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基於GAI之瑕疵影像生成研究
作者
沈宜萱、吳佳鴻、李韋辰
任職單位: 工研院機械所智慧工廠系統整合技術組
刊登日期:2026/04/28
摘要
面對勞動力老齡化與經驗斷層,製造業正加速導入人工智慧與自動化光學檢測技術至品質檢測中,以提升檢測效能。然而高良率產線常面臨瑕疵樣本稀缺問題,也成為訓練高穩健性AI檢測模型的瓶頸。為此,本研究開發模仿式瑕疵影像生成模組,將資料收集策略由被動收集轉為主動生成。模組使用局部填補技術,將瑕疵大小與位置參數化,納入生成模型的約束條件,使生成瑕疵特徵趨近於真實影像。實測顯示,在僅有100張真實瑕疵影像的情況下,透過GAI擴增瑕疵影像,將其加入檢測模型訓練,使召回率從72%提升至99%,有效降低漏檢率,並快速建置檢測系統。
Abstract
To address workforce aging and the technical discontinuity, industries are accelerating the adoption of artificial intelligence (AI) and automated optical inspection (AOI) in quality inspection processes to improve the efficiency. However, high-yield production lines often face a scarcity of defect samples, creating a major bottleneck for training robust AI inspection models. This study develops an imitation-based defect image generation module that shifts data acquisition from passive collection to active generation. The module applies local inpainting to incorporate user-defined parameters—such as defect size and location—as controllable constraints in a generative model, so that the synthesized defects closely match those observed in real images. In an evaluation setting with only 100 real defect images, additional defect images were augmented using generative AI (GAI) and added to the training set of the inspection model. This augmentation method improves defect detection recall rate from 72% to 99%, effectively reducing missed detections and enabling rapid deployment of the inspection system.
摘要
面對勞動力老齡化與經驗斷層,製造業正加速導入人工智慧 (AI) 與自動化光學檢測 (AOI) 技術。然而,高良率產線常面臨「瑕疵樣本稀缺」的問題,成為訓練高穩健性 AI 模型的瓶頸。本研究開發「模仿式瑕疵影像生成模組」,將資料收集策略由被動轉為主動。該模組利用局部填補 (Local Inpainting) 技術,將瑕疵大小與位置參數化,使生成特徵趨近真實。實測顯示,在僅有 100 張真實瑕疵影像的基礎下,透過 GAI 擴增影像後,檢測模型的召回率 (Recall) 從 72% 提升至 99%,有效降低漏檢率。
前言
隨著全球製造業加速數位轉型,人工智慧 (AI) 技術逐漸成為提升生產效率與品質保障的核心工具。自動化光學檢測 (AOI) 技術在電子、半導體與精密製造領域的應用越來越廣泛。然而,高良率產線的瑕疵樣本稀缺問題成為 AI 訓練的主要挑戰,影響了檢測模型的準確性與穩健性。
產業背景與挑戰
- 勞動力缺口:台灣 15-64 歲工作年齡人口逐年下降,老齡化不可逆,製造業面臨技術人力短缺。
- AOI 市場需求:預估 2036 年全球 AOI 市場規模將達 26.8 億美元,推動產線自動化檢測技術需求。
- 傳統 AOI 限制:基於邏輯規則的檢測易受環境光影影響,過殺率可能高於 20%,需人工複檢。
AI 導入的難點
- 監督式學習依賴資料:鑑別式 AI 模型需足量標註資料,但高良率產線瑕疵發生率低於 1%。
- 資料蒐集困境:瑕疵影像稀缺導致 AI 系統建置緩慢。
解決方案
本研究提出生成式人工智慧 (GAI) 技術,利用 GPU 算力與擴散模型 (Diffusion Models) 技術進行資料擴增 (Data Augmentation),將資料收集策略由被動轉為主動生成,解決瑕疵樣本稀缺問題。
DOI: 10.30256/JIM.202605_(518).0010
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2026年05月號
(單篇費用:參考材化所定價)