JP2011070471A - Objective variable calculation device, objective variable calculation method, program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目的変数算出装置、目的変数算出方法、プログラムおよび記録媒体に関する。 The present invention relates to an objective variable calculation device, an objective variable calculation method, a program, and a recording medium.
データの背後に潜む規則を推定する教師付き学習の手法は、顔認識、ロボット制御、遺伝子データ解析等の様々な分野で用いられている。サポートベクトルマシン等の標準的な教師付き学習法では、学習機械の訓練に用いる教師データと学習機械のテストに用いるテストデータが同じ生成規則に従うと仮定している。しかし、近年の実問題ではこの仮定が成り立たないことが多く、このような状況では通常の教師付き学習法によって良い学習結果が得られるとは限らない。 The supervised learning method for estimating the rules lurking behind the data is used in various fields such as face recognition, robot control, and gene data analysis. In a standard supervised learning method such as a support vector machine, it is assumed that the teacher data used for training the learning machine and the test data used for testing the learning machine follow the same generation rule. However, this assumption often does not hold in actual problems in recent years, and in such a situation, a good learning result is not always obtained by a normal supervised learning method.
例えば、顔画像から年齢を推定する場合、実験室等、ある程度拘束された条件の下では、高精度な年齢推定が可能である(例えば、特許文献1参照)。しかし、例えば、店舗において客層の分析を目的として、顔画像から年齢を推定する場合、カメラの種類、性能および設置位置、照明条件等の違いから、実験室と同等の精度を得ることは困難である。 For example, when estimating the age from the face image, it is possible to estimate the age with high accuracy under conditions restricted to some extent such as in a laboratory (for example, see Patent Document 1). However, for example, when estimating the age from facial images for the purpose of analyzing customer segments in stores, it is difficult to obtain the same accuracy as a laboratory due to differences in camera type, performance and installation position, lighting conditions, etc. is there.
そこで、本発明は、評価環境において取得した評価データの目的変数を高精度に算出可能な目的変数算出装置、目的変数算出方法、プログラムおよび記録媒体を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an objective variable calculation device, an objective variable calculation method, a program, and a recording medium that can calculate an objective variable of evaluation data acquired in an evaluation environment with high accuracy.
前記目的を達成するために、本発明の目的変数算出装置は、評価データ取得手段と、目的変数算出手段とを有し、
予め取得したデータベースに、
所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データと、
評価環境で取得したテストデータと、
前記ラベル付き教師データの確率密度関数ptr(x)と、前記テストデータの確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルとが格納されており、
前記評価データ取得手段により、前記評価環境において、評価データが取得され、
前記目的変数算出手段により、前記重要度重み付きモデルを用いて、前記評価データの目的変数yを算出することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the objective variable calculation device of the present invention has an evaluation data acquisition means and an objective variable calculation means,
In the database acquired in advance,
Labeled teacher data in which a predetermined explanatory variable x is labeled with an objective variable y, and
Test data acquired in the evaluation environment,
Importance function ω which is a ratio (p te (x) / p tr (x)) between the probability density function p tr (x) of the labeled teacher data and the probability density function p te (x) of the test data (X) is used to store the weighted model created by weighting the labeled teacher data and the test data,
Evaluation data is acquired in the evaluation environment by the evaluation data acquisition means,
The objective variable calculation means calculates the objective variable y of the evaluation data using the importance weighted model.
本発明の目的変数算出方法は、
評価環境において、評価データを取得する評価データ取得工程と、
重要度重み付きモデルを用いて、前記評価データの目的変数yを算出する目的変数算出工程とを含み、
前記重要度重み付きモデルが、所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データの確率密度関数ptr(x)と、前記評価環境で取得したテストデータの確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けすることで予め取得されたものであることを特徴とする。
The objective variable calculation method of the present invention is:
In an evaluation environment, an evaluation data acquisition process for acquiring evaluation data;
An objective variable calculating step of calculating an objective variable y of the evaluation data using an importance weighted model,
The importance-weighted model includes a probability density function p tr (x) of labeled teacher data in which a predetermined explanatory variable x is labeled with an objective variable y, and a probability density function p of test data acquired in the evaluation environment. using te (x) the ratio of the (p te (x) / p tr (x)) is a importance function ω (x), is obtained in advance by weighting the labeled training data and the test data It is characterized by that.
本発明のプログラムは、前記本発明の目的変数算出方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A program according to the present invention causes a computer to execute the object variable calculation method according to the present invention.
本発明の記録媒体は、前記本発明のプログラムを記録していることを特徴とする。 The recording medium of the present invention records the program of the present invention.
本発明によれば、評価環境において取得した評価データの目的変数を高精度に算出可能な目的変数算出装置、目的変数算出方法、プログラムおよび記録媒体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the objective variable calculation apparatus, the objective variable calculation method, program, and recording medium which can calculate the objective variable of the evaluation data acquired in evaluation environment with high precision can be provided.
つぎに、本発明の目的変数算出装置、目的変数算出方法、プログラムおよび記憶媒体について、例をあげて説明する。ただし、本発明は、下記の例に限定されない。 Next, an objective variable calculation device, an objective variable calculation method, a program, and a storage medium according to the present invention will be described with examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(実施形態1)
図1に、本実施形態における目的変数算出方法のフローチャート(同図(A))および目的変数算出装置のブロック図(同図(B))を示す。図1(B)に示すとおり、本実施形態の目的変数算出装置は、予め取得したデータベース140、評価データ取得手段111、目的変数算出手段121および出力手段131を主要な構成部材として含む。前記データベース140には、所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データ141と、評価環境で取得したテストデータ142と、前記ラベル付き教師データ141の確率密度関数ptr(x)と、前記テストデータ142の確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データ141および前記テストデータ142に重み付けして作成された重要度重み付きモデル143とが格納されている。前記目的変数算出手段121は、前記重要度重み付きモデル143と接続している。前記評価データ取得手段111としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)カメラ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)カメラ、イメージスキャナ等があげられる。前記目的変数算出手段121としては、例えば、中央処理装置(CPU)等の演算手段等があげられる。前記出力手段131としては、例えば、映像により出力するモニター(例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、ブラウン管(CRT)ディスプレイ等の各種画像表示装置等)、印刷により出力するプリンター、音声により出力するスピーカー等があげられる。前記出力手段131は、任意の構成部材であり、本発明の目的変数算出装置に含まれていなくてもよいが、含まれていることが好ましい。前記データベース140としては、例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み出し専用メモリ(ROM)、ハードディスク(HD)、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク(FD)等のデータ記憶手段に格納されたデータ等があげられる。前記データ記憶手段140は、装置内蔵型であってもよいし、外部記憶装置のような外付け型であってもよい。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a flowchart of the objective variable calculation method in the present embodiment (FIG. 1A) and a block diagram of the objective variable calculation apparatus (FIG. 1B). As shown in FIG. 1B, the objective variable calculation apparatus of this embodiment includes a
本発明において、評価データは、特に限定されず、例えば、顔画像等があげられる。 In the present invention, the evaluation data is not particularly limited, and examples thereof include a face image.
本発明において、目的変数yも、前記評価データに関する変数であれば、特に限定されず、いかなるものであってもよい。例えば、前記評価データが顔画像である場合、前記目的変数yとしては、例えば、推定年齢、性別、人種等があげられる。 In the present invention, the objective variable y is not particularly limited as long as it is a variable related to the evaluation data, and may be any variable. For example, when the evaluation data is a face image, examples of the objective variable y include estimated age, sex, race, and the like.
以下、前記評価データが顔画像であり、前記目的変数yが、推定年齢である場合を例にとり、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法について、さらに詳細に説明する。 Hereinafter, the objective variable calculation device and the objective variable calculation method of this embodiment will be described in more detail by taking as an example a case where the evaluation data is a face image and the objective variable y is an estimated age.
この例の目的変数算出方法は、図1(B)の目的変数算出装置を用いて、例えば、つぎのようにして実施する。 The objective variable calculation method of this example is implemented as follows using the objective variable calculation apparatus of FIG.
まず、前記目的変数算出方法の実施に先立ち、データベース140を取得する。具体的には、まず、所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データ141を取得する。この例において、前記所定の説明変数xとしては、例えば、画像の各ピクセルの輝度値、肌の色、シワの数等の変数があげられる。算出精度を考慮すると、前記ラベル付き教師データ141の数は多いほど好ましい。ついで、評価環境において、テストデータ142を取得する。つぎに、前記ラベル付き教師データ141の確率密度関数ptr(x)と、前記テストデータ142の確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データ141および前記テストデータ142に重み付けして作成された重要度重み付きモデル143を取得する。後述のように、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法では、前記重要度重み付きモデルを用いて評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出する。このため、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法によれば、前記テストデータ142の数が前記ラベル付き教師データ141の数より少ない場合であっても、高精度に前記評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出できる。
First, the
前記重要度重み付きモデル143は、前記重要度関数ω(x)の値が大きい(重要度が高い)ものほど重み付けを重くした最小二乗法を用いて作成することが好ましい。前記重要度重み付きモデル143は、例えば、下記式(1)で表される最適化問題を解くことによって作成することができる。
前記重要度関数ω(x)は、例えば、KLIEP(Kullback−Leibler Importance Estination Procedure)アルゴリズムによりモデル化することで求めることができる。前記KLIEPアルゴリズムは、実際のテストデータ142の確率密度関数pte(x)と、モデル化した重要度関数(下記式(2)の二重下線部)を用いて推定したテストデータの確率密度関数(下記式(3)の二重下線部)との違いを最小化するように、重要度関数のモデルを求めることを特徴とする。
The importance function ω (x) can be obtained by, for example, modeling by a KLIEP (Kullback-Leibler Importance Procedure Procedure) algorithm. The KLIEP algorithm uses the probability density function p te (x) of the
まず、重要度関数ω(x)を、下記のカーネル関数kγの線形結合でモデル化する。
このとき、モデル化した重要度関数(前記式(2)の二重下線部)を用いて、テストデータの確率密度関数を下記式(3)で推定する。
pte(x)および前記式(3)の二重下線部で表される2つの確率密度関数の違いの度合いは、下記式(4)で展開されるKullback−Leibler情報量(下記式(4)の二重下線部(実線))で数値化することができる。
前記式(4)からわかるように、pte(x)の良い近似としての前記式(3)の二重下線部を得るためには、前記式(4)の二重下線部(破線)を最大化すれば良い。ここで、
つぎに、l個のラベル付き教師データが予め取得された場合を例にとり、y*をy*=f(x)で推定するKRLSによる回帰分析について説明する。 Next, taking the case where l pieces of labeled training data is obtained in advance as an example, y * a y * = f (x) KRLS estimating the Regression analysis in explaining.
本例では、y*=f(x)を正定値カーネル下記式(8)の線形結合でモデル化する。
ラベル付き教師データの個数lが大きい場合は、全てのラベル付き教師データでなくその部分集合を用いても良い。 When the number l of the teacher data with labels is large, a subset thereof may be used instead of all the teacher data with labels.
つぎに、下記式(11)が最小となるように、モデル(9)のパラメータ下記式(10)を学習する。
このとき、前記式(11)の最適解である下記式(12)は、下記式(13)で与えられる。このような手法により、前記重要度重み付きモデルを作成することができる。ただし、この重要度重み付きモデルの作成方法は、例示にすぎない。本発明において、前記重要度重み付きモデルの作成方法は、特に制限されず、いかなる方法であってもよい。
つぎに、図1(A)および(B)に示すように、前記評価データ取得手段111により、前記評価環境において、評価データ(顔画像)を取得する(ステップS11)。
Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, the evaluation
つぎに、図1(A)および(B)に示すように、前記目的変数算出手段121により、前記重要度重み付きモデル143を用いて、前記評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出する(ステップS21)。
Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, the objective
つぎに、図1(A)および(B)に示すように、前記出力手段131により、前記評価データ(顔画像)の前記目的変数y(推定年齢)を出力する(ステップS31)。前記出力工程S31は、任意の工程であり、本発明の目的変数算出方法に含まれていなくてもよいが、含まれていることが好ましい。 Next, as shown in FIGS. 1A and 1B, the output means 131 outputs the objective variable y (estimated age) of the evaluation data (face image) (step S31). The output step S31 is an optional step and may not be included in the objective variable calculation method of the present invention, but is preferably included.
前述のように、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法では、その実施に先立ち、前記重要度重み付きモデルを予め取得しておき、それを用いて評価データ(顔画像の目的変数y(推定年齢)を算出する。このため、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法によれば、前記評価環境がいかなるものであっても、高精度に前記評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出できる。 As described above, in the objective variable calculation apparatus and objective variable calculation method of the present embodiment, prior to the implementation, the importance weighted model is acquired in advance, and the evaluation data (the objective variable of the face image is used). Therefore, according to the objective variable calculation device and the objective variable calculation method of this embodiment, the evaluation data (face image) can be obtained with high accuracy regardless of the evaluation environment. Objective variable y (estimated age) can be calculated.
(実施形態2)
つぎに、図2に、前記評価環境が変化する場合において、前記重要度重み付きモデルが、前記各評価環境毎に予め取得される例のフローチャート(同図(A))およびブロック図(同図(B))を示す。同図において、図1と同一部分には、同一符号を付している。同図(B)に示すように、本実施形態の目的変数算出装置は、前記テストデータ142および前記重要度重み付きモデル143が、それぞれ、正面、上向きおよび下向きの3つずつ予め取得されている点を除き、図1(B)に示す目的変数算出装置と同様の構成である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a flowchart (example (A)) and block diagram (example) in which the importance weighted model is acquired in advance for each evaluation environment when the evaluation environment changes. (B)). In this figure, the same parts as those in FIG. As shown in FIG. 5B, in the objective variable calculation apparatus of the present embodiment, the
以下、実施形態1と同様に、前記評価データが顔画像であり、前記目的変数yが推定年齢である場合を例にとり、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法について説明する。 Hereinafter, as in the first embodiment, the objective variable calculation device and the objective variable calculation method of the present embodiment will be described by taking as an example the case where the evaluation data is a face image and the objective variable y is an estimated age.
この例の目的変数算出方法は、図2(B)の目的変数算出装置を用いて、例えば、つぎのようにして実施される。 The objective variable calculation method of this example is implemented as follows using the objective variable calculation apparatus of FIG.
まず、前記目的変数算出方法の実施に先立ち、データベース140を取得する。具体的には、まず、実施形態1と同様にして、ラベル付き教師データ141を取得する。ついで、正面を向いた顔画像が取得される評価環境(正面評価環境)、上向きの顔画像が取得される評価環境(上向き評価環境)、および下向きの顔画像が取得される評価環境(下向き評価環境)のそれぞれにおいて、前記3つのテストデータ142を取得する。つぎに、前記ラベル付き教師データ141の確率密度関数ptr(x)と、前記3つのテストデータ142のそれぞれの確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である3つの重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データ141および前記3つのテストデータ142のそれぞれについて重み付けして作成された3つの重要度重み付きモデル143を取得する。
First, the
つぎに、図2(A)および(B)に示すように、実施形態1と同様にして、前記評価データ取得手段111により、前記3つの評価環境のいずれか1つにおいて、評価データ(顔画像)を取得する(ステップS11)。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, in the same manner as in the first embodiment, the evaluation
つぎに、図2(A)および(B)に示すように、前記評価データ(顔画像)の角度(向き)を推定した後、実施形態1と同様にして、前記目的変数算出手段121により、前記3つの重要度重み付きモデル143のうち、前記評価データ(顔画像)を取得した評価環境に対応した重要度重み付きモデルを用いて、前記評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出する(ステップS21)。
Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, after estimating the angle (orientation) of the evaluation data (face image), the objective
つぎに、図2(A)および(B)に示すように、前記出力手段131により、前記評価データ(顔画像)の前記目的変数y(推定年齢)を出力する(ステップS31)。前記出力工程S31は、任意の工程であり、本発明の目的変数算出方法に含まれていなくてもよいが、含まれていることが好ましい。 Next, as shown in FIGS. 2A and 2B, the output means 131 outputs the objective variable y (estimated age) of the evaluation data (face image) (step S31). The output step S31 is an optional step and may not be included in the objective variable calculation method of the present invention, but is preferably included.
前述のように、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法では、前記重要度重み付きモデルが、前記各評価環境毎に予め取得されている。このため、本実施形態の目的変数算出装置および目的変数算出方法によれば、角度(向き)が異なる評価データ(顔画像)が取得された場合等、前記評価環境が急激に変わった場合にも、高精度に前記評価データ(顔画像)の目的変数y(推定年齢)を算出できる。 As described above, in the objective variable calculation device and the objective variable calculation method of the present embodiment, the importance weighted model is acquired in advance for each evaluation environment. Therefore, according to the objective variable calculation device and objective variable calculation method of the present embodiment, even when the evaluation environment changes suddenly, such as when evaluation data (face images) with different angles (orientations) are acquired. The objective variable y (estimated age) of the evaluation data (face image) can be calculated with high accuracy.
(実施形態3)
本実施形態のプログラムは、前述の目的変数算出方法を、コンピュータ上で実行可能なプログラムである。または、本実施形態のプログラムは、例えば、記録媒体に記録されてもよい。前記記録媒体としては、特に限定されず、例えば、読み出し専用メモリ(ROM)、ハードディスク(HD)、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク(FD)等があげられる。
(Embodiment 3)
The program of this embodiment is a program that can execute the above-described objective variable calculation method on a computer. Or the program of this embodiment may be recorded on a recording medium, for example. The recording medium is not particularly limited, and examples thereof include a read only memory (ROM), a hard disk (HD), an optical disk, a floppy (registered trademark) disk (FD), and the like.
(実施形態4)
図3に、本発明の目的変数算出装置を用いた目的変数算出システムの一例の構成を示す。図示のとおり、この目的変数算出システムは、評価データ取得手段111a、111b、111cと、出力手段131a、131b、131cと、通信インターフェイス150a、150b、150cと、サーバ170とを備える。前記評価データ取得手段111aおよび出力手段131aは、通信インターフェイス150aに接続されている。前記評価データ取得手段111a、出力手段131aおよび通信インターフェイス150aは、場所Xに設置されている。前記評価データ取得手段111bおよび出力手段131bは、通信インターフェイス150bに接続されている。前記評価データ取得手段111b、出力手段131bおよび通信インターフェイス150bは、場所Yに設置されている。前記評価データ取得手段111cおよび出力手段131cは、通信インターフェイス150cに接続されている。前記評価データ取得手段111c、出力手段131cおよび通信インターフェイス150cは、場所Zに設置されている。そして、通信インターフェイス150a、150b、150cと、前記サーバ170とが、回線網160を介して接続されている。
(Embodiment 4)
FIG. 3 shows an exemplary configuration of an objective variable calculation system using the objective variable calculation apparatus of the present invention. As illustrated, the objective variable calculation system includes evaluation
この目的変数算出システムでは、前記サーバ170側に、目的変数算出手段を有し、前記サーバ170にデータベースが格納される。例えば、場所Xで前記評価データ取得手段111aを用いて取得された評価データを、サーバ170に送信し、前記サーバ170側で、前記評価データの目的変数を算出する。また、算出された前記評価データの目的変数を、前記出力手段131aにより出力する。
This objective variable calculation system has objective variable calculation means on the
本実施形態の目的変数算出システムによれば、評価データ取得手段および出力手段を現場に設置し、サーバ等は他の場所に設置して、オンラインによる評価データの目的変数の算出が可能である。そのため、装置の設置に場所を取ることがなく、メンテナンスも容易である。また、各設置場所が離れている場合であっても、一箇所での集中管理や遠隔操作が可能となる。本実施形態の目的変数算出システムは、前述の実施形態2に対応したものであってもよい。 According to the objective variable calculation system of the present embodiment, the evaluation data acquisition means and the output means are installed at the site, and the server or the like is installed at another location, so that the objective variable of the evaluation data can be calculated online. Therefore, the installation of the apparatus does not take a place, and maintenance is easy. Further, even when the installation locations are separated, centralized management and remote operation can be performed at one location. The objective variable calculation system of this embodiment may correspond to the above-described second embodiment.
まず、標準の照明環境(標準照明環境)・全体的に暗めの照明環境(暗め照明環境)・頭部の真横から強い光が当たっている照明環境(横からの強い照明環境)・頭部の真上から強い光が当たっている照明環境(上からの強い照明環境)の4種の評価環境で、着席・正面向き(カメラ方向)の人物の上半身の動画を、カメラから顔を約15度見下ろす角度で撮影した。つぎに、撮影後の動画ファイルを、頭部検出プログラムに読み込ませ、両目・鼻・口の位置の推定を行い、両目の位置情報を基にして、64×64ピクセルサイズに正規化した顔画像を抽出した。1評価環境あたりの画像枚数は約10000枚、人物数は514人(男:女=1:1)とした。 First, the standard lighting environment (standard lighting environment), the overall dark lighting environment (dark lighting environment), the lighting environment that is exposed to strong light from the side of the head (strong lighting environment from the side), Video of the upper body of a person who is seated and facing in front (camera direction) in the four types of evaluation environment, where the light is shining from directly above (strong lighting environment from above), and the face from the camera is about 15 degrees I took a picture at an angle looking down. Next, the captured moving image file is read into the head detection program, the positions of both eyes, nose and mouth are estimated, and the face image normalized to 64 × 64 pixel size based on the position information of both eyes Extracted. The number of images per evaluation environment was about 10,000, and the number of persons was 514 (male: female = 1: 1).
つぎに、ニュートラルネットワーク特徴抽出を用いて、前記顔画像(64×64ピクセル)の特徴抽出を行った。特徴抽出後のデータは、100次元であり、これを用いて、KRLSで回帰分析を行った。なお、カーネル関数は、下記式(14)のガウスカーネルを用いた。
重要度重みのパラメータγ、KRLSのパラメータσ(カーネル幅)、λ(正則化項のパラメータ)について、値をグリッド式に変化させながら、6−foldの(重み付き)交差確認法により、最適モデルを決定した。このときのラベル付き教師データ数とテストデータ数との比率は、画像枚数、人物数ともに、5:1とした。 For the importance weight parameter γ, KRLS parameters σ (kernel width), and λ (regularization term parameter), the optimal model is obtained by a 6-fold (weighted) cross-confirmation method while changing the values to grid formula It was determined. The ratio of the number of labeled teacher data and the number of test data at this time was 5: 1 for both the number of images and the number of persons.
図4のグラフに、評価環境が前記暗め照明環境である場合の女性の結果を示す。参考例1−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSE(Weighted Mean Square Error)を示す棒グラフである。参考例1−2は、前記暗め照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例1−1と前記参考例1−2との比較により、暗め照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例1から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記暗め照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記暗め照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例1では、比較例1と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 4 shows the result of the woman when the evaluation environment is the dark lighting environment. Reference Example 1-1 is a bar graph showing a WMSE (Weighted Mean Square Error) when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. It is. Reference Example 1-2 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the dark lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the dark lighting environment. From comparison between the reference example 1-1 and the reference example 1-2, it was found that it is more difficult to create an age estimation model in a dark illumination environment than in a standard illumination environment. Comparative Example 1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard illumination environment is evaluated with evaluation data acquired in the dark illumination environment. From Comparative Example 1, it was found that when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard illumination environment is used for the evaluation data acquired in the dark illumination environment, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. Example 1 uses the importance function that is a ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard illumination environment and the probability density function of the test data acquired in the dark illumination environment, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the said dark illumination environment is calculated using the weighting model created by weighting the test data. In Example 1 in which the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 1.
図5のグラフに、評価環境が前記暗め照明環境である場合の男性の結果を示す。参考例2−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。参考例2−2は、前記暗め照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例2−1と前記参考例2−2との比較により、暗め照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例2は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例2から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記暗め照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例2は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記暗め照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記暗め照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例2では、比較例2と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 5 shows the male result when the evaluation environment is the dark illumination environment. Reference Example 2-1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. Reference Example 2-2 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the dark lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the dark lighting environment. From comparison between the reference example 2-1 and the reference example 2-2, it was found that it is more difficult to create an age estimation model in a dark illumination environment than in a standard illumination environment. Comparative Example 2 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with the evaluation data acquired in the dark lighting environment. From Comparative Example 2, it was found that when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard illumination environment is used for the evaluation data acquired in the dark illumination environment, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. Example 2 uses the importance function that is the ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard illumination environment and the probability density function of the test data acquired in the dark illumination environment, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the said dark illumination environment is calculated using the weighting model created by weighting the test data. In Example 2 where the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 2.
図6のグラフに、評価環境が前記横からの強い照明環境であった場合の女性の結果を示す。参考例3−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。参考例3−2は、前記横からの強い照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例3−1と前記参考例3−2との比較により、横からの強い照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例3は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例3から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例3は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記横からの強い照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記横からの強い照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例3では、比較例3と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 6 shows the result of the woman when the evaluation environment is a strong lighting environment from the side. Reference Example 3-1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. Reference Example 3-2 is a bar graph showing WMSE when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the strong lighting environment from the side is evaluated with the evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side It is. Comparison between the reference example 3-1 and the reference example 3-2 shows that it is more difficult to create an age estimation model in a strong lighting environment from the side than in a standard lighting environment. Comparative Example 3 is a bar graph showing the WMSE when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with the evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side. From Comparative Example 3, it can be seen that if the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is used for the evaluation data obtained in the strong lighting environment from the side, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. It was. Example 3 uses the importance function that is the ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard lighting environment and the probability density function of the test data acquired in the strong lighting environment from the side, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the strong illumination environment from the side is calculated using the weighted model created by weighting the attached teacher data and the test data. In Example 3 in which the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 3.
図7のグラフに、評価環境が前記横からの強い照明環境であった場合の男性の結果を示す。参考例4−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。参考例4−2は、前記横からの強い照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例4−1と前記参考例4−2との比較により、横からの強い照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例4は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例4から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例4は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記横からの強い照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記横からの強い照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例4では、比較例4と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 7 shows the result of the male when the evaluation environment is a strong lighting environment from the side. Reference Example 4-1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. Reference Example 4-2 is a bar graph showing WMSE when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the strong lighting environment from the side is evaluated with the evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side. It is. Comparison between the reference example 4-1 and the reference example 4-2 reveals that it is more difficult to create an age estimation model in a strong lighting environment from the side than in a standard lighting environment. Comparative Example 4 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side. From Comparative Example 4, it can be seen that if the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is used for the evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. It was. Example 4 uses the importance function that is a ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard lighting environment and the probability density function of the test data acquired in the strong lighting environment from the side, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the strong illumination environment from the side is calculated using the weighted model created by weighting the attached teacher data and the test data. In Example 4 where the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 4.
図8のグラフに、評価環境が前記上からの強い照明環境であった場合の女性の結果を示す。参考例5−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。参考例5−2は、前記上からの強い照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記上からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例5−1と前記参考例5−2との比較により、上からの強い照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例5は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記上からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例5から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記横からの強い照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例5は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記上からの強い照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記上からの強い照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例5では、比較例5と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 8 shows the result of the woman when the evaluation environment is a strong lighting environment from above. Reference Example 5-1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. Reference Example 5-2 is a bar graph showing WMSE when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the strong illumination environment from above is evaluated with the evaluation data acquired in the strong illumination environment from above It is. Comparison between the reference example 5-1 and the reference example 5-2 indicates that it is more difficult to create an age estimation model in the strong illumination environment from above than in the standard illumination environment. Comparative Example 5 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the strong lighting environment from above. From Comparative Example 5, it can be seen that if the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is used for the evaluation data acquired in the strong lighting environment from the side, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. It was. Example 5 uses the importance function which is a ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard lighting environment and the probability density function of the test data acquired in the strong lighting environment from above, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the strong illumination environment from above is calculated using the weighted model created by weighting the attached teacher data and the test data. In Example 5 in which the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 5.
図9のグラフに、評価環境が前記上からの強い照明環境であった場合の男性の結果を示す。参考例6−1は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記標準照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。参考例6−2は、前記上からの強い照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記上からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。前記参考例6−1と前記参考例6−2との比較により、上からの強い照明環境では、標準照明環境より、年齢推定モデルの作成が困難であることがわかった。比較例6は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記上からの強い照明環境において取得した評価データで評価したときのWMSEを示す棒グラフである。比較例6から、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データを用いて求めた年齢推定モデルを、前記上からの強い照明環境において取得した評価データに用いると、年齢推定の精度が大きく落ちることがわかった。実施例6は、前記標準照明環境におけるラベル付き教師データの確率密度関数と、前記上からの強い照明環境で取得したテストデータの確率密度関数との比である重要度関数を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルを用いて、前記上からの強い照明環境において取得した評価データの推定年齢を算出したときのWMSEを示す棒グラフである。前記重要度重み付きモデルを用いて評価データの推定年齢を算出した実施例6では、比較例6と比べて算出精度が向上した。 The graph of FIG. 9 shows the male result when the evaluation environment is a strong lighting environment from above. Reference Example 6-1 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with evaluation data acquired in the standard lighting environment. Reference Example 6-2 is a bar graph showing WMSE when the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the strong illumination environment from above is evaluated with the evaluation data acquired in the strong illumination environment from above It is. Comparison between the reference example 6-1 and the reference example 6-2 revealed that it is more difficult to create an age estimation model in a strong illumination environment from above than in a standard illumination environment. Comparative Example 6 is a bar graph showing WMSE when an age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is evaluated with the evaluation data acquired in the strong lighting environment from above. From Comparative Example 6, it can be seen that if the age estimation model obtained using the labeled teacher data in the standard lighting environment is used for the evaluation data acquired in the strong lighting environment from above, the accuracy of the age estimation is greatly reduced. It was. Example 6 uses the importance function, which is the ratio of the probability density function of the labeled teacher data in the standard lighting environment and the probability density function of the test data acquired in the strong lighting environment from above, It is a bar graph which shows WMSE when the estimated age of the evaluation data acquired in the strong illumination environment from above is calculated using the weighted model created by weighting the attached teacher data and the test data. In Example 6 where the estimated age of the evaluation data was calculated using the importance weighted model, the calculation accuracy was improved as compared with Comparative Example 6.
以上のように、実施例1〜6によれば、前記ラベル付き教師データが取得された前記標準照明環境と異なる評価環境において取得された顔画像による推定年齢の算出を、高精度で行うことができた。 As described above, according to the first to sixth embodiments, the estimated age can be calculated with high accuracy using the face image acquired in the evaluation environment different from the standard illumination environment from which the labeled teacher data is acquired. did it.
111 評価データ取得手段
121 目的変数算出手段
131 出力手段
140 データベース
141 ラベル付き教師データ
142 テストデータ
143 重要度重み付きモデル
111 Evaluation
Claims (10)
予め取得したデータベースに、
所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データと、
評価環境で取得したテストデータと、
前記ラベル付き教師データの確率密度関数ptr(x)と、前記テストデータの確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けして作成された重要度重み付きモデルとが格納されており、
前記評価データ取得手段により、前記評価環境において、評価データが取得され、
前記目的変数算出手段により、前記重要度重み付きモデルを用いて、前記評価データの目的変数yを算出することを特徴とする目的変数算出装置。 Having evaluation data acquisition means and objective variable calculation means,
In the database acquired in advance,
Labeled teacher data in which a predetermined explanatory variable x is labeled with an objective variable y, and
Test data acquired in the evaluation environment,
Importance function ω which is a ratio (p te (x) / p tr (x)) between the probability density function p tr (x) of the labeled teacher data and the probability density function p te (x) of the test data (X) is used to store the weighted model created by weighting the labeled teacher data and the test data,
Evaluation data is acquired in the evaluation environment by the evaluation data acquisition means,
An objective variable calculating apparatus, wherein the objective variable calculating means calculates an objective variable y of the evaluation data using the importance weighted model.
前記重要度重み付きモデルが、前記各評価環境毎に予め取得されており、
前記各評価環境毎に予め取得された前記重要度重み付きモデルのうち、前記評価データが取得された前記評価環境に対応した前記重要度重み付きモデルを用いて、前記目的変数yを算出することを特徴とする請求項1記載の目的変数算出装置。 In the case where the evaluation environment changes,
The importance weighted model is acquired in advance for each of the evaluation environments,
The objective variable y is calculated using the importance weighted model corresponding to the evaluation environment from which the evaluation data is acquired among the importance weighted models acquired in advance for each evaluation environment. The objective variable calculation apparatus according to claim 1, wherein:
重要度重み付きモデルを用いて、前記評価データの目的変数yを算出する目的変数算出工程とを含み、
前記重要度重み付きモデルが、所定の説明変数xを、目的変数yでラベル付けしたラベル付き教師データの確率密度関数ptr(x)と、前記評価環境で取得したテストデータの確率密度関数pte(x)との比(pte(x)/ptr(x))である重要度関数ω(x)を用いて、前記ラベル付き教師データおよび前記テストデータに重み付けすることで予め取得されたものであることを特徴とする目的変数算出方法。 In an evaluation environment, an evaluation data acquisition process for acquiring evaluation data;
An objective variable calculating step of calculating an objective variable y of the evaluation data using an importance weighted model,
The importance-weighted model includes a probability density function p tr (x) of labeled teacher data in which a predetermined explanatory variable x is labeled with an objective variable y, and a probability density function p of test data acquired in the evaluation environment. using te (x) the ratio of the (p te (x) / p tr (x)) is a importance function ω (x), is obtained in advance by weighting the labeled training data and the test data Objective variable calculation method characterized by the above.
前記重要度重み付きモデルが、前記各評価環境毎に予め取得されており、
前記各評価環境毎に予め取得された前記重要度重み付きモデルのうち、前記評価データが取得された前記評価環境に対応した前記重要度重み付きモデルを用いて、前記目的変数yを算出することを特徴とする請求項5記載の目的変数算出方法。 In the case where the evaluation environment changes,
The importance weighted model is acquired in advance for each of the evaluation environments,
The objective variable y is calculated using the importance weighted model corresponding to the evaluation environment from which the evaluation data is acquired among the importance weighted models acquired in advance for each evaluation environment. The objective variable calculation method according to claim 5, wherein:
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