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이상 탐지 알고리즘 고르기 — 11종을 언제 무엇으로

PaDiM, PatchCore, AnomalyDINO, WinCLIP, EfficientAD 등 AD Workbench의 11개 알고리즘은 산출물은 같지만 강점이 다릅니다. 데이터 양, 부품 고정 여부, 해상도, 택트 타임에 따라 고르는 기준을 정리합니다.

기본4 분0 조회
이 강의의 핵심
  1. 알고리즘은 크게 '한 번 훑어 모으는 방식(1-pass)'과 '신경망을 학습하는 방식(경사하강)'으로 나뉩니다.
  2. 정상 이미지가 적을수록 사전학습 기반 모델(WinCLIP, AnomalyDINO)이, 많을수록 PatchCore·Dinomaly2가 유리합니다.
  3. 지그에 고정된 부품은 위치별 기준을 쓰는 PaDiM·PatchCore가, 위치가 흔들리는 부품은 AnomalyDINO가 강합니다.
  4. 고르기 어렵다면 여러 개를 체크하고 Auto Run으로 같은 데이터에서 한 번에 비교하는 것이 가장 확실합니다.

AD Workbench의 알고리즘은 모두 같은 결과물을 냅니다. 픽셀별 이상도 히트맵과 이미지 대표 점수이고, 판정은 score ≥ Threshold → NG입니다. 차이는 특징을 무엇으로 뽑고 이상도를 어떻게 재는가에 있습니다. 이 차이가 데이터 양, 속도, 강한 결함 유형을 가릅니다.

두 가지 학습 방식

A. 통계·특징 수집형 (1-pass) — PaDiM, PatchCore, SPADE, AnomalyDINO, WinCLIP, HoleMetric, Tiled 2종

정상 이미지를 한 번 훑으며 특징을 모으거나 평균·공분산을 계산합니다. 역전파가 없어 epoch 개념이 없고, 학습이 수 초~수 분이면 끝납니다. 대신 모은 특징을 저장하므로 모델 파일이 커질 수 있습니다.

B. 경사하강 학습형 — EfficientAD, FastFlow (20 epochs), Dinomaly2 (5,000 iterations)

신경망 가중치를 실제로 학습하므로 시간이 걸립니다. 대신 추론이 빠르고 모델 파일이 작습니다. 라인의 택트 타임이 빡빡할 때 후보가 됩니다.

11종 한눈에 보기

알고리즘 특징 추출 이상도 계산 대표 강점
PaDiM WideResNet50-2 위치별 가우시안 분포와의 마할라노비스 거리 위치 고정 대상, 결함 위치 선명
PatchCore WideResNet50-2 메모리 뱅크 k-최근접 거리 정밀도 최상급 (권장 기본)
SPADE WideResNet50-2 비슷한 정상 K장과 위치별 최소 거리 단순, 소규모 데이터 빠른 구축
WinCLIP CLIP ViT-B-16+ '정상/불량' 텍스트와의 유사도 정상 이미지가 거의 없어도 즉시 시도
EfficientAD 경량 전용망 Teacher–Student 불일치 + 재구성 오차 추론 매우 빠름
FastFlow WideResNet50-2 정규화 흐름의 확률 밀도 모델 작고 추론 빠름
AnomalyDINO DINOv2 ViT 패치 토큰 최근접 코사인 거리 복잡 형상, few-shot, 위치 변동
Dinomaly2 DINOv2 + 디코더 인코더·디코더 특징 차이 여러 뷰를 모델 하나로 통합
HoleMetric 고전 비전 정렬 후 픽셀·셀 통계 구멍·셀 단위 미세 형상, CPU, 학습 3초
AnomalyDINO Tiled DINOv2 ViT-B/14 원본 해상도 타일별 뱅크 고해상도 미세 결함, 이물·깨짐
PatchCore Tiled WideResNet50-2 타일별 coreset 뱅크 정상 20장 이상, 미세 표면 결함

기반 모델(Foundation Model)이 바꾼 것

WinCLIP과 AnomalyDINO, Dinomaly2는 1억 장이 넘는 이미지로 미리 학습된 범용 비전 모델(CLIP, DINOv2)의 특징을 그대로 씁니다. 이 모델들은 이미 "물체의 구조"를 잘 표현하도록 학습되어 있어서, 정상 이미지가 몇 장뿐이어도 정상과 이상을 구분하는 특징을 뽑아냅니다. WinCLIP은 이미지와 글을 함께 배운 CLIP을 써서, 정상 이미지가 0장이어도 "흠집 없는 부품"과 "긁힌 부품"이라는 글과의 유사도로 판단을 시도합니다(Zero-shot). 데이터를 모으기 전에 검사가 가능한지 가늠하는 용도로 유용합니다.

고해상도 미세 결함 — 타일 방식

대부분의 모델은 이미지를 512픽셀 안팎으로 줄여서 봅니다. 2048픽셀 원본을 4분의 1로 줄이면 지름 4픽셀짜리 구멍 막힘은 1픽셀이 되어 사라집니다. 타일 방식은 부품을 먼저 정렬한 뒤, 원본 해상도 그대로 518픽셀 타일(10% 겹침)로 나누어 타일마다 따로 뱅크를 만듭니다. 원본에서 구멍 하나가 4×4 패치로 보이므로 셀 단위 결함이 특징에 남습니다.

HoleMetric은 딥러닝 없이 정렬과 통계로 구멍(셀)마다 밝기·어두운 비율·편차를 재고, 어느 셀 때문에 NG인지 cell_report.csv로 설명합니다. 비정형 이상(이물, 깨짐)에 강한 AnomalyDINO Tiled와 함께 쓰는 구성을 권장합니다.

선택 가이드

상황 권장 이유
정상 0~10장 (타당성 검토) WinCLIP · AnomalyDINO Zero/Few-shot으로 즉시 시도
정상 10~50장 AnomalyDINO · SPADE · HoleMetric · Tiled 학습 없는 뱅크·통계 방식
정상 50~300장 PatchCore · AnomalyDINO · PaDiM 정밀도 최상급
정상 300장 이상 PatchCore · Dinomaly2 뷰가 여럿이면 Dinomaly2 한 벌
지그로 고정, 항상 같은 자리 PaDiM · PatchCore · HoleMetric 위치별 기준이 정확히 맞음
대상이 이동하거나 약간 회전 AnomalyDINO 위치 변화에 상대적으로 강건
커넥터·사출물 등 복잡 형상 AnomalyDINO · Dinomaly2 복잡한 구조 표현에 유리
구멍·핀 미세 형상 (2048px) HoleMetric + AnomalyDINO Tiled 원본 해상도 셀 단위 계측
인라인 택트가 빡빡함 EfficientAD · FastFlow 추론 빠르고 모델 가벼움

결국은 실험으로 정한다

위 표는 출발점일 뿐입니다. 같은 부품이라도 조명과 결함 유형에 따라 순위가 바뀝니다. AD Workbench에서는 Setup에서 후보 알고리즘을 여러 개 체크하고 Auto Run을 누르면, 같은 학습·평가 데이터로 모두 돌려 점수 분포와 히트맵을 나란히 비교할 수 있습니다. 비교 기준은 모델 평가와 현장 운영에서 다룹니다.