
Convolutional Neural Network (CNN)
畳み込みニューラルネットワーク(CNN)
畳み込みニューラルネットワーク(CNN)とは、画像や映像などの2次元データの特徴を自動抽出するために設計されたニューラルネットワークの一種です。
Convolutional Neural Networkの略で、深層学習(ディープラーニング)の代表的なモデルとして、画像認識、外観検査、物体検出、顔認識、ロボットビジョンなどに広く使用されています。
CNNは、人が特徴を設定しなくても、画像の中からエッジ・形状・模様などの特徴を自動的に学習できるため、高精度な判定が可能になります。
製造業ではAI外観検査、ピッキングロボット、品質判定、異物検出などで重要な技術です。
■CNNのイメージ
画像 → 畳み込み → 特徴抽出 → 判定
画像から特徴を自動抽出します。
■畳み込みとは
画像の一部を順に見て特徴を抽出
□□□□□ □■■■□ □□□□□
フィルタで特徴を取る処理。
■CNNの基本構造
◆層 | ◆役割 |
入力層 | 画像 |
畳み込み層 | 特徴抽出 |
プーリング層 | 圧縮 |
全結合層 | 判定 |
出力層 | 結果 |
Input → Conv → Pool → Conv → FC → Output
■CNNの特徴
◆特徴 | ◆内容 |
画像認識に強い | ◎ |
自動特徴抽出 | ◎ |
深層学習 | ○ |
GPU使用 | 多 |
高精度 | 高 |
画像AIの基本。
■製造業での用途
◆用途 | ◆内容 |
外観検査 | 傷検出 |
異物検出 | 汚れ |
OCR | 文字 |
部品認識 | 形 |
ピッキング | 位置 |
半導体検査 | 微細 |
AI検査で必須。
■ロボットでの使用
◆分野 | ◆内容 |
ビジョン | 認識 |
バラ積み | 形 |
協働 | 人検知 |
自律搬送 | カメラ |
品質検査 | AI |
ビジョンAIの中心。
■通常NNとの違い
◆項目 | ◆NN | ◆CNN |
データ | 数値 | 画像 |
特徴抽出 | 手動 | 自動 |
精度 | 中 | 高 |
計算量 | 中 | 大 |
画像ならCNN。
■深層学習との関係
AI └ 機械学習 └ 深層学習 └ CNN
CNNはDLの一種。
■メリット
◆メリット | ◆内容 |
高精度画像認識 | ◎ |
自動特徴抽出 | ◎ |
多用途 | ◎ |
AI検査 | ◎ |
ロボット視覚 | ◎ |
■デメリット
◆デメリット | ◆内容 |
学習データ必要 | 多 |
GPU必要 | 多 |
学習時間長 | 長 |
ブラックボックス | 難 |
設計が重要。
■関連用語
◆用語 | ◆内容 |
ニューラルネット | NN |
深層学習 | DL |
機械学習 | ML |
画像認識 | Vision |
AI外観検査 | 検査 |
■まとめ
CNNとは画像データから特徴を自動抽出する深層学習モデルです。
外観検査、ロボットビジョン、異物検出などで使われるAIの代表的な技術です。
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