在表面瑕疵检测中,应对缺陷样本不均衡问题可以采取以下几种方法:
1. 数据重采样技术:
过采样:通过增加少数类别样本的复制或合成,使得不同类别的样本数目接近平衡,从而提升少数类别的学习效果。但需注意,过度过采样可能会导致模型过拟合或信息丢失。例如,可以使用SMOTE算法生成新的样本,该算法利用邻近的样本生成新的样本,以避免简单复制导致的过拟合问题。
欠采样:通过减少多数类别样本的数量,来达到样本类别平衡的目的。但这种方法可能会丢失多数类中的一些重要信息。在选择和应用欠采样技术时,需要进行充分的实验和评估。
2. 类别权重调整方法:
通过赋予不同类别样本不同的权重,使得少数类别在模型训练过程中得到更多的关注和调整。这可以通过修改损失函数来实现,例如使用focal loss,它对比较难预测的样本的loss赋给较高的权重,从而在反向传播时,这部分样本的梯度更大,更新这部分参数。
3. 生成式AI技术:
生成式AI通过学习现有数据的分布,能够生成逼真的合成样本,这不仅扩展了瑕疵数据的覆盖面,还极大降低了获取成本。这种方法特别适用于某些产品或材料的生产过程相对较少,导致瑕疵样本数量稀缺的情况。
4. 集成方法:
每次生成训练集时使用所有分类中的小样本量,同时从分类中的大样本量中随机抽取数据来与小样本量合并构成训练集。这样反复多次会得到很多训练集和训练模型。最后在应用时,使用组合方法(例如投票、加权投票等)产生分类预测结果。这种方法类似于随机森林,但比较消耗计算资源,费时。
应对表面瑕疵检测中的缺陷样本不均衡问题,可以采取数据重采样技术、类别权重调整方法、生成式AI技术以及集成方法等多种策略。在实际应用中,需要根据具体情况选择最合适的方法,并进行充分的实验和评估以确保效果。