在表面瑕疵檢測中,應(yīng)對缺陷樣本不均衡問題可以采取以下幾種方法:
1. 數(shù)據(jù)重采樣技術(shù):
過采樣:通過增加少數(shù)類別樣本的復(fù)制或合成,使得不同類別的樣本數(shù)目接近平衡,從而提升少數(shù)類別的學(xué)習(xí)效果。但需注意,過度過采樣可能會導(dǎo)致模型過擬合或信息丟失。例如,可以使用SMOTE算法生成新的樣本,該算法利用鄰近的樣本生成新的樣本,以避免簡單復(fù)制導(dǎo)致的過擬合問題。
欠采樣:通過減少多數(shù)類別樣本的數(shù)量,來達到樣本類別平衡的目的。但這種方法可能會丟失多數(shù)類中的一些重要信息。在選擇和應(yīng)用欠采樣技術(shù)時,需要進行充分的實驗和評估。
2. 類別權(quán)重調(diào)整方法:
通過賦予不同類別樣本不同的權(quán)重,使得少數(shù)類別在模型訓(xùn)練過程中得到更多的關(guān)注和調(diào)整。這可以通過修改損失函數(shù)來實現(xiàn),例如使用focal loss,它對比較難預(yù)測的樣本的loss賦給較高的權(quán)重,從而在反向傳播時,這部分樣本的梯度更大,更新這部分參數(shù)。
3. 生成式AI技術(shù):
生成式AI通過學(xué)習(xí)現(xiàn)有數(shù)據(jù)的分布,能夠生成逼真的合成樣本,這不僅擴展了瑕疵數(shù)據(jù)的覆蓋面,還極大降低了獲取成本。這種方法特別適用于某些產(chǎn)品或材料的生產(chǎn)過程相對較少,導(dǎo)致瑕疵樣本數(shù)量稀缺的情況。
4. 集成方法:
每次生成訓(xùn)練集時使用所有分類中的小樣本量,同時從分類中的大樣本量中隨機抽取數(shù)據(jù)來與小樣本量合并構(gòu)成訓(xùn)練集。這樣反復(fù)多次會得到很多訓(xùn)練集和訓(xùn)練模型。最后在應(yīng)用時,使用組合方法(例如投票、加權(quán)投票等)產(chǎn)生分類預(yù)測結(jié)果。這種方法類似于隨機森林,但比較消耗計算資源,費時。
應(yīng)對表面瑕疵檢測中的缺陷樣本不均衡問題,可以采取數(shù)據(jù)重采樣技術(shù)、類別權(quán)重調(diào)整方法、生成式AI技術(shù)以及集成方法等多種策略。在實際應(yīng)用中,需要根據(jù)具體情況選擇最合適的方法,并進行充分的實驗和評估以確保效果。