどの程度正確に検出できるか？
• RQ3 実際の産業現場環境下で、提案されたモデルベース手法の欠陥検出精度はいかほどか？
• RQ4 最小限の学習データで、本手法は欠陥ありと欠陥なしのセラミックタイルを信頼性高く区別できるか？
• RQ5 従来の視覚検査と比較して、本手法は自動化と信頼性の面で優れているか？

主な発見

• 実験的評価において、提案手法はセラミックタイルの欠陥を97％の正しく検出する正確さを達成した。
• 3レベル目ヘア離散ウェーブレット変換の使用により、タイル画像からの関連するテクスチャおよび構造的特徴の効果的な抽出が可能になった。
• ウェーブレット係数ベクトル間のユークリッド距離は、欠陥分類の信頼性の高い類似性測定手段を提供した。
• 1枚の基準画像を用いたモデルベースのアプローチは、テスト画像に対して強い一般化能力を示した。
• 本システムは、わずかな表面欠陥と通常のタイルパターンを効果的に区別できた。
• 結果から、HDWTとユークリッド距離を組み合わせることで、セラミック製造における自動産業用視覚検査の実現可能性が裏付けられた。