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KR102456461B1 - Analysis method and system for micro structures of steel using deep learning - Google Patents

Analysis method and system for micro structures of steel using deep learning Download PDF

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KR102456461B1
KR102456461B1 KR1020200161208A KR20200161208A KR102456461B1 KR 102456461 B1 KR102456461 B1 KR 102456461B1 KR 1020200161208 A KR1020200161208 A KR 1020200161208A KR 20200161208 A KR20200161208 A KR 20200161208A KR 102456461 B1 KR102456461 B1 KR 102456461B1
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이종혁
구남훈
김성환
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현대제철 주식회사
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Abstract

본 발명은 광학 현미경, 주사 전자 현미경 등으로 얻을 수 있는 철강의 미세 조직 이미지에서 특정 상의 분율 및 상간 경계 등을 명확하게 수치하여 정량적인 정보를 얻을 수 있게 하는 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 및 시스템에 관한 것으로서, (a) 철강의 미세 조직 이미지 정보를 입력 레이어(Input Layer)에 입력하는 단계; (b) 상기 입력 레이어에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보를 컨볼류션 레이어에서 1차 특징 맵으로 추출하는 단계; (c) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 1차 밀도 블록(Dense Block)에서 상기 1차 특징 맵이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵에 상기 1차 특징 맵을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및 (d) 1차 트랜지션 다운(Transition Down)에서 상기 1차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.The present invention provides a method for analyzing the microstructure of steel using deep learning that enables quantitative information to be obtained by clearly numerically quantifying the fraction of a specific phase and the boundary between phases in a microstructure image of steel that can be obtained with an optical microscope, a scanning electron microscope, etc. A system, comprising the steps of: (a) inputting microstructure image information of steel into an input layer; (b) extracting the microstructure image information input to the input layer as a primary feature map from the convolution layer; (c) Linking the first-order feature map to the second-order feature map in which the first-order feature map is secondarily convolved in the first-order density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage ( concatenation) and accumulating the first cumulative feature map; and (d) reducing the resolution of the first-order cumulative feature map in a first-order transition down.

Figure 112020127673978-pat00003
Figure 112020127673978-pat00003

Description

딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 및 시스템{Analysis method and system for micro structures of steel using deep learning}Steel microstructure analysis method and system using deep learning {Analysis method and system for micro structures of steel using deep learning}

본 발명은 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광학 현미경, 주사 전자 현미경 등으로 얻을 수 있는 철강의 미세 조직 이미지에서 특정 상의 분율 및 상간 경계 등을 명확하게 수치하여 정량적인 정보를 얻을 수 있게 하는 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for analyzing the microstructure of steel using deep learning, and more particularly, clearly numerical values for the fraction of a specific phase and the boundary between phases in microstructure images of steel that can be obtained with an optical microscope, a scanning electron microscope, etc. It relates to a method and system for analyzing the microstructure of steel using deep learning to obtain quantitative information.

일반적으로, 철강의 미세조직이란 재료 내부의 서로 다른 상(phase)이 이루는 공간 구조를 말하는 것으로서, 철강 재료의 중요 품질 특성은 이러한 미세 조직과 밀접한 관련이 있다.In general, the microstructure of steel refers to a spatial structure formed by different phases inside a material, and important quality characteristics of a steel material are closely related to this microstructure.

예를 들어, 단단한 조직의 마르텐사이트와 연한 조직의 페라이트의 두 종류의 상이 공존하는 이상 조직강(Dual phase steel)에서는, 두 상의 분율 및 모양이 강도 및 성형성을 결정하는 중요 요소이다. 따라서, 철강 제품의 미세조직의 상분석은 강종개발 실험과정이나 품질평가를 위해 필수적인 업무 과정이다. 미세 조직의 상분석에는 통상적으로 조직을 현미경으로 관찰하여 판단하는 정성적인 방법 그리고 분석 기기를 사용한 정량적인 방법이 있다.For example, in a dual phase steel, in which two types of phases of martensite of a hard structure and ferrite of a soft structure coexist, the fraction and shape of the two phases are important factors determining strength and formability. Therefore, the phase analysis of the microstructure of steel products is an essential work process for the steel type development experiment process or quality evaluation. In phase analysis of microstructures, there are usually qualitative methods for judging tissues by observing them under a microscope, and quantitative methods using analytical instruments.

전자의 방법은 대개 광학 현미경(Optical Microscope, OM), 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)등 조직의 모양을 이미지로 얻은 후 관찰자의 경험적 판단에 의해 결정되었다.The former method was usually determined by an observer's empirical judgment after obtaining an image of the shape of a tissue, such as an optical microscope (OM) or a scanning electron microscope (SEM).

그러나, 철강은 합금성분 및 열처리 방법에 따라 다양하고 복잡한 패턴의 미세조직이 발생하기 때문에, 미세 조직의 분석은 숙달된 전문가의 경험이 필요하고 많은 시간이 소요되는 실정이다.However, since the microstructure of various and complex patterns is generated according to the alloy composition and heat treatment method of steel, the analysis of the microstructure requires the experience of a skilled expert and takes a lot of time.

또한, 전문가들이 조직 이미지의 특정 상을 정성적으로 구별하였다 하더라도 각 상의 분율을 정량화시키기 위해서는 추가적인 작업이 필요하다. 따라서 앞서 말한 분석 기기를 사용한 정량적인 방법이 필요한 경우가 발생하며, 여기에는 X-ray회절(X-ray Diffusion, XRD) 분석법 혹은 후방 산란 전자 회절 패턴(Electron Backscatter Diffraction, EBSD) 분석 방법 등이 주로 사용될 수 있다.In addition, even if experts have qualitatively distinguished a specific phase in a tissue image, additional work is required to quantify the fraction of each phase. Therefore, there are cases where a quantitative method using the aforementioned analysis device is needed, and here is mainly an X-ray diffraction (XRD) analysis method or an Electron Backscatter Diffraction (EBSD) analysis method. can be used

이러한 기존의 수작업에 의한 분석 방법들은 추가적인 시편 가공 절차가 필요하며, 분석 기기의 사용 및 분석 방법 등 추가적인 비용, 시간 및 인력이 소요될 수 있다.These existing manual analysis methods require additional specimen processing procedures, and may require additional cost, time, and manpower, such as the use of analysis equipment and analysis methods.

이러한 기존의 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 보다 빠르고 정확한 미세 조직 상분석을 위해서 현미경적 관찰단계에서 얻어진 미세 조직 이미지를 숙달된 사람의 경험이 아닌 딥러닝(Deep Learning)방법으로 분석하는 기술이 개발된 방 있다.In order to solve this existing problem, in the prior art, for faster and more accurate microstructure image analysis, a technique for analyzing the microstructure image obtained in the microscopic observation step is not the experience of a skilled person, but a deep learning method has been developed. There is an old room.

컴퓨터 비전 분야에서는 이미지의 처리 목적에 따라 여러 가지 접근 방법이 존재하며, 대표적인 방법은 분류(Classification)와 분할(Semantic Segmentation)이 있다.In the field of computer vision, various approaches exist according to the purpose of image processing, and representative methods include classification and semantic segmentation.

분류는 입력 이미지가 여러 라벨(label) 중 어떤 라벨에 해당하는지를 판단하는 기술이다. 이는 입력이미지 전체가 하나의 라벨에 해당되기에 철강 조직에서는 단상(Single Phase)조직의 경우에만 사용할 수 있다. 반면에 분할은 이미지 내 여러 객체를 픽셀(pixel)단위로 구별하여 같은 라벨(label)끼리 표기하는 기법이다. 철강 미세조직은 여러 상이 공존하기 때문에 객체가 둘 이상 존재하는 경우에 적용 할 수 있는 분할 기법으로 접근하여야 한다. Classification is a technique for determining which label an input image corresponds to among several labels. Since the entire input image corresponds to one label, it can be used only in the case of a single phase organization in the steel organization. On the other hand, segmentation is a technique in which multiple objects in an image are distinguished by pixel units, and the same label is marked with each other. Since several phases coexist in the steel microstructure, it should be approached as a segmentation technique that can be applied when two or more objects exist.

분할 기법에서 널리 알려진 대표적인 인공 신경망은 완전합성곱 신경망(Fully Convolutional Network, FCN)이다. 완전합성곱 신경망은 분류기법을 위해 개발된 VGG 인공신경망의 마지막 단의 완전 연결(Fully-connected) 계층 대신 같은 기능의 1ㅧ1 합성곱 계층으로 대체할 수 있다.A representative artificial neural network widely known in the segmentation technique is a Fully Convolutional Network (FCN). The fully convolutional neural network can be replaced with a 1ㅧ1 convolutional layer with the same function instead of the fully-connected layer of the last stage of the VGG artificial neural network developed for the classification technique.

이를 통해 사라지는 공간 정보를 유지하고 이를 후단의 역합성곱(deconvolution)연산으로 확장하여 최종 분할 결과를 얻을 수 있다.Through this, the final segmentation result can be obtained by maintaining the disappearing spatial information and extending it to the deconvolution operation at the end.

도 1은 기존의 철강의 미세 조직 이미지를 딥러닝으로 분석한 추론 맵 결과를 나타내는 사진들이다.1 is a photograph showing an inference map result obtained by analyzing an existing microstructure image of steel by deep learning.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 분할 기법의 학습 및 평가 이미지를 위해서는 원본 이미지와 이에 해당하는 지도용 이미지(Ground Truth)가 필요하다.As shown in FIG. 1 , an original image and a corresponding map image (ground truth) are required for the learning and evaluation image of this segmentation technique.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 완전합성곱 신경망을 이용하는 경우, 추론 결과, 실패한 사례들이 많이 발생될 수 있었다.However, as shown in FIG. 1 , when such a perfect convolutional neural network is used, as a result of inference, many failed cases may occur.

도 2는 도 1의 추론 결과에 따른 평균 정확도와 평균 합집합 대비 교집합 비율을 나타내는 도표이다.FIG. 2 is a chart showing the average accuracy and the average union-to-intersection ratio according to the inference result of FIG. 1 .

종래의 경우, 페라이트, 펄라이트, 마르텐사이트, 템퍼드 마르텐사이트 그리고 베이나이트 5가지 상을 라벨로 분류하여 학습을 진행한 결과, 평균 정확도(Global Accuracy)는 93.94 퍼센트이고, 평균 IOU(Mena Intersection over union)는 67.84로 산출되었다.In the conventional case, as a result of learning by classifying five phases of ferrite, pearlite, martensite, tempered martensite and bainite as labels, the average accuracy (Global Accuracy) is 93.94 percent, and the average IOU (Mena Intersection over union) ) was calculated as 67.84.

그러나, 이러한 종래의 경우와 같이, 실패하는 사례들은 대부분 템퍼드 마르텐사이트, 베이나이트처럼 숙달된 사람의 경험으로도 판별하기 어려운 상에서 주로 발생하였다. 따라서, 보다 높은 분석의 정확도를 확보하기 위하여 새로운 딥러닝 알고리즘의 개발의 필요했었다.However, as in the conventional case, most of the failure cases occurred in a phase that is difficult to identify even with the experience of a skilled person, such as tempered martensite and bainite. Therefore, it was necessary to develop a new deep learning algorithm in order to secure higher analysis accuracy.

한국특허출원번호 제10-2018-016394Korean Patent Application No. 10-2018-016394

본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 미세 조직의 상분석을 현미경적 관찰방법으로 사람이 판단하는 업무를 딥러닝을 통해 자동화하여 아니라 보다 빠른 분석이 가능하고, 철강 미세조직에 적용한 완전합성곱 신경망(FCN)보다 고도화된 인공신경망인 FC-DenseNet을 사용하여 보다 높은 분류 정확도를 얻을 수 있으며, 광학현미경, 주사전자현미경 등 통상적으로 얻은 미세조직 이미지에서 특정상의 분율 및 상간 경계등을 명확히 수치화하여 추가적인 정량적 정보를 얻는 것을 가능하게 하는 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to solve various problems, including the above problems, and enables faster analysis rather than automating the task of human judgment through deep learning by microscopic observation of phase analysis of microstructures. Higher classification accuracy can be obtained by using FC-DenseNet, an artificial neural network that is more advanced than the FCN applied to microstructures, and the fraction of specific phases and An object of the present invention is to provide a method and system for analyzing the microstructure of steel using deep learning that makes it possible to obtain additional quantitative information by clearly quantifying the boundary between phases. However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법은, (a) 철강의 미세 조직 이미지 정보를 입력 레이어(Input Layer)에 입력하는 단계; (b) 상기 입력 레이어에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보를 컨볼류션 레이어에서 1차 특징 맵으로 추출하는 단계; (c) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 1차 밀도 블록(Dense Block)에서 상기 1차 특징 맵이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵에 상기 1차 특징 맵을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및 (d) 1차 트랜지션 다운(Transition Down)에서 상기 1차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 단계;를 포함할 수 있다.Steel microstructure analysis method using deep learning according to the spirit of the present invention for solving the above problems, (a) inputting the microstructure image information of the steel to an input layer (Input Layer); (b) extracting the microstructure image information input to the input layer as a primary feature map from the convolution layer; (c) Linking the first-order feature map to the second-order feature map in which the first-order feature map is secondarily convolved in the first-order density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage ( concatenation) and accumulating the first cumulative feature map; and (d) reducing the resolution of the first-order cumulative feature map in a first-order transition down.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (d) 단계 이후에, (e) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 2차 밀도 블록에서 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵에 상기 2차 특징 맵 또는 상기 1차 특징 맵을 연계하여 2차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및 (f) 2차 트랜지션 다운에서 상기 2차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, after step (d), (e) the first-order cumulative feature map with reduced resolution in the second-density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage is a tertiary control accumulating the second-order feature map or the first-order feature map as a second-order cumulative feature map by linking the voluted third-order feature map; and (f) reducing the resolution of the secondary cumulative feature map in the secondary transition down.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (f) 단계 이후에, (g) 3차 밀도 블록에서 해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵으로 추출하는 단계; 및 (h) 1차 트랜지션 업(Transition Up)에서 상기 4차 특징 맵의 해상도를 증가시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to the present invention, after step (f), (g) extracting the second-order cumulative feature map with reduced resolution in the third-density block as a fourth-order convolutional fourth-order feature map; and (h) increasing the resolution of the fourth-order feature map in the first-order transition up.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (h) 단계 이후에, (i) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 4차 밀도 블록에서 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵에 적어도 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및 (j) 2차 트랜지션 업에서 상기 3차 누적 특징 맵의 해상도를 증가시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, after step (h), (i) the fourth-order feature map whose resolution is increased in the fourth-density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage is a fifth-order convolution At least any one or more of the 4th feature map, the 3rd feature map, the 2nd feature map, and the 1st feature map is selected and concatenated to the selected 5th feature map and accumulated as a 3rd order cumulative feature map making; and (j) increasing the resolution of the tertiary cumulative feature map in the secondary transition-up.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 (j) 단계 이후에, (k) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 5차 밀도 블록에서 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵에 적어도 상기 5차 특징 맵, 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및 (l) 철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵을 디컨볼류션 레이어에서 출력 레이어로 출력하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, after step (j), (k) the third-order cumulative feature map whose resolution is increased in the fifth-density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage is the sixth-order By selecting and concatenating at least one of the 5th feature map, the 4th feature map, the 3rd feature map, the 2nd feature map, and the 1st feature map to the voluted 6th feature map. accumulating into a fourth-order cumulative feature map; and (l) outputting the inference map from the deconvolution layer to the output layer so that the microstructure of the steel can be divided and determined.

한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템은, 철강의 미세 조직 이미지 정보를 입력하는 입력 레이어(Input Layer); 상기 입력 레이어에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보를 1차 특징 맵으로 추출하는 컨볼류션 레이어; 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 상기 1차 특징 맵이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵에 상기 1차 특징 맵을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵으로 누적시키는 1차 밀도 블록(Dense Block); 및 상기 1차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 1차 트랜지션 다운(Transition Down);을 포함할 수 있다.On the other hand, the steel microstructure analysis system using deep learning according to the spirit of the present invention for solving the above problems, an input layer for inputting the microstructure image information of the steel (Input Layer); a convolution layer for extracting the microstructure image information input to the input layer as a primary feature map; 1 of accumulating the first-order feature map by concatenating the first-order feature map with the second-order convolutional second-order feature map of the first-order feature map so that the information of the initial stage can lead to the information of the later-stage Dense Block; and a first-order transition down that reduces the resolution of the first-order cumulative feature map.

또한, 본 발명에 따르면, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵에 상기 2차 특징 맵 또는 상기 1차 특징 맵을 연계하여 2차 누적 특징 맵으로 누적시키는 2차 밀도 블록; 및 상기 2차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 2차 트랜지션 다운;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the first-order cumulative feature map with reduced resolution so that the information of the initial stage can lead to the information of the later-stage is added to the secondary feature map or the first a second density block accumulating a second-order cumulative feature map by associating the second-order feature map; and a secondary transition down for reducing the resolution of the secondary cumulative feature map.

또한, 본 발명에 따르면, 해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵으로 추출하는 3차 밀도 블록; 및 상기 4차 특징 맵의 해상도를 증가시키는 1차 트랜지션 업(Transition Up);을 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the third density block for extracting the second-order cumulative feature map with reduced resolution as a fourth-order convolutional fourth-order feature map; and a first-order transition up that increases the resolution of the fourth-order feature map.

또한, 본 발명에 따르면, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵에 적어도 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵으로 누적시키는 4차 밀도 블록; 및 상기 3차 누적 특징 맵의 해상도를 증가시키는 2차 트랜지션 업;을 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, at least the quaternary feature map, the 3 a fourth density block for accumulating a third-order cumulative feature map by selecting and concatenating one or more of the second-order feature map, the second-order feature map, and the first-order feature map; and a secondary transition up for increasing the resolution of the tertiary cumulative feature map.

또한, 본 발명에 따르면, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵에 적어도 상기 5차 특징 맵, 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵으로 누적시키는 5차 밀도 블록; 및 철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵을 출력 레이어(Output Layer)로 출력하는 디컨볼류션 레이어;를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, at least the 5th-order feature map, the 3rd-order cumulative feature map whose resolution is increased so that the information of the initial stage can lead to the information of the later-stage is added to the 6th-order convolutional 6th-order feature map a fifth-order density block for accumulating a fourth-order cumulative feature map by selecting and concatenating one or more of a fourth-order feature map, the third-order feature map, the second-order feature map, and the first-order feature map; and a deconvolution layer that outputs an inference map as an output layer so that the microstructure of steel can be divided and determined.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 미세 조직의 상분석을 현미경적 관찰방법으로 사람이 판단하는 업무를 딥러닝을 통해 자동화하여 아니라 보다 빠른 분석이 가능하고, 철강 미세조직에 적용한 완전합성곱 신경망보다 고도화된 인공신경망인 FC-DenseNet을 사용하여 보다 높은 분류 정확도를 얻을 수 있으며, 광학현미경, 주사전자현미경 등 통상적으로 얻은 미세조직 이미지에서 특정상의 분율 및 상간 경계등을 명확히 수치화하여 추가적인 정량적 정보를 얻을 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to some embodiments of the present invention made as described above, a faster analysis is possible rather than by automating the task of determining the phase of a microstructure by a person through a microscopic observation method through deep learning, and Higher classification accuracy can be obtained by using FC-DenseNet, an artificial neural network that is more advanced than the applied complete convolutional neural network, and the fraction of a specific phase and the boundary between phases are clearly digitized in microstructure images usually obtained from optical microscopes and scanning electron microscopes. This has the effect of obtaining additional quantitative information. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 기존의 철강의 미세 조직 이미지를 딥러닝으로 분석한 추론 맵 결과를 나타내는 사진들이다.
도 2는 도 1의 추론 결과에 따른 평균 정확도와 평균 합집합 대비 교집합 비율을 나타내는 도표이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 도 3의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법의 개념적으로 설명한 개념도이다.
도 5는 도 3의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템의 신경망 구조의 일례를 나타내는 도표이다.
도 7은 도 6의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 시스템의 정확도를 나타내는 도표이다.
1 is a photograph showing an inference map result obtained by analyzing an existing microstructure image of steel by deep learning.
FIG. 2 is a chart showing the average accuracy and the average union-to-intersection ratio according to the inference result of FIG. 1 .
3 is a flowchart illustrating a method for analyzing a steel microstructure using deep learning according to some embodiments of the present invention.
4 is a conceptual diagram illustrating a method for analyzing a steel microstructure using deep learning of FIG. 3 .
5 is a block diagram illustrating a steel microstructure analysis system using deep learning of FIG. 3 .
6 is a diagram illustrating an example of a neural network structure of a steel microstructure analysis system using deep learning according to some embodiments of the present invention.
7 is a chart showing the accuracy of the steel microstructure analysis method system using deep learning of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, several preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.Examples of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art, and the following examples may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is as follows It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so as to more fully and complete the present disclosure, and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. In addition, in the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically illustrating ideal embodiments of the present invention. In the drawings, variations of the illustrated shape can be envisaged, for example depending on manufacturing technology and/or tolerances. Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, changes in shape caused by manufacturing.

도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 도 3의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법의 개념적으로 설명한 개념도이고, 도 5는 도 3의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템을 나타내는 블록도이다.3 is a flowchart illustrating a method for analyzing a steel microstructure using deep learning according to some embodiments of the present invention, FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a method for analyzing a steel microstructure using deep learning of FIG. 3 , and FIG. 5 is a block diagram illustrating a steel microstructure analysis system using deep learning of FIG. 3 .

먼저, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법은, (a) 철강의 미세 조직 이미지 정보(M)를 입력 레이어(IL)(Input Layer)에 입력하는 단계와, (b) 상기 입력 레이어(IL)에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보(M)를 컨볼류션 레이어(CL)에서 1차 특징 맵(M1)으로 추출하는 단계와, (c) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 1차 밀도 블록(DB1)(Dense Block)에서 상기 1차 특징 맵(M1)이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵(M2)에 상기 1차 특징 맵(M1)을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵(T1)으로 누적시키는 단계와, (d) 1차 트랜지션 다운(TD1)(Transition Down)에서 상기 1차 누적 특징 맵(T1)의 해상도를 감소시키는 단계와, (e) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 2차 밀도 블록(DB2)에서 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵(T1)이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵(M3)에 상기 2차 특징 맵(M2) 또는 상기 1차 특징 맵(M1)을 연계하여 2차 누적 특징 맵(T2)으로 누적시키는 단계와, (f) 2차 트랜지션 다운(TD2)에서 상기 2차 누적 특징 맵(T2)의 해상도를 감소시키는 단계와, (g) 3차 밀도 블록(DB3)에서 해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵(T2)이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵(M4)으로 추출하는 단계와, (h) 1차 트랜지션 업(TU1)(Transition Up)에서 상기 4차 특징 맵(M4)의 해상도를 증가시키는 단계와, (i) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 4차 밀도 블록(DB4)에서 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵(M4)이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵(M5)에 적어도 상기 4차 특징 맵(M4), 상기 3차 특징 맵(M3), 상기 2차 특징 맵(M2), 상기 1차 특징 맵(M1) 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵(T3)으로 누적시키는 단계와, (j) 2차 트랜지션 업(TU2)에서 상기 3차 누적 특징 맵(T3)의 해상도를 증가시키는 단계와, (k) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 5차 밀도 블록(DB5)에서 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵(T3)이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵(M6)에 적어도 상기 5차 특징 맵(M5), 상기 4차 특징 맵(M4), 상기 3차 특징 맵(M3), 상기 2차 특징 맵(M2), 상기 1차 특징 맵(M1) 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵(T4)으로 누적시키는 단계 및 (l) 철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵(MM)을 디컨볼류션 레이어(DCL)에서 출력 레이어(OL)로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.First, as shown in FIGS. 3 to 5 , the steel microstructure analysis method using deep learning according to some embodiments of the present invention includes (a) input layer (IL) of microstructure image information (M) of steel ) (Input Layer), (b) extracting the microstructure image information (M) input to the input layer (IL) from the convolution layer (CL) to the first feature map (M1) and (c) a secondary feature map in which the primary feature map M1 is secondarily convolved in the primary density block DB1 (Dense Block) so that the information of the early stage can lead to the information of the later stage. Concatenating the first feature map M1 to (M2) and accumulating the first cumulative feature map T1; (d) the first in the first transition down TD1 (Transition Down); reducing the resolution of the cumulative feature map T1, and (e) the primary cumulative feature map T1 whose resolution is reduced in the secondary density block DB2 so that the information of the early stage can lead to the information of the later stage. ) by linking the second-order feature map (M2) or the first-order feature map (M1) to the third-order convolutional third-order feature map (M3) and accumulating as a second-order cumulative feature map (T2); (f) reducing the resolution of the second-order cumulative feature map (T2) in the second-order transition down (TD2), and (g) the second-order cumulative feature map with reduced resolution in the third-density block (DB3) ( T2) extracting the quaternary convolutional quaternary feature map (M4), and (h) increasing the resolution of the quaternary feature map (M4) in the primary transition up (TU1) (Transition Up) Step and (i) a fifth-order feature map in which the fourth-order feature map (M4) with an increased resolution in the fourth-density block (DB4) is a fifth-order convolution so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage (M5) at least any one of the fourth-order feature map (M4), the third-order feature map (M3), the second-order feature map (M2), and the first-order feature map (M1) Selecting one or more and accumulating them into a tertiary cumulative feature map (T3) by concatenating them, and (j) increasing the resolution of the tertiary cumulative feature map (T3) in the secondary transition up (TU2). and (k) a 6th-order feature map in which the 3rd-order cumulative feature map (T3), whose resolution is increased in the 5th-density block (DB5), is 6th-order convolution so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage In (M6) at least the fifth-order feature map (M5), the fourth-order feature map (M4), the third-order feature map (M3), the second-order feature map (M2), and the first-order feature map (M1) Selecting one or more and accumulating them into a quaternary cumulative feature map (T4) by selecting and concatenating them, and (l) deconvolutional layer (DCL) of the inference map (MM) so that the microstructure of steel can be divided and discriminated ) to the output layer OL.

여기서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법의 원리를 간단하게 설명하면, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법은, 완전합성곱 신경망보다 더 발전된 형태의 FC-DenseNet이라는 인공 신경망을 이용하는 것으로서, FC-DenseNet은 DenseNet의 구조를 분할 기법을 사용하기 위해 개발된 인공신경망이다.Here, as shown in FIG. 4, the principle of the steel microstructure analysis method using deep learning according to some embodiments of the present invention will be briefly described. Steel using deep learning according to some embodiments of the present invention The microstructure analysis method uses an artificial neural network called FC-DenseNet, which is a more advanced form than a complete convolutional neural network.

즉, 기존의 합성곱 신경망은 층이 깊어질수록 효율이 증가하나 일정 이상의 층으로 깊어지면, 학습 효과가 오히려 저하는 문제가 발생할 수 있다. 이는 기존의 합성곱 신경망에서 20층 이상의 깊은 망을 사용하지 못하는 주요 원인 중 하나였다. 이를 극복하기 위해 개발된 신경망이 DenseNet이다. DenseNet은 층이 깊어질수록 앞단의 데이터 정보가 흐릿해지는 문제를 해결하기 위하여, 앞 단의 데이터 정보를 다음 단의 채널(channel)방향으로 모두 더해주는 딥러닝 기법인 Concatenation 기법을 도입하였다.That is, in the existing convolutional neural network, the efficiency increases as the layers become deeper, but when the layers are deeper than a certain level, the learning effect may decrease. This was one of the main reasons for not being able to use a deep network with more than 20 layers in the existing convolutional neural network. The neural network developed to overcome this problem is DenseNet. In order to solve the problem of blurring the data information of the front stage as the layer deepens, DenseNet introduced the concatenation technique, a deep learning technique that adds all the data information of the front stage in the channel direction of the next stage.

따라서, 이를 통해 앞 단의 정보를 신경망의 끝까지 유지하는 것이 가능하여 층이 깊어져도 학습효과가 저하되지 않는다. DenseNet에서는 각 단에서 추가되는 채널의 수는 성장률(growth rate), 집약된 정보의 덩어리 구간은 DenseBlock이라 할 수 있다.Therefore, through this, it is possible to maintain the information of the previous stage to the end of the neural network, so that the learning effect does not decrease even if the layer becomes deeper. In DenseNet, the number of channels added at each stage is the growth rate, and the section of aggregated information is called DenseBlock.

도 5는 도 3의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템을 나타내는 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a steel microstructure analysis system using deep learning of FIG. 3 .

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템은, 상술된 FC-DenseNet이라는 인공 신경망을 이용하는 것으로서, 철강의 미세 조직 이미지 정보(M)를 입력하는 입력 레이어(IL)(Input Layer)와, 상기 입력 레이어(IL)에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보(M)를 1차 특징 맵(M1)으로 추출하는 컨볼류션 레이어(CL)와, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 상기 1차 특징 맵(M1)이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵(M2)에 상기 1차 특징 맵(M1)을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵(T1)으로 누적시키는 1차 밀도 블록(DB1)(Dense Block)와, 상기 1차 누적 특징 맵(T1)의 해상도를 감소시키는 1차 트랜지션 다운(TD1)(Transition Down)와, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵(T1)이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵(M3)에 상기 2차 특징 맵(M2) 또는 상기 1차 특징 맵(M1)을 연계하여 2차 누적 특징 맵(T2)으로 누적시키는 2차 밀도 블록(DB2)과, 상기 2차 누적 특징 맵(T2)의 해상도를 감소시키는 2차 트랜지션 다운(TD2)과, 해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵(T2)이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵(M4)으로 추출하는 3차 밀도 블록(DB3)과, 상기 4차 특징 맵(M4)의 해상도를 증가시키는 1차 트랜지션 업(TU1)(Transition Up)과, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵(M4)이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵(M5)에 적어도 상기 4차 특징 맵(M4), 상기 3차 특징 맵(M3), 상기 2차 특징 맵(M2), 상기 1차 특징 맵(M1) 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵(T3)으로 누적시키는 4차 밀도 블록(DB4)과, 상기 3차 누적 특징 맵(T3)의 해상도를 증가시키는 2차 트랜지션 업(TU2)과, 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵(T3)이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵(M6)에 적어도 상기 5차 특징 맵(M5), 상기 4차 특징 맵(M4), 상기 3차 특징 맵(M3), 상기 2차 특징 맵(M2), 상기 1차 특징 맵(M1) 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵(T4)으로 누적시키는 5차 밀도 블록(DB5) 및 철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵(MM)을 출력 레이어(OL)(Output Layer)로 출력하는 디컨볼류션 레이어(DCL)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the steel microstructure analysis system using deep learning according to some embodiments of the present invention uses the artificial neural network called FC-DenseNet described above, and the microstructure image information (M) of steel is An input layer (IL) (Input Layer) to be input, and a convolution layer (CL) for extracting the microstructure image information (M) input to the input layer (IL) as a primary feature map (M1); By concatenating the primary feature map M1 to the secondary feature map M2 in which the primary feature map M1 is secondarily convolved so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage, A first density block DB1 (Dense Block) accumulated as a first-order cumulative feature map T1, a first-order transition down (TD1) (Transition Down) that reduces the resolution of the first-order cumulative feature map T1, and , the first-order cumulative feature map (T1) with reduced resolution so that the information of the initial stage can lead to the information of the later-stage is the second-order feature map (M2) on the third-order convolutional third feature map (M3) Alternatively, the secondary density block DB2 for linking the primary feature map M1 to accumulate the secondary cumulative feature map T2, and the secondary transition down for reducing the resolution of the secondary cumulative feature map T2 (TD2), the tertiary density block (DB3) in which the resolution-reduced secondary cumulative feature map (T2) is extracted as a quaternary convolutional quaternary feature map (M4), and the quaternary feature map ( The first transition up (TU1) (Transition Up), which increases the resolution of M4), and the fourth-order feature map (M4), the resolution of which is increased so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage, is a fifth-order convolution At least any one or more of the fourth feature map (M4), the third feature map (M3), the second feature map (M2), and the first feature map (M1) in the selected fifth feature map (M5) 4th density accumulated as a 3rd-order cumulative feature map (T3) by selecting and concatenating A block DB4, a secondary transition up TU2 that increases the resolution of the tertiary accumulation feature map T3, and the tertiary accumulation in which the resolution is increased so that information in an early stage can lead to information in a later stage At least the fifth-order feature map M5, the fourth-order feature map M4, the third-order feature map M3, and the second 5th density block DB5 and steel microstructure accumulated as a 4th cumulative feature map T4 by selecting and concatenating any one or more of the primary feature map M2 and the primary feature map M1 It may include a deconvolution layer (DCL) for outputting the inference map (MM) to an output layer (OL) so as to divide and determine.

따라서, 초기 단계의 정보가 후기 단계까지 이어질 수 있기 때문에 앞 단의 정보를 신경망의 끝까지 유지할 수 있어서 학습 효과의 저하를 방지하여 평균 정확도와 평균 합집합 대비 교집합 비율을 크게 향상시킬 수 있다.Therefore, since the information of the initial stage can be continued to the later stage, the information of the previous stage can be maintained to the end of the neural network, thereby preventing the deterioration of the learning effect, and thus the average accuracy and the average union-to-intersection ratio can be greatly improved.

그러므로, 미세 조직의 상분석을 현미경적 관찰방법으로 사람이 판단하는 업무를 딥러닝을 통해 자동화하여 아니라 보다 빠른 분석이 가능하고, 철강 미세조직에 적용한 완전합성곱 신경망보다 고도화된 인공신경망인 FC-DenseNet을 사용하여 보다 높은 분류 정확도를 얻을 수 있으며, 광학현미경, 주사전자현미경 등 통상적으로 얻은 미세조직 이미지에서 특정상의 분율 및 상간 경계등을 명확히 수치화하여 추가적인 정량적 정보를 얻을 수 있다.Therefore, it is possible to analyze the phase of microstructures faster by automating the tasks of human judgment through deep learning through microscopic observation, and FC-, an artificial neural network that is more advanced than the complete convolutional neural network applied to steel microstructure Higher classification accuracy can be obtained by using DenseNet, and additional quantitative information can be obtained by clearly quantifying the fraction of a specific phase and the boundary between phases in microstructure images normally obtained by optical microscopy and scanning electron microscopy.

도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템의 신경망 구조의 일례를 나타내는 도표이고, 도 7은 도 6의 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법 시스템의 정확도를 나타내는 도표이다.6 is a diagram illustrating an example of a neural network structure of a steel microstructure analysis system using deep learning according to some embodiments of the present invention, and FIG. 7 is the accuracy of the steel microstructure analysis method system using deep learning of FIG. It is a diagram representing

따라서, 도 6에 기재된 FC-DenseNet 신경망의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 growth rate에서도 평균 정확도(Global Accuracy)와 평균 IOU(Mena Intersection over union) 모두 90퍼센트 이상으로서 분석의 정확도가 크게 올라가는 것을 확인할 수 있었다.Therefore, in the case of the FC-DenseNet neural network described in FIG. 6, as shown in FIG. 7, both the average accuracy (Global Accuracy) and the average Mena Intersection over union (IOU) are 90% or more even at various growth rates, so the accuracy of the analysis is large. I could see it going up.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

M: 미세 조직 이미지 정보
IL: 입력 레이어
CL: 컨볼류션 레이어
M1: 1차 특징 맵
M2: 2차 특징 맵
M3: 3차 특징 맵
M4: 4차 특징 맵
M5: 5차 특징 맵
M6: 6차 특징 맵
T1: 1차 누적 특징 맵
T2: 2차 누적 특징 맵
T3: 3차 누적 특징 맵
T4: 4차 누적 특징 맵
DB1: 1차 밀도 블록
DB2: 2차 밀도 블록
DB3: 3차 밀도 블록
DB4: 4차 밀도 블록
DB5: 5차 밀도 블록
TD1: 1차 트랜지션 다운
TD2: 2차 트랜지션 다운
TU1: 1차 트랜지션 업
TU2: 2차 트랜지션 업
MM: 추론 맵
DCL: 디컨볼류션 레이어
OL: 출력 레이어
M: microstructure image information
IL: input layer
CL: Convolution Layer
M1: Primary feature map
M2: secondary feature map
M3: Tertiary Feature Map
M4: 4th Feature Map
M5: 5th Feature Map
M6: 6th Feature Map
T1: First-order cumulative feature map
T2: Secondary Cumulative Feature Map
T3: Tertiary Cumulative Feature Map
T4: Quaternary Cumulative Feature Map
DB1: 1st Density Block
DB2: Second Density Blocks
DB3: 3rd Density Block
DB4: 4th Density Block
DB5: 5th Density Block
TD1: 1st transition down
TD2: 2nd transition down
TU1: 1st transition up
TU2: 2nd transition up
MM: Inference Map
DCL: Deconvolution Layer
OL: output layer

Claims (10)

(a) 철강의 미세 조직 이미지 정보를 입력 레이어(Input Layer)에 입력하는 단계;
(b) 상기 입력 레이어에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보를 컨볼류션 레이어에서 1차 특징 맵으로 추출하는 단계;
(c) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 1차 밀도 블록(Dense Block)에서 상기 1차 특징 맵이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵에 상기 1차 특징 맵을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계;
(d) 1차 트랜지션 다운(Transition Down)에서 상기 1차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 단계;
(e) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 2차 밀도 블록에서 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵에 상기 2차 특징 맵 또는 상기 1차 특징 맵을 연계하여 2차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계;
(f) 2차 트랜지션 다운에서 상기 2차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 단계;
(g) 3차 밀도 블록에서 해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵으로 추출하는 단계;
(h) 1차 트랜지션 업(Transition Up)에서 상기 4차 특징 맵의 해상도를 증가시키는 단계; 를 포함하고,
(i) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 4차 밀도 블록에서 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵에 적어도 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계;
(j) 2차 트랜지션 업에서 상기 3차 누적 특징 맵의 해상도를 증가시키는 단계;
(k) 초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 5차 밀도 블록에서 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵에 적어도 상기 5차 특징 맵, 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵으로 누적시키는 단계; 및
(l) 철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵을 디컨볼류션 레이어에서 출력 레이어로 출력하는 단계; 를 포함하고,
상기 (a) 단계에 있어서,
상기 철강의 미세 조직 이미지 정보는 템퍼드 마르텐사이트상 또는 베이나이트상 이미지 정보인, 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 방법.
(a) inputting the microstructure image information of the steel to an input layer (Input Layer);
(b) extracting the microstructure image information input to the input layer as a primary feature map from the convolution layer;
(c) Linking the first-order feature map to the second-order feature map in which the first-order feature map is secondarily convolved in the first-order density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage ( concatenation) and accumulating the first cumulative feature map;
(d) reducing the resolution of the first-order cumulative feature map in a first-order transition down;
(e) the first-order cumulative feature map with reduced resolution in the second-density block so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage, the second-order feature map or the accumulating a secondary cumulative feature map by associating the primary feature map;
(f) reducing the resolution of the secondary cumulative feature map in the secondary transition down;
(g) extracting the second-order cumulative feature map with reduced resolution in the third-density block as a fourth-order convolutional fourth-order feature map;
(h) increasing the resolution of the quaternary feature map in the primary transition up; including,
(i) at least the quaternary feature map to the fifth-order convolutional fifth-order feature map, in which the fourth-order feature map, whose resolution is increased in the fourth-density block, is added to the fifth-order convolved fifth-order feature map so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage; selecting and concatenating at least one of the tertiary feature map, the secondary feature map, and the primary feature map to accumulate the tertiary cumulative feature map;
(j) increasing the resolution of the tertiary cumulative feature map in the secondary transition up;
(k) at least the fifth-order feature map in which the third-order cumulative feature map, whose resolution is increased in the fifth-density block, is added to the sixth-order convolutional sixth-order feature map, so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage; accumulating into a fourth cumulative feature map by selecting and concatenating one or more of the fourth feature map, the third feature map, the second feature map, and the first feature map; and
(l) outputting the inference map from the deconvolution layer to the output layer so that the microstructure of the steel can be divided and determined; including,
In step (a),
The microstructure image information of the steel is tempered martensite phase or bainite phase image information, the steel microstructure analysis method using deep learning.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 철강의 미세 조직 이미지 정보를 입력하는 입력 레이어(Input Layer);
상기 입력 레이어에 입력된 상기 미세 조직 이미지 정보를 1차 특징 맵으로 추출하는 컨볼류션 레이어;
초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 상기 1차 특징 맵이 2차 컨볼류션된 2차 특징 맵에 상기 1차 특징 맵을 연계(concatenation)하여 1차 누적 특징 맵으로 누적시키는 1차 밀도 블록(Dense Block);
상기 1차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 1차 트랜지션 다운(Transition Down);
초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 감소된 상기 1차 누적 특징 맵이 3차 컨볼류션된 3차 특징 맵에 상기 2차 특징 맵 또는 상기 1차 특징 맵을 연계하여 2차 누적 특징 맵으로 누적시키는 2차 밀도 블록;
상기 2차 누적 특징 맵의 해상도를 감소시키는 2차 트랜지션 다운;
해상도가 감소된 상기 2차 누적 특징 맵이 4차 컨볼류션된 4차 특징 맵으로 추출하는 3차 밀도 블록;
상기 4차 특징 맵의 해상도를 증가시키는 1차 트랜지션 업(Transition Up);
초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 4차 특징 맵이 5차 컨볼류션된 5차 특징 맵에 적어도 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 3차 누적 특징 맵으로 누적시키는 4차 밀도 블록;
상기 3차 누적 특징 맵의 해상도를 증가시키는 2차 트랜지션 업;
초기 단계의 정보가 후기 단계의 정보로 이어질 수 있도록 해상도가 증가된 상기 3차 누적 특징 맵이 6차 컨볼류션된 6차 특징 맵에 적어도 상기 5차 특징 맵, 상기 4차 특징 맵, 상기 3차 특징 맵, 상기 2차 특징 맵, 상기 1차 특징 맵 중 어느 하나 이상을 선택하여 연계(concatenation)함으로써 4차 누적 특징 맵으로 누적시키는 5차 밀도 블록; 및
철강의 미세 조직을 분할하여 판별할 수 있도록 추론 맵을 출력 레이어(Output Layer)로 출력하는 디컨볼류션 레이어; 를 포함하고,
상기 철강의 미세 조직 이미지 정보는 템퍼드 마르텐사이트상 또는 베이나이트상 이미지 정보인, 딥러닝을 이용한 철강 미세 조직 분석 시스템.
an input layer for inputting microstructure image information of steel;
a convolution layer for extracting the microstructure image information input to the input layer as a primary feature map;
1 of accumulating the first-order feature map by concatenating the first-order feature map with the second-order convolutional second-order feature map of the first-order feature map so that the information of the initial stage can lead to the information of the later-stage Dense Block;
a first transition down for reducing the resolution of the first cumulative feature map;
2 by linking the secondary feature map or the primary feature map to the tertiary feature map in which the primary cumulative feature map with reduced resolution is tertiary convolved so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage a second-density block accumulating into a second-order cumulative feature map;
a secondary transition down for reducing the resolution of the secondary cumulative feature map;
a third density block extracting the second-order cumulative feature map with reduced resolution as a fourth-order convolutional fourth-order feature map;
a first-order transition up for increasing the resolution of the fourth-order feature map;
At least the quaternary feature map, the tertiary feature map, and the second quaternary feature map are at least the quaternary feature map, the tertiary feature map, and the fifth-order convolutional fifth-order feature map with the fourth-order feature map with increased resolution so that the information of the initial stage can lead to the information of the later stage. a fourth-density block for accumulating a third-order cumulative feature map by selecting and concatenating one or more of a feature map and the first-order feature map;
a secondary transition up for increasing the resolution of the tertiary cumulative feature map;
At least the fifth-order feature map, the fourth-order feature map, and the 3 a fifth-order density block for accumulating a fourth-order cumulative feature map by selecting and concatenating one or more of the second-order feature map, the second-order feature map, and the first-order feature map; and
a deconvolution layer that outputs an inference map as an output layer so that the microstructure of steel can be divided and discriminated; including,
The microstructure image information of the steel is tempered martensite phase or bainite phase image information, a steel microstructure analysis system using deep learning.
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