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Fast segmentation of 3D and 4D synchrotron tomography using deep convolutional neural networks

Strohmann, Tobias und Bugelnig, Katrin und Breitbarth, Eric und Mockenhaupt, Florian und Barriobero-Vila, Pere und Requena, Guillermo und Wilde, Fabian und Steffens, Thomas und Germann, Holger und Boller, Elodie und Silva-Reyes, Kenneth (2020) Fast segmentation of 3D and 4D synchrotron tomography using deep convolutional neural networks. MSE 2020, 2020-09-17 - 2020-09-20, online; ursprünglich Darmstadt, Deutschland.

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Kurzfassung

The continuously increasing brilliance of synchrotron sources as well as the use of fast imaging detectors is able to give access to a vast amount of three- or four dimensional data to material scientists. Human-based image segmentation of complex multi-phase microstructures can easily take 100s hours of operating time and may act as a bottleneck during the research process. The development of machine learning tools and especially convolutional neural networks (CNNs) has recently shown a high impact on image segmentation tasks with a very broad range of applications, including materials science. However, the segmentation of materials’ microstructure has its very specific challenges. For that reason, the implementation of a deep CNN using a pixel-wise weighted error function is presented. The function takes into account microstructural features that are rather difficult to identify or play a crucial role for the correct description of the investigated microstructures. The benefit of the application of the trained CNN is presented on the basis of synchrotron tomography of an AlSi alloy. Firstly, the results show that the use of a CNN is able to reduce the operation time for the segmentation of the complex microstructure of cast Al-Si alloys to <1% of the time needed with human-based segmentation. Moreover, the fully automatic segmentation increases the objectivity of a segmentation compared to a human-based one. Secondly, the application is extended to a time series of three dimensional synchrotron data.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/138729/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Fast segmentation of 3D and 4D synchrotron tomography using deep convolutional neural networks
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Strohmann, TobiasTobias.Strohmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bugelnig, KatrinKatrin.Bugelnig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breitbarth, EricEric.Breitbarth (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-3479-9143NICHT SPEZIFIZIERT
Mockenhaupt, Florianflorian.mockenhaupt (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barriobero-Vila, Perepere.barrioberovila (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wilde, FabianInstitute for Materials Research, Helmholtz-Zentrum Geesthacht (HGZNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Steffens, ThomasKS KolbenschmidtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Germann, HolgerKS KolbenschmidtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boller, ElodieESRFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Silva-Reyes, KennethUniversity of Puerto Rico at MayagüezNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:20 September 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Synchrotron Tomography, Deep Learning, Convolutional Neural Networks
Veranstaltungstitel:MSE 2020
Veranstaltungsort:online; ursprünglich Darmstadt, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:17 September 2020
Veranstaltungsende:20 September 2020
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt), L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung
Hinterlegt von: Strohmann, Tobias
Hinterlegt am:15 Dez 2020 13:58
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:40

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