KR102039397B1 - Visual Question Answering Apparatus for Explaining Reasoning Process and Method Thereof - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 시각 질의 응답 모델에 복수의 영역 맵을 추가함으로써 정답뿐만 아니라 정답을 추론하는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서가 무엇인지 출력하고, 복수의 영역 특징을 결합하여 문장 생성 모델에 적용함으로써 이미지와 함께 정답이 아닌 객체에 관한 설명 문장을 출력할 수 있는 시각 질의 응답 장치 및 방법을 제공한다.According to the present exemplary embodiment, by adding a plurality of region maps to the visual question answer model, the selected regions and regions selected in the process of inferring the correct answer as well as the correct answer are output, and the plurality of region features are combined to the sentence generation model. The present invention provides a visual query answering apparatus and method capable of outputting a descriptive sentence about an object other than the correct answer with an image.

Description

추론 과정 설명이 가능한 시각 질의 응답 장치 및 방법 {Visual Question Answering Apparatus for Explaining Reasoning Process and Method Thereof}Visual Question Answering Apparatus for Explaining Reasoning Process and Method Thereof}

본 실시예가 속하는 기술 분야는 시각 질의 응답 장치 및 방법에 관한 것이다.The technical field to which this embodiment belongs is directed to an apparatus and method for visual query response.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the present embodiment and do not constitute a prior art.

설명 가능한 인공지능(Explainable Artificial Intelligence, EAI)은 최종사용자가 인공지능에 대해 이해할 수 있도록 여러 가지 정보를 제공하는 기술이다. 기존의 인공지능 기술은 최종 답만을 제공하기 때문에, 엔지니어 또는 사용자 입장에서 기계가 왜 이러한 답을 냈는지, 왜 다른 답은 안 되는지, 언제 예측에 실패하는지, 어떻게 해야 오류를 고칠 수 있는지 파악할 수 없는 문제가 있다. Explainable Artificial Intelligence (EAI) is a technology that provides end users with a wealth of information to understand artificial intelligence. Traditional AI technology provides only the final answer, so the engineer or user can't figure out why the machine gave this answer, why not the other answers, when the prediction fails, and how to fix the error. There is.

시각적 질문 응답(Visual Question Answering, VQA)은 이미지에 관한 다양한 시각적인 의미론적 수준의 질문으로부터 단어를 찾고 이미지의 중요한 영역을 찾아서 정답을 추론하는 기술이다. 시각적 질문 응답은 동일한 이미지에 대하여 다양한 시각적인 의미론적 수준의 질문을 요구한다. 예컨대, 질문은 이미지에 대하여 "물체가 무엇인지", "물체의 색상이 무엇인지", "물체의 개수" 등을 요구할 수 있다. 하지만, 기존의 시각적 질문 응답 역시 어떠한 방식으로 답을 도출했는지 설명할 수 없는 문제가 있다.Visual Question Answering (VQA) is a technique that infers correct answers by finding words from various visual semantic level questions about an image and finding important areas of the image. Visual question responses require questions at various visual semantic levels for the same image. For example, a question may ask for an image "what is the object", "what is the color of the object", "the number of objects", and the like. However, there is a problem that the existing visual question answer cannot explain how the answer is derived.

[논문] '심층학습을 이용한 시각적 질의응답 연구', 한국정보과학회 학술발표논문집, pp 989-991, 2017.12 [Thesis] 'Studying Visual Q & A using In-depth Learning', Journal of Korean Information Science Society, pp 989-991, 2017.12

본 발명의 실시예들은 시각 질의 응답(VQA) 모델에 복수의 영역 맵을 추가함으로써 정답뿐만 아니라 정답을 추론하는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서가 무엇인지 출력하고, 복수의 영역 맵을 결합하여 문장 생성 모델에 적용함으로써 이미지와 함께 정답이 아닌 객체에 관한 설명 문장을 출력하는 데 발명의 주된 목적이 있다.Embodiments of the present invention output a selection of regions and regions selected in the process of inferring not only a correct answer but also a correct answer by adding a plurality of region maps to a VQA model, and combining the plurality of region maps. The main purpose of the present invention is to output a descriptive sentence about an object that is not a correct answer together with an image by applying it to a sentence generation model.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects of the present invention may be further considered without departing from the following detailed description and effects thereof.

본 실시예의 일 측면에 의하면, 컴퓨팅 디바이스에 의한 시각 질의 응답 방법에 있어서, 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 단계, 및 상기 복수의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 단계를 포함하는 시각 질의 응답 방법을 제공한다.According to an aspect of the present embodiment, in a visual question answering method by a computing device, at least one region map is added between a plurality of layers of a correct answer inference model, and a question vector associated with an image based on the correct answer inference model is provided. Inferring a correct answer, and answering a descriptive question for inferring the correct answer using the plurality of area maps.

본 실시예의 다른 측면에 의하면, 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 정답 추론부, 및 상기 복수의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 정답 설명부를 포함하는 시각 질의 응답 장치를 제공한다.According to another aspect of the present embodiment, a correct answer inference unit for adding at least one region map between a plurality of layers of a correct answer inference model and infers a correct answer with respect to a question vector associated with an image based on the correct answer inference model, and the plurality of Provided is a visual question answering apparatus including a correct answer explanation unit for answering a descriptive question for inferring the correct answer using an area map of.

본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록되어 시각 질의 응답을 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 경우에, 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 단계, 및 상기 복수의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 단계를 포함한 동작들을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 제공한다.According to another aspect of this embodiment, a computer program for visual query response, which is recorded on a non-transitory computer readable medium containing computer program instructions executable by a processor, the computer program instructions being a computing device. When executed by at least one processor of, adding at least one region map between the plurality of layers of the correct inference model and inferring the correct answer for a question vector associated with the image based on the correct inference model; and Providing a computer program for performing operations including using the plurality of region maps to answer descriptive questions for inferring the correct answer.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 정답을 추론하는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서가 무엇인지 출력하고 이미지와 함께 정답이 아닌 객체에 관한 설명 문장을 출력할 수 있으므로, 엔지니어 또는 사용자 입장에서 기계학습 과정을 이해하고 학습 모델을 파인 튜닝(Fine Tuning)할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, in the process of inferring the correct answer, it is possible to output the selected regions and the order in which the regions are selected, and to output a descriptive sentence about an object other than the correct answer together with the image. It is effective for engineers or users to understand the machine learning process and fine tune the learning model.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification and the tentative effects expected by the technical features of the present invention are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 질의 응답 장치를 예시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 질의 응답 장치가 질문 유형에 따라 정답 추론 과정을 설명하는 것을 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 질의 응답 장치가 정답을 추론하는 과정을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 질의 응답 장치의 정답 추론 모델을 예시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 시각 질의 응답 장치의 게이트 순환 유닛을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 질의 응답 방법을 예시한 흐름도이다.
1 is a block diagram illustrating a visual query response device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of explaining a correct answer inference process according to a question type by a visual question answering apparatus according to an exemplary embodiment.
3 is a diagram illustrating a process of inferring a correct answer by a visual query response device according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a correct answer inference model of the visual query response device according to an embodiment of the present invention.
5 and 6 are diagrams illustrating a gate circulation unit of a visual query response device according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a visual query response method according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.Hereinafter, in the following description of the present invention, if it is determined that the subject matter of the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted and some embodiments of the present invention will be omitted. It will be described in detail with reference to the exemplary drawings.

도 1은 시각 질의 응답 장치를 예시한 블록도이고, 도 2는 시각 질의 응답 장치가 질문 유형에 따라 정답 추론 과정을 설명하는 것을 예시한 도면이다.1 is a block diagram illustrating a visual query response device, and FIG. 2 is a diagram illustrating a visual question answering device describing a correct answer inference process according to a question type.

도 1에 도시한 바와 같이, 시각 질의 응답 장치(100)는 정답 추론부(110) 및 정답 설명부(120)를 포함한다. 장치(100)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 1, the visual query response apparatus 100 includes a correct answer inference unit 110 and a correct answer description unit 120. The apparatus 100 may omit some of the various components illustrated by way of example in FIG. 1 or further include other components.

시각 질의 응답 장치(100)는 이미지에 관한 다양한 시각적인 의미론적 수준의 질문으로부터 단어를 찾고 이미지의 중요한 영역을 찾아서 정답을 추론하는 장치이다. 시각 질의 응답 장치(100)는 시각 질의 응답(VQA) 모델에 복수의 영역 맵을 추가함으로써 정답뿐만 아니라 정답을 추론하는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서가 무엇인지 출력한다. 시각 질의 응답 장치(100)는 복수의 영역 맵을 결합하여 문장 생성 모델에 적용함으로써 이미지와 함께 정답이 아닌 객체에 관한 설명 문장을 출력한다. The visual question answering apparatus 100 is a device for finding a word from various visual semantic level questions about an image, finding an important region of the image, and inferring a correct answer. The visual query response apparatus 100 outputs not only the correct answer but also the selected regions and the order in which the regions are selected in the process of inferring the correct answer by adding a plurality of region maps to the VQA model. The visual query response apparatus 100 combines a plurality of area maps and applies them to a sentence generation model to output a description sentence about an object that is not correct along with the image.

시각 질의 응답 장치(100)는 복수의 레이어로 네트워크를 구성한 정답 추론 모델을 이용하여 시각 특징을 추출한다. 정답 추론부(110)는 N 개의 레이어를 포함하는 특징 추출 모델(101)에 기반하여 이미지로부터 시각 특징을 추출한다. 여기서 N은 자연수이다. 특징 추출부(110)는 이미지 입력에 대해 컨볼루션(Convolution)과 풀링(Pooling) 연산을 반복하여 이미지 분류하는 CNN(Convolutional Neural Network) 모델을 설계하여 적용할 수 있다.The visual query response apparatus 100 extracts a visual feature using a correct answer reasoning model having a network composed of a plurality of layers. The correct reasoning unit 110 extracts the visual feature from the image based on the feature extraction model 101 including N layers. Where N is a natural number. The feature extractor 110 may design and apply a CNN (Convolutional Neural Network) model that classifies an image by repeating convolution and pooling operations on an image input.

정답 추론부(110)는 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론한다. 정답 추론부(120)는 최상위 풀링 레이어 뿐만 아니라 다른 상위 풀링 레이어의 특징으로부터 정답을 추론하며, 미리 정해진 정답 후보에 대하여 학습하는 방식으로 질문 벡터로부터 소프트맥스 분류기를 통해 정답을 산출한다.The correct answer inference unit 110 adds at least one region map between the plurality of layers of the correct answer inference model and infers the correct answer with respect to the question vector associated with the image based on the correct answer inference model. The correct answer inference unit 120 infers the correct answer from features of not only the highest pooling layer but also other higher pooling layers, and calculates the correct answer from the question vector through a softmax classifier in a manner of learning about a predetermined answer candidate.

정답 추론부(110)는 N 개의 레이어를 포함하는 정답 추론 모델에 대하여, N-K 번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징을 추출하고 N-K 번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징 및 질문 벡터를 기반으로 학습한다. K는 N보다 작은 자연수이다. 정답 추론부(110)는 이미지를 복수의 조각으로 분할하고 N-K 번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하도록 정답을 추론하는 데 필요한 영역을 예측하기 위한 K 개의 영역 맵을 생성한다.The correct answer inference unit 110 extracts a visual feature corresponding to the NKth layer to the Nth layer, respectively, for the correct answer inference model including the N layers, and corresponds to the NKth layer to the Nth layer, respectively. Learn based on visual features and question vectors. K is a natural number smaller than N. The correct answer inference unit 110 generates K region maps for dividing an image into a plurality of pieces and predicting an area required to infer a correct answer to correspond to the N-Kth layer to the Nth layer, respectively.

정답 설명부(120)는 적어도 하나의 영역 맵을 이용하여 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답한다. The correct answer description unit 120 responds to a descriptive question for inferring a correct answer using at least one area map.

도 2를 참조하면, 설명 가능한 질문은 (i) 정답이 이미지에서 어디에 위치하는지에 관한 제1 질문(Q1), (ii) 정답이 추론되는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서에 관한 제2 질문(Q2), (iii) 이미지에서 정답이 아닌 객체 영역이 정답에 해당하지 않는 이유에 관한 제3 질문(Q3), 또는 이들의 조합에 관한 질문일 수 있다.Referring to FIG. 2, the descriptive question is: (i) a first question (Q1) of where the correct answer is located in the image, (ii) a second area of the selected regions and the order in which the regions are selected in the course of deduction Question Q2, (iii) the third question Q3 regarding why the object region other than the correct answer in the image does not correspond to the correct answer, or a question about a combination thereof.

시각 질의 응답 장치(200) 또는 정답 설명부(120)는 제1 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 최종 레이어에 대응하는 시각 특징에 영역 맵을 반영하여 이미지에서 정답의 위치(211)를 표시한다. The visual question answering apparatus 200 or the correct answer description unit 120 displays the location 211 of the correct answer in the image by reflecting an area map on the visual feature corresponding to the final layer among the plurality of layers with respect to the first question.

시각 질의 응답 장치(200) 또는 정답 설명부(120)는 제2 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들(221, 222, 223)을 이미지에서 순서대로 표시한다.The visual question answering apparatus 200 or the correct answer explaining unit 120 may include the region features 221, 222, and 223 respectively reflecting a plurality of region maps to a plurality of visual features corresponding to some layers among the plurality of layers with respect to the second question. ) In the image order.

시각 질의 응답 장치(200) 또는 정답 설명부(120)는 제3 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 게이트 순환 유닛(Gated Recurrent Unit, GRU)에 입력하여 대답 문장을 생성한다.The visual question answering apparatus 200 or the correct answer explaining unit 120 may include a gate recurrent unit that includes a region feature in which a plurality of region maps are respectively applied to a plurality of visual features corresponding to some layers among the plurality of layers with respect to the third question. Unit, GRU) to generate the answer sentence.

이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여, 시각 질의 응답 장치가 정답을 추론하는 과정을 설명하고, 질문 생성 모델, 정답 추론 모델을 설명하기로 한다.Hereinafter, a process of inferring a correct answer by the visual question answering apparatus will be described with reference to FIGS. 3 and 4, and a question generation model and a correct answer inference model will be described.

시각 질의 응답 장치(100)는 질문 생성 모델(330)을 기반으로 질문 벡터를 생성한다. 질문 벡터는 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM) 구조의 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)을 기반으로 질문을 인코딩하여 생성되며 의미론적 관계 정보를 포함한다. The visual query response apparatus 100 generates a question vector based on the question generation model 330. The question vector is generated by encoding a question based on a Recurrent Neural Network (RNN) of a Long Short Term Memory (LSTM) structure and includes semantic relationship information.

여기서 RNN은 문장과 같이 연속성을 지니고 앞뒤의 순서가 중요한 패턴을 표현하고 학습하는 데 유용한 신경망이고, LSTM 모델은 문장으로 된 질문을 인코딩을 위해 사용된다. LSTM은 질문이 주어지면 질문을 분석하고 최종 질문 벡터(Vq)를 생성한다. 최종 질문 벡터는 정답 추론 모델(310)의 레이어로 전송된다. Here, RNN is a neural network useful for expressing and learning patterns that have a continuity like the sentence and the order before and after, and the LSTM model is used for encoding the sentence question. LSTM analyzes the question and generates the final question vector (Vq) given the question. The final question vector is sent to the layer of the correct answer inference model 310.

RNN은 은닉층의 결과가 다시 같은 은닉층의 입력으로 들어가도록 연결된 루프가 있고, 과거의 데이터가 미래에 영향을 주는 구조를 갖는다. 즉, RNN은 히든 노드가 방향을 가진 엣지로 연결되어 순환구조를 이룬다. The RNN has a loop that connects the result of the hidden layer back into the input of the same hidden layer, and has a structure in which past data affects the future. In other words, the RNN forms a circular structure in which hidden nodes are connected to edges having directions.

LSTM 모델은 은닉층에 여러 개의 게이트가 연결된 셀을 추가한 구조이다. 은닉 층은 입력 게이트(Input Gate), 출력 게이트(Output Gate), 포겟 게이트(Forget Gate)를 포함하는 메모리 블록(Memory Block)을 갖는다. 포겟 게이트는 과거 정보를 잊기를 위한 게이트이고, 입력 게이트는 현재 정보를 기억하기 위한 게이트이다. 게이트는 각각 세기 및 방향을 가진다. 셀은 컨베이어 벨트 역할을 하고, 상태가 오래 경과하더라도 그래디언트가 비교적 전파를 유지할 수 있다.The LSTM model adds cells with multiple gates connected to the hidden layer. The hidden layer has a memory block including an input gate, an output gate, and a forge gate. The forge gate is a gate for forgetting past information, and the input gate is a gate for storing present information. The gates each have an intensity and a direction. The cell acts as a conveyor belt, and the gradient can keep propagating relatively even over time.

정답 추론 모델(310)은 기 설정된 크기를 갖는 이미지를 입력으로 하고, 시각 특징을 출력으로 하는 컨볼루션 신경망(Convolutional Neural Network, CNN) 기반의 레이어를 포함한다.The correct inference model 310 includes an image based on a convolutional neural network (CNN) that takes an image having a predetermined size as an input and outputs a visual feature.

정답 추론 모델(310)은 하나 이상의 레이어에서 컨볼루션 연산자를 통해 특징을 추출하여 특징 맵(Feature map)을 생성한다. 하나 이상의 레이어의 노드들은 네트워크로 연결된다. 특징 추출 모델은 추출한 특징을 다른 레이어에 전달하고, 서브샘플링을 통해 추출한 특징을 통합하여 공간적 차원을 축소시키는 과정을 수행한다. 레이어는 파라미터를 포함할 수 있고, 레이어의 파라미터는 학습가능한 필터 집합을 포함한다. 파라미터는 노드 간의 가중치 및/또는 바이어스를 포함한다. 정답 추론 모델(310)은 복수의 파라미터를 학습하며, 일부 파라미터는 공유될 수 있다. 정답 추론 모델(310)은 소프트맥스(Softmax) 함수 및 손실 함수를 포함할 수 있다. The correct inference model 310 generates a feature map by extracting a feature through a convolution operator in one or more layers. Nodes of one or more layers are networked. The feature extraction model delivers the extracted features to other layers and integrates the features extracted through subsampling to reduce the spatial dimension. The layer may include a parameter, and the parameter of the layer includes a set of learnable filters. The parameters include weights and / or biases between nodes. The correct inference model 310 learns a plurality of parameters, some of which may be shared. The correct answer inference model 310 may include a Softmax function and a loss function.

정답 추론 모델(310)의 풀링 레이어 중에서 상위 풀링 레이어들을 사용하여 영역 특징들을 생성한다. 영역 특징들은 질문 벡터를 기반으로 정답을 추론하는 데 필요한 영역을 예측하기 위한 복수의 영역 맵으로부터 산출되며, 예측 영역이 적용된 특징을 갖는다. 영역 특징들은 예측 영역과 풀링 레이어의 시각 특징 간의 가중 합(Weighted Sum)을 이용해 산출될 수 있다..Region features are generated using higher pooling layers among the pooling layers of the correct inference model 310. The region features are calculated from a plurality of region maps for predicting the region required to infer the correct answer based on the question vector, and have a feature to which the prediction region is applied. The region features may be calculated using a weighted sum between the prediction region and the visual features of the pooling layer.

정답 설명 모델(320)은 정답 추론 과정에서 단계별로 기억한 각 층의 attention 결과(301, 302, 303)를 사용자에게 보여주는 방식으로 추론 과정을 설명할 수 있다.The correct answer explanation model 320 may describe the reasoning process by displaying the attention results 301, 302, and 303 of each floor memorized in the correct answer reasoning process to the user.

도 4를 참조하면, 정답 추론 모델(310)은 N 개의 레이어 중에서 일부 레이어를 단계별로 기억 학습하며, N-K 번째의 레이어부터 N 번째의 레이어까지 수용 영역(Reception Field)의 크기를 순차적으로 감소시켜 적용한다.Referring to FIG. 4, the correct answer inference model 310 memorizes and learns some of the N layers step by step, and sequentially decreases the size of a reception field from the NK th layer to the N th layer. do.

소프트 영역(Soft Attention)은 문제 추론의 정확도 향상을 위해 소프트맥스 분류기(Softmax Classifier) 등 추가적인 서브식별(Sub-Recognition) 유닛을 추가하여 이미지 등에서 추론할 위치를 함께 예측할 수 있도록 학습한 기술이다. 정답 설명부는 attribute detection을 위해 이미지를 m개 조각(영역)(m1xm2)으로 나누어 정답 추론에 가장 유리한 영역을 소프트맥스 분류기를 통해 검출할 수 있다. 즉, 분할 이미지에서 후보 영역을 검출한다. 0 내지 1 스케일로 표현될 m차원 벡터를 영역 맵(PI)이라고 칭하며, 수학식 1과 같이 계산된다. 조각의 크기 및 벡터의 크기는 예시일 뿐이며 이에 한정되는 것은 아니고 구현되는 설계에 따라 적합한 수치가 사용될 수 있다.Soft Attention adds additional sub-recognition units such as Softmax Classifier to improve the accuracy of problem inference. The correct answer descriptor divides the image into m pieces (regions) (m1xm2) for attribute detection and detects the most advantageous region for the correct answer inference through the softmax classifier. That is, the candidate region is detected in the segmented image. The m-dimensional vector to be expressed on a 0 to 1 scale is called an area map P I , and is calculated as in Equation 1. The size of the fragment and the size of the vector are exemplary only, and are not limited thereto. Suitable figures may be used depending on the design implemented.

정답 추론 모델은 pre-train된 초기값을 갖고 학습을 시작한다. 정답 추론 모델의 각 층 세그먼트를 {F1, F2, ..., Fn-1, Fn}으로 칭하고, Fn-2, Fn-1, Fn만을 학습 가능한 층으로 설정한 후 나머지는 고정시킨다. 이에 따른 attended feature들은 수학식 1과 같이 정의된다.The answer inference model starts learning with pre-trained initial values. Each layer segment of the correct inference model is called {F1, F2, ..., Fn-1, Fn}, and only Fn-2, Fn-1, Fn is set as a learnable layer and the rest is fixed. The attended features according to this are defined as in Equation 1.

Figure 112018010536930-pat00001
Figure 112018010536930-pat00001

영역 맵(Pl)은 시각 특징(Fl)과 질문 벡터(vQ)에 가중치(W)를 곱한 크로네커 곱에 관한 시그모이드 함수를 이용하여 산출된다.

Figure 112018010536930-pat00002
는 행렬과 벡터의 곱 또는 크로네커 곱을 나타내고, W는 가중치를 의미한다. 영역 특징은 영역 맵과 시각 특징을 곱하여 산출된다.The area map P l is calculated using a sigmoid function on the Kronecker product of the visual feature F l and the question vector v Q multiplied by the weight W.
Figure 112018010536930-pat00002
Denotes a product of a matrix and a vector or a Kronecker product, and W denotes a weight. The region feature is calculated by multiplying the region map and the visual feature.

시각 질의 응답 장치(100)는

Figure 112018010536930-pat00003
을 각 출력 attention으로 사용한다. The visual query response device 100
Figure 112018010536930-pat00003
Is used for each output attention.

사용자에게 설명 가능한 질문은 총 3가지 타입이 있다. 설명 가능한 질문은 (i) 그 정답이 어디 있는지, (ii) reasoning process가 무엇인지, (iii) 그림 입력과 함께 왜 그 영역은 정답이 되지 않는지에 관한 질문으로 구분된다.There are three types of questions that can be explained to the user. Possible questions can be divided into (i) where the answer is, (ii) what the reasoning process is, and (iii) why the area is not the correct answer, along with the picture input.

사용자가 제2 질문인 reasoning process를 물을 경우에 시각 질의 응답 장치(100)는 해당 attention들을 순서대로 출력한다.When the user asks the reasoning process which is the second question, the visual query answering apparatus 100 outputs the corresponding attentions in order.

이하에서는 도 5 및 도 6을 참조하여, 시각 질의 응답 장치가 게이트 순환 유닛을 이용하여 대답 문장을 생성하는 동작을 설명하기로 한다.Hereinafter, referring to FIGS. 5 and 6, an operation of generating an answer sentence by using the gate circulation unit will be described.

사용자가 그림과 함께 제3 질문을 입력할 경우에, 시각 질의 응답 장치는 GRU(gated recurrent unit)을 이용하여 대답 문장을 생성한다. 시각 질의 응답 장치는 <end> 마크가 나올 때까지 GRU을 통해 반복적으로 단어를 생성한다. t번째 단어는 수학식 2를 통해 출력하게 된다.When the user enters a third question with a picture, the visual question answering device generates a reply sentence using a gated recurrent unit (GRU). The visual query answering apparatus generates words repeatedly through the GRU until the < end > mark appears. The t-th word is output through Equation 2.

Figure 112018010536930-pat00004
Figure 112018010536930-pat00004

맨 처음 word1을 위해서는 이미지 학습 모델(예컨대, CNN 등)을 통과시켜 얻을 수 있는 특징벡터를 사용하고, wordt는 t번째로 출력될 단어에 해당하는 워드벡터이다. 이 단어들을 <end>마크가 나올 때까지 모아 합치면 대답 문장이 된다. 즉 GRU식에 기존에 학습했던 attention특징

Figure 112018010536930-pat00005
을 concatenation해서 사용하므로, 이들을 활용한 설명에 관한 문장 출력이 가능하다.For the first word 1 , a feature vector obtained by passing through an image learning model (eg, CNN, etc.) is used, and word t is a word vector corresponding to the word to be output t. Collect these words until you see the <end> mark and combine them into the answer sentence. That is, attention feature that was previously learned in GRU expression
Figure 112018010536930-pat00005
Can be used by concatenation, so that the sentence can be printed about the description using them.

도 6에서는 각 GRU 셀이 도시되어 있고, rt는 GRU에서 기존 셀 정보를 얼마나 기억하고 있을지 결정하는 가중치 역할을 하고, zt는 GRU에서 입력과 출력을 어느 정도로 제한할 지 결정하는 가중치 역할을 한다. 즉, GRU에 각 attended 특징들이 추가로 입력되어 concatenation됨으로써 이들을 고려한 문장을 생성할 수 있다.In FIG. 6, each GRU cell is shown, r t serves as a weight to determine how much memory information is stored in the GRU, and z t serves as a weight to determine how much to limit the input and output in the GRU. do. That is, each attended feature may be additionally inputted to the GRU and concatenation to generate a sentence in consideration of them.

시각 질의 응답 장치는 수학식 3을 이용하여 최종 정답을 추론한다.The visual question answering apparatus infers the last correct answer using Equation (3).

Figure 112018010536930-pat00006
Figure 112018010536930-pat00006

추론 벡터(Inference Vector) u는 최종 레이어에 대응하는 영역 특징과 질문 벡터 vQ에 가중치를 곱한 아다마르 곱에 관한 쌍곡 탄젠트 함수를 이용하여 산출된다.

Figure 112018010536930-pat00007
는 아다마르 곱(Hadamard Product)을 나타낸다.
Figure 112018010536930-pat00008
는 성분 곱(Element-Wise Production)을 의미한다. The inference vector u is computed using the hyperbolic tangent function for the Hadamard product of the region feature corresponding to the final layer and the question vector v Q multiplied by the weight.
Figure 112018010536930-pat00007
Represents the Hadamard Product.
Figure 112018010536930-pat00008
Means element-wise production.

정답 추론 모델은 벡터 u로부터 최종 정답을 소프트맥스 분류기를 통해 구한다. 소프트맥스 분류기는 신경망에서 일반적으로 사용되는 선형 분류기(Linear Classifier)로, 소프트맥스 함수(Softmax Function)를 이용해 손실(Loss)를 구하는 형태의 분류기이다. 미리 정답후보가 될 복수의 단어를 정해놓고, 이 중에서 정답을 추출하도록 학습한다.The correct answer inference model obtains the final correct answer from the vector u through the Softmax classifier. Softmax classifier is a linear classifier commonly used in neural networks. It is a classifier that calculates the loss using Softmax function. Set a plurality of words to be correct candidates in advance, and learn to extract the correct answers from them.

시각 질의 응답 장치에 포함된 구성요소들이 도 1 및 도 2에서는 분리되어 도시되어 있으나, 복수의 구성요소들은 상호 결합되어 적어도 하나의 모듈로 구현될 수 있다. 구성요소들은 장치 내부의 소프트웨어적인 모듈 또는 하드웨어적인 모듈을 연결하는 통신 경로에 연결되어 상호 간에 유기적으로 동작한다. 이러한 구성요소들은 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 이용하여 통신한다.Although components included in the visual query response apparatus are separately illustrated in FIGS. 1 and 2, the plurality of components may be combined with each other and implemented as at least one module. The components are connected to the communication path connecting the software module or the hardware module inside the device and operate organically with each other. These components communicate using one or more communication buses or signal lines.

시각 질의 응답 장치는 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합에 의해 로직회로 내에서 구현될 수 있고, 범용 또는 특정 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수도 있다. 장치는 고정배선형(Hardwired) 기기, 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA), 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC) 등을 이용하여 구현될 수 있다. 또한, 장치는 하나 이상의 프로세서 및 컨트롤러를 포함한 시스템온칩(System on Chip, SoC)으로 구현될 수 있다.The visual query answering apparatus may be implemented in logic circuitry by hardware, firmware, software, or a combination thereof, or may be implemented using a general purpose or special purpose computer. The device may be implemented using a hardwired device, a field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like. In addition, the device may be implemented as a System on Chip (SoC) including one or more processors and controllers.

시각 질의 응답 장치는 하드웨어적 요소가 마련된 컴퓨팅 디바이스에 소프트웨어, 하드웨어, 또는 이들의 조합하는 형태로 탑재될 수 있다. 컴퓨팅 디바이스는 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신장치, 프로그램을 실행하기 위한 데이터를 저장하는 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 명령하기 위한 마이크로프로세서 등을 전부 또는 일부 포함한 다양한 장치를 의미할 수 있다.The visual query response apparatus may be mounted in a computing device provided with hardware elements in the form of software, hardware, or a combination thereof. The computing device includes various or all communication devices such as a communication modem for performing communication with various devices or wired and wireless communication networks, a memory for storing data for executing a program, a microprocessor for executing and operating a program, and the like. It can mean a device.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 질의 응답 방법을 예시한 흐름도이다. 시각 질의 응답 방법은 컴퓨팅 디바이스 또는 시각 질의 응답 장치에 의하여 수행될 수 있으며, 시각 질의 응답 장치가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a visual query response method according to another embodiment of the present invention. The visual question answering method may be performed by a computing device or a visual question answering device, and a detailed description of the operation performed by the visual question answering device and a duplicate description thereof will be omitted.

단계 S710에서 컴퓨팅 디바이스는 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론한다.In operation S710, the computing device adds at least one region map between the plurality of layers of the correct answer inference model, and infers the correct answer with respect to the question vector associated with the image based on the correct answer inference model.

정답 추론 모델은 N(N은 자연수) 개의 레이어를 포함하며, N-K (K는 N보다 작은 자연수)번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징을 추출한다. 정답 추론 모델은 N-K 번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징 및 상기 질문 벡터를 기반으로 학습한다. 정답 추론 모델은 이미지를 복수의 조각으로 분할하고 N-K 번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하도록 정답을 추론하는 데 필요한 영역을 예측하기 위한 K 개의 영역 맵을 생성한다.The correct inference model includes N (N is a natural number) layers, and extracts visual features corresponding to N-K (K is a natural number less than N) th layer to the N th layer, respectively. The correct answer inference model learns based on the visual feature and the question vector corresponding to the N-K th layer to the N th layer, respectively. The correct inference model generates K region maps for dividing the image into a plurality of pieces and predicting an area necessary to infer the correct answer to correspond to the N-Kth layer to the Nth layer, respectively.

정답 추론 모델은 N 개의 레이어 중에서 일부 레이어를 단계별로 기억 학습하며, N-K 번째의 레이어부터 N 번째의 레이어까지 수용 영역(Reception Field)의 크기를 순차적으로 감소시켜 적용한다.The corrective reasoning model performs a memory-learning of some of the N layers step by step, and sequentially decreases the size of the reception field from the N-K th layer to the N th layer.

질문 벡터는 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM) 구조의 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)을 기반으로 질문을 인코딩하여 생성되며 의미론적 관계 정보를 포함한다.The question vector is generated by encoding a question based on a Recurrent Neural Network (RNN) of a Long Short Term Memory (LSTM) structure and includes semantic relationship information.

단계 S720에서 컴퓨팅 디바이스는 적어도 하나의 영역 맵을 이용하여 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답한다.In operation S720, the computing device responds to the descriptive question for inferring the correct answer using the at least one area map.

설명 가능한 질문은 (i) 정답이 이미지에서 어디에 위치하는지에 관한 제1 질문, (ii) 정답이 추론되는 과정에서 선택된 영역들 및 영역들이 선택된 순서에 관한 제2 질문, (iii) 이미지에서 상기 정답이 아닌 객체 영역이 정답에 해당하지 않는 이유에 관한 제3 질문, 또는 이들의 조합에 관한 것이다.The descriptive question is (i) a first question about where the correct answer is located in the image, (ii) a second question about the regions selected in the process of deriving the correct answer and the order in which the regions are selected, and (iii) the correct answer in the image. This question relates to a third question, or a combination, of why a non-object region is not the correct answer.

설명 가능한 질문에 응답하는 단계(S720)는 제1 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 최종 레이어에 대응하는 시각 특징에 상기 영역 맵을 반영하여 상기 이미지에서 상기 정답의 위치를 표시한다.In response to the question that can be described (S720), the location of the correct answer is displayed in the image by reflecting the area map on the visual feature corresponding to the final layer among the plurality of layers.

설명 가능한 질문에 응답하는 단계(S720)는 제2 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 상기 이미지에서 순서대로 표시한다.Responding to the descriptive question (S720) displays area features in which the plurality of area maps are respectively reflected in the plurality of visual features corresponding to some of the plurality of layers with respect to the second question in the image.

설명 가능한 질문에 응답하는 단계(S720)는 제3 질문에 대하여 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 게이트 순환 유닛(Gated Recurrent Unit, GRU)에 입력하여 대답 문장을 생성한다.In response to the question that can be described (S720), the gate features include a gated recurrent unit (GRU) for region features in which a plurality of region maps are respectively applied to a plurality of visual features corresponding to some layers among the plurality of layers. Type in to generate the answer sentence.

본 실시예들에 따르면, 각 층의 출력 영역(attention)은 낮은 층에서부터, 큰 수용 영역(receptive field)를 사용하여 영역(attention) 생성을 순차적으로 진행하였기 때문에 추가적인 학습자료를 사용하지 않고도 넓은 영역에서 좁은 영역으로 영역(attention)을 좁혀가는 자연스러운 추론이 가능하다. 각 층의 영역(attention) 결과(Pl)를 사용자에게 보여줌으로써, 그 추론 과정을 설명하는 방식으로 사용자에게 설명이 가능하다. 정답 추론 모델이 추론 과정을 단계별로 기억하고 있기 때문에, 그림과 함께 질문이 입력되어도 그 단계를 바탕으로 사용자에게 설명이 가능한 장점이 있다.According to the present embodiments, the output area of each layer is a large area without using additional learning materials since the generation of the areas is sequentially performed using a large reception area from a lower layer. It is possible to make natural inference that narrows the attention to the narrow area at. By showing the attention result P l of each layer to the user, it can be explained to the user in a way that explains the reasoning process. Answer The reasoning model remembers the reasoning process step by step, so even if a question is entered along with a picture, there is an advantage that can be explained to the user based on that step.

도 7에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 7에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이다.Although each process is described as being sequentially executed in FIG. 7, this is merely an example, and a person skilled in the art may change the order described in FIG. 7 without departing from the essential characteristics of the exemplary embodiment of the present invention. It may be possible to apply various modifications and variations, or to execute one or more processes in parallel or to add other processes.

본 실시예들에 따른 동작은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 실행을 위해 프로세서에 명령어를 제공하는 데 참여한 임의의 매체를 나타낸다. 컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 자기 매체, 광기록 매체, 메모리 등이 있을 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다. 본 실시예를 구현하기 위한 기능적인(Functional) 프로그램, 코드, 및 코드 세그먼트들은 본 실시예가 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다.The operations according to the embodiments may be implemented in the form of program instructions that may be executed by various computer means and may be recorded in a computer readable medium. Computer-readable media refers to any medium that participates in providing instructions to a processor for execution. Computer-readable media can include program instructions, data files, data structures, or a combination thereof. For example, there may be a magnetic medium, an optical recording medium, a memory, and the like. The computer program may be distributed over networked computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. Functional programs, codes, and code segments for implementing the present embodiment may be easily inferred by programmers in the art to which the present embodiment belongs.

본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present embodiments are for describing the technical idea of the present embodiment, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.

100, 200: 시각 질의 응답 장치
110, 310: 정답 추론부
120, 320: 정답 설명부
330: 질문 생성 모델
100, 200: visual question and answer device
110, 310: Answer Inference
120, 320: Answer explanation
330: question generation model

Claims (15)

시각 질의 응답 장치에 의한 시각 질의 응답 방법에 있어서,
정답 추론부에 의해 정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 단계; 및
정답 설명부에 의해 상기 적어도 하나의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 단계를 포함하며,
상기 설명 가능한 질문은 (i) 상기 정답이 상기 이미지에서 어디에 위치하는지에 관한 제1 질문, (ii) 상기 정답이 추론되는 과정에서 선택된 영역들 및 상기 영역들이 선택된 순서에 관한 제2 질문, (iii) 상기 이미지에서 상기 정답이 아닌 객체 영역이 상기 정답에 해당하지 않는 이유에 관한 제3 질문, 또는 이들의 조합에 관한 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
In the visual question answering method by the visual question answering device,
Adding at least one region map between the plurality of layers of the correct answer inference model by the correct reasoning unit, and inferring the correct answer with respect to the question vector associated with the image based on the correct answer reasoning model; And
Answering, by a correct answer descriptor, a descriptive question for inferring the correct answer using the at least one area map,
The descriptive question may be (i) a first question where the correct answer is located in the image, (ii) a second question about the regions selected in the process of deriving the correct answer and the order in which the regions are selected, (iii And a third question regarding a reason why the object region other than the correct answer in the image does not correspond to the correct answer, or a combination thereof.
제1항에 있어서,
상기 정답 추론 모델은 N(상기 N은 자연수) 개의 레이어를 포함하며, N-K (상기 K는 상기 N보다 작은 자연수)번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징을 추출하고 상기 N-K 번째의 레이어 내지 상기 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징 및 상기 질문 벡터를 기반으로 학습하여, 상기 이미지를 복수의 조각으로 분할하고 상기 N-K 번째의 레이어 내지 상기 N 번째의 레이어에 각각 대응하도록 상기 정답을 추론하는 데 필요한 영역을 예측하기 위한 K 개의 영역 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 1,
The correct answer inference model includes N layers (where N is a natural number), and extracts visual features corresponding to layers NK (the K is a natural number less than N) to Nth layers, respectively. The image is divided into a plurality of pieces by learning based on the visual feature and the question vector respectively corresponding to the layer to the Nth layer, and the correct answer is arranged to correspond to the NKth to Nth layers, respectively. And generating K region maps for predicting the regions required for inference.
제2항에 있어서,
상기 정답 추론 모델은 상기 N 개의 레이어 중에서 일부 레이어를 단계별로 기억 학습하며, 상기 N-K 번째의 레이어부터 상기 N 번째의 레이어까지 수용 영역(Reception Field)의 크기를 순차적으로 감소시켜 적용하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 2,
The correct answer inference model is a memory learning step by step of some layers of the N layer, characterized in that to sequentially reduce the size of the (Reception Field) from the NK th layer to the N th layer How to answer visual questions.
제1항에 있어서,
상기 질문 벡터는 장단기 메모리(Long Short Term Memory, LSTM) 구조의 순환신경망(Recurrent Neural Network, RNN)을 기반으로 질문을 인코딩하여 생성되며 의미론적 관계 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 1,
The question vector is generated by encoding a question based on a recurrent neural network (RNN) of a long short term memory (LSTM) structure and includes semantic relationship information.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 설명 가능한 질문에 응답하는 단계는,
상기 제1 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 최종 레이어에 대응하는 시각 특징에 상기 영역 맵을 반영하여 상기 이미지에서 상기 정답의 위치를 표시하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 1,
Responding to the descriptive question may include:
And displaying the location of the correct answer in the image by reflecting the area map on a visual feature corresponding to a final layer among the plurality of layers with respect to the first question.
제1항에 있어서,
상기 설명 가능한 질문에 응답하는 단계는,
상기 제2 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 상기 이미지에서 순서대로 표시하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 1,
Responding to the descriptive question may include:
And answering the second question in order to display, in the image, region features reflecting a plurality of region maps in a plurality of visual features corresponding to some layers of the plurality of layers.
제1항에 있어서,
상기 설명 가능한 질문에 응답하는 단계는,
상기 제3 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 게이트 순환 유닛(Gated Recurrent Unit, GRU)에 입력하여 대답 문장을 생성하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 방법.
The method of claim 1,
Responding to the descriptive question may include:
Generating an answer sentence by inputting region features reflecting a plurality of region maps to a plurality of visual features corresponding to some layers of the plurality of layers, respectively, to the gated recurrent unit (GRU) for the third question. Visual question and answer method characterized.
정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 정답 추론부; 및
상기 적어도 하나의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 정답 설명부를 포함하며,
상기 설명 가능한 질문은 (i) 상기 정답이 상기 이미지에서 어디에 위치하는지에 관한 제1 질문, (ii) 상기 정답이 추론되는 과정에서 선택된 영역들 및 상기 영역들이 선택된 순서에 관한 제2 질문, (iii) 상기 이미지에서 상기 정답이 아닌 객체 영역이 상기 정답에 해당하지 않는 이유에 관한 제3 질문, 또는 이들의 조합에 관한 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 장치.
A correct answer inference unit that adds at least one region map between a plurality of layers of a correct inference model and infers a correct answer to a question vector associated with an image based on the correct inference model; And
A correct answer descriptor for answering an explanatory question for inferring the correct answer using the at least one area map,
The descriptive question may be (i) a first question where the correct answer is located in the image, (ii) a second question about the regions selected in the process of deriving the correct answer and the order in which the regions are selected, (iii And a third question regarding a reason why the object region other than the correct answer in the image does not correspond to the correct answer, or a combination thereof.
제9항에 있어서,
상기 정답 추론 모델은 N(상기 N은 자연수) 개의 레이어를 포함하며, N-K (상기 K는 상기 N보다 작은 자연수)번째의 레이어 내지 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징을 추출하고 상기 N-K 번째의 레이어 내지 상기 N 번째의 레이어에 각각 대응하는 시각 특징 및 상기 질문 벡터를 기반으로 학습하여, 상기 이미지를 복수의 조각으로 분할하고 상기 N-K 번째의 레이어 내지 상기 N 번째의 레이어에 각각 대응하도록 상기 정답을 추론하는 데 필요한 영역을 예측하기 위한 K 개의 영역 맵을 생성하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 장치.
The method of claim 9,
The correct answer inference model includes N layers (where N is a natural number), and extracts visual features corresponding to layers NK (the K is a natural number less than N) to Nth layers, respectively. The image is divided into a plurality of pieces by learning based on the visual feature and the question vector respectively corresponding to the layer to the Nth layer, and the correct answer is arranged to correspond to the NKth to Nth layers, respectively. And generating K area maps for predicting an area required for inference.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 정답 설명부는,
상기 제1 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 최종 레이어에 대응하는 시각 특징에 상기 영역 맵을 반영하여 상기 이미지에서 상기 정답의 위치를 표시하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 장치.
The method of claim 9,
The correct answer explanation section,
And answering the first question to display the location of the correct answer in the image by reflecting the area map on a visual feature corresponding to a final layer among the plurality of layers.
제9항에 있어서,
상기 정답 설명부는,
상기 제2 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 상기 이미지에서 순서대로 표시하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 장치.
The method of claim 9,
The correct answer explanation section,
And answering the second question in order to display, in the image, region features reflecting a plurality of region maps on a plurality of visual features corresponding to some layers of the plurality of layers.
제9항에 있어서,
상기 정답 설명부는,
상기 제3 질문에 대하여 상기 복수의 레이어 중에서 일부 레이어에 대응하는 복수의 시각 특징에 복수의 영역 맵을 각각 반영한 영역 특징들을 게이트 순환 유닛(Gated Recurrent Unit, GRU)에 입력하여 대답 문장을 생성하는 것을 특징으로 하는 시각 질의 응답 장치.
The method of claim 9,
The correct answer explanation section,
Generating an answer sentence by inputting region features reflecting a plurality of region maps to a plurality of visual features corresponding to some layers of the plurality of layers, respectively, to the gated recurrent unit (GRU) for the third question. Visual question answering device characterized in.
프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록되어 시각 질의 응답을 위한 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램 명령어들이 컴퓨팅 디바이스의 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행되는 경우에,
정답 추론 모델의 복수의 레이어 사이에 적어도 하나의 영역 맵을 추가하고 상기 정답 추론 모델을 기반으로 이미지와 관련된 질문 벡터에 대하여 정답을 추론하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 영역 맵을 이용하여 상기 정답을 추론하기 위한 설명 가능한 질문에 응답하는 단계를 포함한 동작들을 수행하며,
상기 설명 가능한 질문은 (i) 상기 정답이 상기 이미지에서 어디에 위치하는지에 관한 제1 질문, (ii) 상기 정답이 추론되는 과정에서 선택된 영역들 및 상기 영역들이 선택된 순서에 관한 제2 질문, (iii) 상기 이미지에서 상기 정답이 아닌 객체 영역이 상기 정답에 해당하지 않는 이유에 관한 제3 질문, 또는 이들의 조합에 관한 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
A computer program recorded on a non-transitory computer readable medium containing computer program instructions executable by a processor, wherein the computer program instructions are executed by at least one processor of the computing device. If the,
Adding at least one region map between the plurality of layers of the correct inference model and inferring the correct answer for the question vector associated with the image based on the correct inference model; And
Perform operations including using the at least one area map to respond to a descriptive question for inferring the correct answer,
The descriptive question may be (i) a first question where the correct answer is located in the image, (ii) a second question about the regions selected in the process of deriving the correct answer and the order in which the regions are selected, (iii 3) a third question regarding why an object region other than the correct answer in the image does not correspond to the correct answer, or a combination thereof.
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