Podrobno

Klasifikacija slik s konvolucijskimi nevronskimi mrežami na platformi Siemens Industrial Edge
ID SENICA, SVEN (Avtor), ID Murovec, Boštjan (Mentor) Več o mentorju... Povezava se odpre v novem oknu

.pdfPDF - Predstavitvena datoteka, prenos (16,87 MB)
MD5: 1E7A412D806868A30D3C0DA0E7E26B6E

Izvleček
V magistrski nalogi sta opisana postopek učenja in testiranja konvolucijske nevronske mreže za binarno klasifikacijo slik izbrane podatkovne zbirke. Glavni namen naloge je predstavitev in promocija sistema Siemens Industrial Edge, zato smo se lotili ločevanja dveh vizualno podobnih razredov čivav in mafinov ter prenosa odločitve na industrijski kartezični manipulator, ki ploščice s slikami pravilno razvršča v realnem času. Predlagana rešitev je sestavljena iz dveh delov: segmentacije slike, pri kateri ločimo slike mafinov in čivav od ozadja, ter klasifikacije s konvolucijsko nevronsko mrežo. Naredili smo pet različnih arhitektur konvolucijskih nevronskih mrež, ki združujejo konvolucijske in združevalne sloje z ustreznimi aktivacijskimi funkcijami. Optimizacijo hiperparametrov smo izvedli z algoritmom Adam, s katerim smo empirično potrdili stabilno in učinkovito konvergenco modelov. Izbrani model smo nato integrirali v okolje Siemens Industrial Edge z uporabo paketa AI Software Development Kit. Pri implementaciji smo uporabili aplikacije Vision Connector, AI Inference Server, Flow Creator in SIMATIC S7 Connector. Rezultat klasifikacije se posreduje programirljivemu logičnemu krmilniku, ki nadzoruje kartezični manipulator in s tem samodejno razvršča slike v prepoznani razred. Glavni cilji magistrske naloge so: izdelava konvolucijske nevronske mreže za binarno klasifikacijo na izbrani podatkovni zbirki, eksperimentalna analiza delovanja konvolucijske nevronske mreže ter raziskave vpliva različnih parametrov in arhitekturnih prilagoditev na njeno zmogljivost. Dodaten namen je integracija in testiranje razvitega sistema na Siemensovi platformi Industrial Edge. Končni model s štirimi konvolucijskimi sloji doseže okvirno točnost rahlo pod 99 % na testnem naboru slik, pri čemer je celotna latenca od zajema slike do mehanskega pobiranja manjša od 200 ms. S projektom so bili doseženi vsi zastavljeni cilji.

Jezik:Slovenski jezik
Ključne besede:konvolucijska nevronska mreža, binarna klasifikacija slik, računalniški vid, Siemens Industrial Edge, Siemens Tia Portal
Vrsta gradiva:Magistrsko delo/naloga
Tipologija:2.09 - Magistrsko delo
Organizacija:FE - Fakulteta za elektrotehniko
Leto izida:2025
PID:20.500.12556/RUL-170524 Povezava se odpre v novem oknu
COBISS.SI-ID:242136323 Povezava se odpre v novem oknu
Datum objave v RUL:08.07.2025
Število ogledov:262
Število prenosov:91
Metapodatki:XML DC-XML DC-RDF
:
Kopiraj citat
Objavi na:Bookmark and Share

Sekundarni jezik

Jezik:Angleški jezik
Naslov:Image Classification with Convolutional Neural Networks in the Siemens Industrial Edge platform
Izvleček:
The master's thesis describes the training and testing process of a convolutional neural network for binary image classification using a selected dataset. The main goal of the thesis is to present and promote the Siemens Industrial Edge system. To achieve this, we tackled the task of distinguishing between two visually similar classes chihuahuas and muffins and transferring the classification decision to an industrial Cartesian manipulator, which sorts image tiles in real time. The proposed solution consists of two parts: image segmentation, where images of muffins and chihuahuas are separated from the background, and classification using a convolutional neural network. We developed five different CNN architectures that combine convolutional and pooling layers with appropriate activation functions. Hyperparameter optimization was performed using the Adam algorithm, which empirically confirmed stable and efficient model convergence. The selected model was then integrated into the Siemens Industrial Edge environment using the AI Software Development Kit. The implementation involved the Vision Connector, AI Inference Server, Flow Creator, and SIMATIC S7 Connector applications. The classification result is sent to a programmable logic controller, which controls the Cartesian manipulator and thus automatically sorts images into the recognized class. The main objectives of the master's thesis are: to develop a CNN for binary classification on a selected dataset, to experimentally analyze the performance of the network, and to investigate the impact of various parameters and architectural adjustments on its performance. An additional goal is the integration and testing of the developed system on the Siemens Industrial Edge platform. The final model, with four convolutional layers, achieves an approximate accuracy just below 99% on the test image set, while the total latency from image capture to mechanical picking remains below 200 ms. All set goals were successfully achieved in the project.

Ključne besede:convolutional neural network, binary image classification, computer vision, Siemens Industrail Edge, Siemens TIA Portal

Podobna dela

Podobna dela v RUL:
Podobna dela v drugih slovenskih zbirkah:

Nazaj