From density to geometry: Instance segmentation for reverse engineering of optimized structures
Notice bibliographique
Résumé
This paper introduces You Only Look Once v8 for Topology Optimization (YOLOv8-TO), a novel approach for reverse engineering topology-optimized structures into interpretable geometric parameters using the YOLOv8 instance segmentation model. Density-based topology optimization methods require post-processing to convert the optimal density distribution into a parametric representation for design exploration and integration with computer-aided design tools. Traditional methods such as skeletonization struggle with complex geometries and require manual intervention. YOLOv8-TO addresses these challenges by training a custom YOLOv8 model to automatically detect and reconstruct structural components from binary density distributions. The model is trained on a diverse dataset of both optimized and random structures generated using the Moving Morphable Components method. A custom reconstruction loss function based on the dice coefficient of the predicted geometry is used to train the new regression head of the model via self-supervised learning. The method is evaluated on test sets generated from different topology optimization methods, including out-of-distribution samples, and compared against a skeletonization approach. Results show that YOLOv8-TO significantly outperforms skeletonization in reconstructing visually and structurally similar designs. The method showcases an average improvement of 13.84% in the Dice coefficient, with peak enhancements reaching 20.78%. The method demonstrates good generalization to complex geometries and fast inference times, making it suitable for integration into design workflows using regular workstations. Limitations include the sensitivity to non-max suppression thresholds. YOLOv8-TO represents a significant advancement in topology optimization post-processing, enabling efficient and accurate reverse engineering of optimized structures for design exploration and manufacturing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».