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Untersuchungen zur automatischen Klassifikation von Lamellengraphit mit Hilfe des Stützvektorverfahrens

  • Kathrin Roberts , Gerhard Weikum und Frank Mücklich
Veröffentlicht/Copyright: 11. Juni 2013
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Kurzfassung

Die unterschiedliche Graphitausbildung in Gusseisen ist wesentlich für die mechanischen Eigenschaften dieses Werkstoffes. Deshalb wurden in der Norm EN ISO 945:1994 sechs generelle Formen für die Graphitausbildung und darunter für den Lamellengraphit fünf Anordnungsklassen definiert. Die subjektive Klassifikation letzterer kann zu widersprüchlichen Ergebnissen führen und sollte durch ein objektives Klassifizieren mit Hilfe der Bildanalyse möglichst ersetzt werden.

Vorgestellt wird der Einsatz des Stützvektorverfahrens bei dem durch Berechnung einer separierenden Hyperebene mit maximaler Bandbreite im m-dimensionalen Raum binär klassifiziert wird. Die Lage der Hyperebene wird von Stützvektoren definiert, die durch Messung bildanalytischer Kenngrößen an Trainingsbildern ermittelt werden. In dieser Untersuchung wurden zu jedem Bild sechs stereologische Parameter und 14 Haralick-Parameter errechnet. Die Trainingsbasis waren 350 von Experten klassifizierten Trainingsbilder. Untersucht wurde die Klassifikationsgüte des Stützvektorverfahrens. Außerdem war es möglich die Relevanz der 20 Parameter für die Klassifikation der einzelnen Graphitanordnungen zu bestimmen. Das Stützvektorverfahren erscheint als interessantes Klassifikationsverfahren aus dem Bereich “Maschinelles Lernen”, das zukünftig auch allgemeiner für metallographische Bilder eingesetzt werden kann.

Abstract

The different structure of graphite in cast iron is significant for the mechanical properties of this material. This is why six general forms of a graphite structure, amongst them five configuration classes for lamellar graphite, were defined in the standard EN ISO 945:1994. The subjective classification of the latter can give rise to contradictory results and should be substituted for by an objective classification method using image analyses.

The use of the support vector machine is introduced by which a binary classification is performed by calculating a maximum-margin separating hyperplane in the m-dimensional space. The location of the hyperplane is defined by support vectors which are determined by a measurement of image analytical parameters on training images. Six stereological parameters and 14 Haralick parameters were calculated for each image during this examination. The training was based on 350 training images classified by experts. The performance measure of interest was the classification quality of the support vector machine. Furthermore, it was possible to determine the relevance of the 20 parameters for the classification of the individual graphite structures. The support vector machine appears as an interesting classification method from the field of “Machine Learning”, which can also be employed more generally for metallographic images in the future.

Literatur/References

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Erhalten: 2003-8-28
Angenommen: 2003-9-26
Online erschienen: 2013-06-11
Erschienen im Druck: 2005-08-01

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

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