JP2010224481A - Device for detection of similar section - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、類似区間検出装置のしきい値の最適化に関する。 The present invention relates to optimization of a threshold value of a similar section detection device.
例えば、異なる日に放送された同じ番組の2つの映像の時系列信号から類似区間を検出することによって、映像にインデックスを付加して視聴を容易にする技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。類似区間とは連続する類似位置の集合である。映像などの2つの時系列信号から類似区間を探索することを部分信号探索という。部分信号探索では、時系列信号X上に探索窓Wxを設定すると共に時系列信号Y上に探索窓Wyを設定し、探索窓Wx内の信号と探索窓Wy内の信号とを照合する際に、探索窓Wxと探索窓Wyの間で類似度を算出し、類似度が探索しきい値θを上回る場合に、探索窓Wx内の信号と探索窓Wy内の信号とが類似すると判定して、類似区間を探索する方法がある。しかし、このような探索をしらみつぶしに行うと処理量が膨大になる。このため、近年では類似度が探索しきい値θを明らかに下回る位置での照合を省略して、探索を高速化する方法が提案されている(例えば非特許文献1参照)。この手法はRIFAS法と呼ばれる。RIFAS法では、探索しきい値θが大きいほど高速に探索できるが、探索漏れが増えるというトレードオフの関係がある。 For example, a technique for facilitating viewing by adding an index to a video by detecting a similar section from time series signals of two videos of the same program broadcast on different days has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). A similar section is a set of consecutive similar positions. Searching for a similar section from two time-series signals such as video is called partial signal search. In the partial signal search, when the search window Wx is set on the time series signal X and the search window Wy is set on the time series signal Y, the signal in the search window Wx and the signal in the search window Wy are collated. The similarity between the search window Wx and the search window Wy is calculated, and when the similarity exceeds the search threshold θ, it is determined that the signal in the search window Wx is similar to the signal in the search window Wy. There is a method for searching for similar sections. However, if such a search is exhausted, the amount of processing becomes enormous. For this reason, in recent years, a method has been proposed in which collation at a position where the similarity is clearly below the search threshold value θ is omitted to speed up the search (see, for example, Non-Patent Document 1). This method is called the RIFAS method. In the RIFAS method, the search can be performed faster as the search threshold θ is larger, but there is a trade-off relationship that the search omission is increased.
探索漏れが起きない最大値に探索しきい値θを設定すれば最も高速に探索ができる。しかし、従来は、探索しきい値θを適切な値に設定することは困難であり、探索しきい値θを経験的に求めていた。このため、過剰検出や探索漏れが発生する恐れがあった。 If the search threshold θ is set to the maximum value at which no search omission occurs, the search can be performed at the highest speed. However, conventionally, it has been difficult to set the search threshold θ to an appropriate value, and the search threshold θ has been determined empirically. For this reason, there has been a risk of excessive detection and search omission.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、類似位置を高速に探索可能であり、過剰検出や探索漏れを抑制可能な類似区間検出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a similar section detection apparatus that can search for similar positions at high speed and suppress excessive detection and search omission.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、類似区間検出装置であって、第1の時系列信号の入力を受け付ける第1入力受付手段と、第2の時系列信号の入力を受け付ける第2入力受付手段と、前記第1の時系列信号から第1の特徴量を抽出し、前記第2の時系列信号から第2の特徴量を抽出する抽出手段と、第1のしきい値を記憶する記憶手段と、前記第1の特徴量及び前記第2の特徴量を時系列に照合して、その類似度が前記第1のしきい値以上の位置である類似位置を検出する検出手段と、前記類似位置の数の分布を算出する算出手段と、前記類似位置の数の分布が所定の分布条件を満たす場合に、検出される類似位置の数が減少するように前記第1のしきい値を更新する更新手段と、前記検出手段、前記算出手段及び前記更新手段を繰り返し動作させることにより、連続する前記類似位置の集合である類似区間を取得する制御手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a similar section detection device, comprising a first input receiving means for receiving an input of a first time-series signal, and a second time-series signal. A second input receiving means for receiving an input; an extracting means for extracting a first feature quantity from the first time-series signal; and extracting a second feature quantity from the second time-series signal; A storage unit for storing a threshold value, the first feature value and the second feature value are collated in time series, and a similarity position whose similarity is equal to or higher than the first threshold value is obtained. Detecting means for detecting, calculating means for calculating the distribution of the number of similar positions, and when the distribution of the number of similar positions satisfies a predetermined distribution condition, the number of detected similar positions is reduced. Updating means for updating the first threshold, the detecting means, the calculating means, and Serial By repeatedly operating the updating means, characterized in that it comprises a control means for obtaining a similarity section said a set of similar contiguous positions.
本発明によれば、類似位置を高速に探索可能であり、過剰検出や探索漏れを抑制可能になる。 According to the present invention, it is possible to search for a similar position at high speed, and it is possible to suppress excessive detection and search omission.
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる類似区間検出装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a similar section detection device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
(1)構成
図1の通り、類似区間検出装置100は、各種データや各種プログラムを記憶するROM(Read Only Memory)104やRAM(Random Access Memory)105等の主記憶部と、各種データや各種プログラムを記憶するHDD(Hard Disk Drive)やCD(Compact Disk)ドライブ装置等の外部記憶部107と、これらを接続するバス108とを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。また、類似区間検出装置100には、情報を表示する表示部103と、ユーザの指示入力を受け付けるキーボードやマウス等の操作部102と、外部装置との通信を制御する通信部106とが有線又は無線により各々接続される。
[First embodiment]
(1) Configuration As shown in FIG. 1, the similar
次に、このようなハードウェア構成において、類似区間検出装置100のCPU101が記憶部や外部記憶部107に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される各種機能について、図2を参照して説明する。類似区間検出装置100は、第1入力受付部120と、第2入力受付部121と、特徴量抽出部122と、類似位置検出部123と、しきい値記憶部124と、検出結果出力部125と、類似位置分布算出部126と、しきい値更新部127とを有する。第1入力受付部120と、第2入力受付部121と、特徴量抽出部122と、類似位置検出部123と、検出結果出力部125と、類似位置分布算出部126と、しきい値更新部127とは、CPU101のプログラム実行時にRAM105などの記憶部に生成されるものである。しきい値記憶部124は、HDDなどの外部記憶部107に生成される記憶領域である。
Next, in such a hardware configuration, various functions realized when the
第1入力受付部120は、単位時間毎に撮像された映像を時系列で表す映像信号Vxの入力を受け付ける。第2入力受付部121は、第1入力受付部120に入力される信号とは異なる映像信号Vyの入力を受け付ける。しきい値記憶部124は、探索しきい値θ(0≦θ≦1)を記憶する。 The first input receiving unit 120 receives an input of a video signal Vx that represents a video captured every unit time in time series. The second input receiving unit 121 receives an input of a video signal Vy different from the signal input to the first input receiving unit 120. The threshold storage unit 124 stores the search threshold θ (0 ≦ θ ≦ 1).
特徴量抽出部122は、第1入力受付部120が入力を受け付けた映像信号Vxから、単位時間毎の特徴量を抽出することにより、単位時間毎の特徴量を含む特徴量列Xを抽出すると共に、第2入力受付部121が入力を受け付けた映像信号Vyから、単位時間毎の特徴量を抽出することにより、単位時間毎の特徴量を含む特徴量列Yを抽出する。映像信号から特徴量列を抽出する方法は、例えば以下の通りである。特徴量抽出部122は、単位時間に撮像された1枚のフレーム画像を9つの領域に分割し、各領域について平均輝度を求め、4段階(2bit)に量子化する。また、特徴量抽出部122は、これとは別に1つのフレーム画像全体の平均輝度も求め、16段階(4bit)に量子化する。そして、特徴量抽出部122は、これらの平均輝度を連結して22bitの特徴量を抽出する。このようにして特徴量抽出部122は単位時間毎の特徴量を抽出し、これらを時系列で配列したものを特徴量列として抽出する。 The feature amount extraction unit 122 extracts the feature amount sequence X including the feature amount per unit time by extracting the feature amount per unit time from the video signal Vx received by the first input reception unit 120. At the same time, the feature amount sequence Y including the feature amount per unit time is extracted by extracting the feature amount per unit time from the video signal Vy received by the second input reception unit 121. A method for extracting a feature string from a video signal is, for example, as follows. The feature amount extraction unit 122 divides one frame image captured per unit time into nine regions, obtains an average luminance for each region, and quantizes it in four steps (2 bits). In addition to this, the feature quantity extraction unit 122 also obtains the average luminance of one entire frame image and quantizes it in 16 steps (4 bits). Then, the feature quantity extraction unit 122 concatenates these average luminances and extracts a 22-bit feature quantity. In this manner, the feature amount extraction unit 122 extracts feature amounts for each unit time, and extracts those obtained by arranging them in time series as a feature amount sequence.
類似位置検出部123は、特徴量列X及び特徴量列Yを時系列に照合して類似位置を探索し、その類似度がしきい値記憶部124に記憶された探索しきい値θより大きい位置を類似位置として検出する。具体的には、類似位置検出部123は、特徴量列X上に探索窓Wxを設定すると共に、特徴量列Y上に探索窓Wyを設定し、探索窓Wx内の特徴量列と探索窓Wy内の特徴量列を照合して、映像信号Vx,Vyにおける類似位置を探索する。探索窓とは、所定の時間の範囲であり、特徴量列上に設定されることにより、所定の時間の範囲内に対応する特徴量を含む特徴量列が照合の対象となる。このような探索窓Wx内の特徴量列と探索窓Wy内の特徴量列とを照合する際に、類似位置検出部123は、探索窓Wx,Wyの間で特徴量列の類似度を算出し、当該類似度が、しきい値記憶部124に記憶された探索しきい値θより大きい場合に、探索窓Wxの位置x及び探索窓Wyの位置yを表すp(x,y)を類似位置として検出する。そして類似位置検出部123は、検出した類似位置及びその類似度sを出力する。類似位置検出部123は、このような類似位置を探索する処理を、例えば、探索窓Wyの位置yを0から1サンプルずつ順に進めて固定し、固定した位置yにおいて探索窓Wxを自由に移動させて位置y毎に繰り返し行う。 The similar position detection unit 123 searches the similar position by comparing the feature amount sequence X and the feature amount sequence Y in time series, and the similarity is larger than the search threshold θ stored in the threshold storage unit 124. The position is detected as a similar position. Specifically, the similar position detection unit 123 sets the search window Wx on the feature quantity sequence X and sets the search window Wy on the feature quantity sequence Y, and the feature quantity sequence and the search window in the search window Wx. The feature amount sequence in Wy is collated to search for similar positions in the video signals Vx and Vy. The search window is a predetermined time range, and is set on the feature amount sequence, so that a feature amount sequence including a corresponding feature amount within the predetermined time range is a target of collation. When matching such a feature quantity sequence in the search window Wx with a feature quantity sequence in the search window Wy, the similar position detection unit 123 calculates the similarity of the feature quantity sequence between the search windows Wx and Wy. When the similarity is larger than the search threshold value θ stored in the threshold value storage unit 124, the position x of the search window Wx and the p (x, y) representing the position y of the search window Wy are similar. Detect as position. Then, the similar position detection unit 123 outputs the detected similar position and the similarity s. The similar position detection unit 123, for example, fixes the search for the similar position by sequentially moving the position y of the search window Wy one sample at a time from 0, and freely moves the search window Wx at the fixed position y. And repeatedly for each position y.
探索窓Wx,Wyの間の特徴量列の類似度を算出する方法は例えば以下の通りである。類似位置検出部123は、探索窓Wx内の特徴量列のヒストグラムHxと、探索窓Wy内の特徴量列のヒストグラムHyとを求め、ヒストグラムHx,Hyが重なる割合を表すヒストグラム重なり率を類似度として算出する。ヒストグラムHx,Hyを各々構成する各ビン(柱)の数をM,ヒストグラムの要素を各々hxi,hyiとすると(1≦i≦M)、ヒストグラム重なり率s(Hx,Hy)は以下の式1により求めることができる。
The method for calculating the similarity of the feature amount sequence between the search windows Wx and Wy is, for example, as follows. The similar position detection unit 123 obtains the histogram Hx of the feature amount sequence in the search window Wx and the histogram Hy of the feature amount sequence in the search window Wy, and calculates the histogram overlap rate indicating the ratio of the histograms Hx and Hy as similarities. Calculate as If the number of bins (columns) constituting the histograms Hx and Hy is M and the elements of the histogram are hxi and hyi (1 ≦ i ≦ M), the histogram overlap rate s (Hx, Hy) is expressed by the following
なお、本実施の形態においては、類似位置検出部123は、RIFAS法に示されるように、類似度が探索しきい値θを明らかに下回る位置での照合を省略することによって、類似位置を高速に探索する。上述したRIFAS法では、探索空間上の1点で類似度sが求まると、類似度が探索しきい値θを超えない領域であり、即ち、探索をスキップ可能であるスキップ可能領域があることが示されている。RIFAS法では、このスキップ可能領域で探索空間全体を敷き詰めて探索を進める。スキップ可能領域は45度傾いた正方形の領域であり、対角線の長さを2wとするとwは以下の式2で表すことができる。 In the present embodiment, as shown in the RIFAS method, the similar position detection unit 123 performs high-speed similar position detection by omitting collation at a position where the similarity is clearly below the search threshold value θ. To explore. In the RIFAS method described above, when the similarity s is obtained at one point in the search space, there is a region where the similarity does not exceed the search threshold θ, that is, there is a skippable region where the search can be skipped. It is shown. In the RIFAS method, the entire search space is laid out in this skippable area and the search proceeds. The skippable area is a square area inclined by 45 degrees, and w can be expressed by the following expression 2 when the length of the diagonal line is 2w.
この式2は、探索しきい値θが大きければ、スキップ可能領域も大きくなることを示している。よって、探索しきい値θが大きければ探索を高速化できる。一方大きくし過ぎると探索しきい値θ以下の類似位置は検出できなくなるから、探索漏れが発生する。本実施の形態においては、類似位置検出部123の機能により類似位置を高速に探索可能にする。また、以下で説明する検出結果出力部125、類似位置分布算出部126及びしきい値更新部127の各機能により、検出される類似位置の数が減少するように探索しきい値θを最適化することにより、過剰検出や探索漏れを抑制可能にする。 This equation 2 shows that if the search threshold θ is large, the skippable area is also large. Therefore, if the search threshold θ is large, the search can be speeded up. On the other hand, if it is too large, a similar position below the search threshold value θ cannot be detected, and a search omission occurs. In the present embodiment, the function of the similar position detection unit 123 enables a similar position to be searched at high speed. Further, the search threshold value θ is optimized so that the number of detected similar positions is reduced by the functions of the detection result output unit 125, the similar position distribution calculation unit 126, and the threshold value update unit 127 described below. By doing so, excessive detection and search omission can be suppressed.
検出結果出力部125は、類似位置検出部123の検出結果rを2値化して出力する。即ち、探索窓Wx内の特徴量列と探索窓Wy内の特徴量列との照合の結果、類似位置p(x,y)が出力された場合、検出結果出力部125は、「r=1」として検出結果rを出力し、類似位置が出力されない場合、「r=0」として検出結果rを出力する。 The detection result output unit 125 binarizes and outputs the detection result r of the similar position detection unit 123. That is, when the similar position p (x, y) is output as a result of matching between the feature amount sequence in the search window Wx and the feature amount sequence in the search window Wy, the detection result output unit 125 displays “r = 1. The detection result r is output as “”, and when the similar position is not output, the detection result r is output as “r = 0”.
類似位置分布算出部126は、類似位置検出部123が出力する検出結果rを用いて、類似位置の数の分布を算出する。具体的には、類似位置分布算出部126は、例えば、探索窓Wyの位置y毎に、当該探索窓Wyに対して各々設定される探索窓Wxにおいて各々出力される検出結果rについて、当該値が1の個数を算出して、単位長さ辺りの類似位置の数の平均値Nを算出する。 The similar position distribution calculation unit 126 calculates the distribution of the number of similar positions using the detection result r output from the similar position detection unit 123. Specifically, the similar position distribution calculation unit 126, for example, for each detection result r output in the search window Wx set for the search window Wy for each position y of the search window Wy, The number of 1 is calculated, and the average value N of the number of similar positions around the unit length is calculated.
しきい値更新部127は、類似位置分布算出部126が算出した、類似位置の分布が所定の分布条件を満たす場合に、探索しきい値θを更新し、更新した値をしきい値記憶部124に記憶させる。所定の分布条件とは、例えば、類似位置分布算出部126が算出した平均値Nが更新しきい値α1を超えることである。更新しきい値α1は例えばHDDなどの外部記憶部107に予め記憶されている。探索しきい値θの更新は、例えば、更新の都度、探索しきい値θに対して定数dを加えることにより行なう。この結果、更新の都度、探索しきい値θは定数dずつ増加することになる。定数dは例えばHDDなどの外部記憶部107に予め記憶されている。このように更新された探索しきい値θを用いて類似位置検出部123が類似位置を探索すると、更新前の探索しきい値θを用いた場合と比べて、検出される類似位置の数は減少することになり、過剰検出が減少することになる。 The threshold update unit 127 updates the search threshold θ when the similar position distribution calculated by the similar position distribution calculation unit 126 satisfies a predetermined distribution condition, and the updated value is stored in the threshold storage unit. 124 is stored. The predetermined distribution condition is, for example, that the average value N calculated by the similar position distribution calculation unit 126 exceeds the update threshold value α1. The update threshold value α1 is stored in advance in the external storage unit 107 such as an HDD. The search threshold value θ is updated, for example, by adding a constant d to the search threshold value θ every time it is updated. As a result, each time the update is performed, the search threshold θ increases by a constant d. The constant d is stored in advance in the external storage unit 107 such as an HDD. When the similar position detection unit 123 searches for a similar position using the search threshold θ updated in this way, the number of detected similar positions is smaller than when the search threshold θ before the update is used. Will reduce and overdetection will decrease.
本実施の形態において、平均値Nが更新しきい値α1が超える場合に、過剰検出が発生していると判定するのは以下の理由からである。特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とする2次元のXY空間において、類似区間は傾き1の線分として検出される。一方、過剰検出はX軸あるいはY軸に平行な線分として検出される。従って、類似位置検出部123が位置y毎の単位長さ辺りの類似位置数の平均値Nを算出することでX軸に平行な線分を検出し、この平均値Nと更新しきい値α1とを比較することにより過剰検出が発生しているか否かを判定することができるからである。そして、本実施の形態においては、過剰検出が発生していると判定した場合には、しきい値更新部127が、過剰検出が減少するように、即ち、検出される類似位置の数が減少するように探索しきい値θを更新する。このように、類似位置分布算出部126が位置y毎に算出した平均値Nが更新しきい値α1より大きくなる都度、しきい値更新部127が探索しきい値θを更新することにより、探索しきい値θを最適化し、最適化された探索しきい値θを用いて類似位置検出部123が類似位置の探索を行なう。このような処理を類似位置検出部123は類似位置の探索を行なう過程で過剰検出が発生しなくなるまで繰り返すことによって、探索しきい値θを最適化し、連続する類似位置の集合である類似区間を取得する。 In the present embodiment, when the average value N exceeds the update threshold value α1, it is determined that excessive detection has occurred for the following reason. In a two-dimensional XY space in which the feature quantity sequence X is the X axis and the feature quantity sequence Y is the Y axis, the similar section is detected as a line segment with a slope of 1. On the other hand, excessive detection is detected as a line segment parallel to the X axis or the Y axis. Therefore, the similar position detector 123 detects the line segment parallel to the X axis by calculating the average value N of the number of similar positions per unit length for each position y, and this average value N and the update threshold value α1. This is because it can be determined whether or not excessive detection has occurred. In this embodiment, when it is determined that excessive detection has occurred, the threshold update unit 127 reduces the excessive detection, that is, the number of detected similar positions decreases. The search threshold θ is updated so that In this way, whenever the average value N calculated by the similar position distribution calculation unit 126 for each position y becomes larger than the update threshold value α1, the threshold value update unit 127 updates the search threshold value θ so that the search is performed. The threshold value θ is optimized, and the similar position detection unit 123 searches for a similar position using the optimized search threshold value θ. The similar position detection unit 123 repeats such processing until the excessive detection does not occur in the process of searching for similar positions, thereby optimizing the search threshold θ, and selecting a similar section that is a set of consecutive similar positions. get.
(2)動作
次に、本実施の形態にかかる類似区間検出装置100の行う類似区間検出処理の手順について図3を用いて説明する。ステップS1では、類似区間検出装置100には、第1入力受付部120の機能により、映像信号Vxの入力を受け付け、第2入力受付部121の機能により、映像信号Vyの入力を受け付ける。そして、類似区間検出装置100は、特徴量抽出部122の機能により、映像信号Vxから特徴量列Xを抽出し、映像信号Vyから特徴量列Yを抽出する。ステップS2では、類似区間検出装置100は、類似位置検出部123の機能により、特徴量列X上に探索窓Wxを設定すると共に、特徴量列Y上に探索窓Wyを設定し、まず、探索窓Wyの位置yを0に初期化する。ステップS3では、類似区間検出装置100は、類似位置検出部123の機能により、特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とした2次元のXY空間上の全ての位置y,xで類似位置の探索が終了したか否かを判断し、当該判断結果が肯定的である場合、処理を終了し、当該判断結果が否定的である場合、探索窓Wyの位置yを正方向に1サンプル移動させ、ステップS4に進む。
(2) Operation Next, a procedure of similar section detection processing performed by the similar
ステップS4では、類似区間検出装置100は、探索窓Wyの位置yを固定して、探索窓Wxの位置xを自由に移動させ(例えば1サンプルずつ正方向に移動させる。あるいはRIFAS法によって探索が必要な位置に移動する。)、探索窓Wx内の特徴量列と探索窓Wy内の特徴量列とを照合して、類似位置を探索する。この照合の際に、類似区間検出装置100は、探索窓Wx,Wyの間で特徴量列の類似度を算出し、当該類似度が、しきい値記憶部124に記憶された探索しきい値θより大きいか否かを判定する。当該類似度が、しきい値記憶部124に記憶された探索しきい値θより大きい場合に、類似区間検出装置100は、探索窓Wx,Wyの位置p(x,y)を類似位置として検出し、当該類似位置及びその類似度sを出力する。また、類似区間検出装置100は、検出結果出力部125の機能により、類似位置の検出結果rを出力する。なお、上述したRIFAS法を用いて、ステップS4では、類似区間検出装置100は、類似度が探索しきい値θを明らかに下回る位置(スキップ可能領域)での照合を省略する。
In step S4, the similar
位置yに対する全ての位置xについて類似位置の探索が終了すると、ステップS5では、類似区間検出装置100は、類似位置分布算出部126の機能により、位置yにおいて位置x毎に各々検出された検出結果rについてその値が1の個数を算出して、単位長さ辺りの類似位置数の平均値Nを算出する。ステップS6では、類似区間検出装置100は、しきい値更新部127の機能により、ステップS5で算出した平均値Nが更新しきい値α1を超えるか否かを判定する。平均値Nが更新しきい値α1を超える場合は、過剰検出が発生したということである。この場合、ステップS7では、類似区間検出装置100は、しきい値記憶部124に記憶された探索しきい値θに対して定数dを加えて探索しきい値θを更新して、更新した値をしきい値記憶部124に記憶させる。その後ステップS3に戻る。
When the search for similar positions for all the positions x with respect to the position y is completed, in step S5, the similar
次に、本実施の形態で探索しきい値θを最適化する原理について図4を用いて説明する。符号301は、特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とした2次元のXY空間において設定される探索窓Wx,Wy及び当該XY空間において類似位置検出部123が検出した類似位置を黒点の集合として表している。同図においては、黒点の集合は、傾き1の線分や、X軸に平行な線分や、Y軸に平行な線分として表されている。符号302は、類似位置分布算出部126がY軸上の位置毎に算出した単位長さ当たりの類似位置の数についての推移を表している。符号303は、しきい値更新部127が更新する探索しきい値θの推移を表している。
Next, the principle of optimizing the search threshold θ in the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず,過剰検出による類似位置と真の類似位置の違いを説明する。上述したように、類似区間検出装置100は、探索窓Wyの位置yを0から1サンプルずつ順に移動して固定し、固定した位置yにおいて探索窓Wxを自由に移動させて類似位置を探索するという処理を位置y毎に繰り返し行う。符号301に示されるように、真の類似位置は傾きが1の線分の周辺に分布する。一方、過剰検出による類似位置はX軸またはY軸に平行な線分の周辺に分布する。例えば、映像信号Vyの表す映像に暗部がある場合、映像信号Vxの表す映像にある暗部と類似するとしてこの暗部が類似位置として検出されることがある。また、映像信号Vxにおいて暗部を有するフレーム画像が連続する場合は、X軸に平行な線分の周辺に類似位置が分布する傾向がある。暗部自体は厳密には一致するものではないため、過剰検出による暗部での類似度は、真の類似位置での類似度よりも低くなる。このため、探索しきい値を適切に設定すれば、真の類似位置と過剰検出による類似位置とを区別することができる。
First, the difference between the similar position and the true similar position due to excessive detection will be described. As described above, the similar
次に、類似位置の過剰検出と探索しきい値の最適化とについて説明する。まず、類似区間検出装置100は、探索しきい値θを、当該探索しきい値の最適な値として想定される最適値θaよりも低い値θoに設定して探索を始める。即ち、探索しきい値θの初期値としてθoがしきい値記憶部124に予め記憶される。上述したように過剰検出による類似位置はX軸に平行な線分の周辺に分布するから、例えば探索窓Wyの位置が0からy1まで進むと、符号302に示されるように、位置y1でのX軸についての単位長さ当たりの類似位置の数が急激に増加する。この数の平均値をN(y1)とすると、以下の式3が成立する場合に過剰検出が発生したと類似区間検出装置100は判定する。α1は、上述した更新しきい値である。
Next, excessive detection of similar positions and search threshold optimization will be described. First, the similar
そして、類似区間検出装置100は、過剰検出が発生したと判定した場合、探索しきい値θを定数dだけ増加させることにより、探索しきい値を更新する。更新後の探索しきい値をθ’とすると、以下の式4が成り立つ。
If the similar
類似区間検出装置100は、更新後の探索しきい値θ’を新たに探索しきい値θとして用いて類似位置を探索する。探索しきい値θが大きくなると、検出される類似位置の数は減少する。しかし、更新された探索しきい値θが最適値よりも小さい場合、探索を進めるうちに、符号302に示すように、X軸の単位長さ当たりの類似位置の数が更新しきい値α1を超えることが繰り返し起こり得る。このため、このようなことが起こった場合に、類似区間検出装置100は、探索しきい値θを式4により改めて更新することで、検出される類似位置の数が減少するように探索しきい値θを最適化する。このようにして、本実施の形態によれば、探索しきい値を自動的に最適値に設定することができ、その結果、過剰検出や探索漏れを抑制可能に、また類似位置を高速に探索することができる。
The similar
[第2の実施の形態]
次に、類似区間検出装置の第2の実施の形態について説明する。なお、上述の第1の実施の形態と共通する部分については、同一の符号を使用して説明したり、説明を省略したりする。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the similar section detection device will be described. In addition, about the part which is common in the above-mentioned 1st Embodiment, it demonstrates using the same code | symbol or abbreviate | omits description.
(1)構成
本実施の形態においては、時系列信号として音声信号を取り扱い、2つの音声信号から類似区間を検出する構成について説明する。本実施の形態にかかる類似区間検出装置100の機能的構成自体は図2に例示したものと略同様である。本実施の形態にかかる構成が、上述の第1の実施の形態と異なる点は以下の通りである。第1入力受付部120は、単位時間毎に音声信号の入力を受け付け、第2入力受付部121は、単位時間毎に音声信号の入力を受け付ける。特徴量抽出部122は、第1入力受付部120が入力を受け付けた音声信号から、単位時間毎の特徴量を抽出することにより、単位時間毎の特徴量を含む特徴量列を抽出すると共に、第2入力受付部121が入力を受け付けた音声信号から、単位時間毎の特徴量を抽出することにより、単位時間毎の特徴量を含む特徴量列を抽出する。音声信号号から特徴量列を抽出する方法は、例えば以下の通りである。なお、音声信号は例えば11025[Hz]でサンプリングされた16bitのPCM信号とする。特徴量抽出部122は、2次IIRデジタルフィルタを有し、2次IIRデジタルフィルタを用いて200[Hz]から3700[Hz]をlogスケールで6等分した7つの周波数を中心とするバンドパスフィルタ群を構成する。2次IIRデジタルフィルタはCPU101がROM104や外部記憶部107に記憶されたプログラムを実行することにより実現しても良いし、DSPや順序回路で構成しても良い。このバンドパスフィルタ群に、第1入力受付部120が入力を受け付けた音声信号及び第2入力受付部121が入力を受け付けた音声信号を入力し、特徴量抽出部122は、時間について一定間隔毎にパワーを算出する。チャンネル数は7だから一回のサンプリングで7個のパワーP(i)(1≦i≦7)が得られる。サンプリング間隔は29.97[Hz]とする。そして、特徴量抽出部122は、パワー値P(i)を3つのしきい値を用いて2bitにベクトル量子化してB(i)を得る。特徴量抽出部122は、このベクトルをB(1)B(2)B(3)B(4)B(5)B(6)B(7)の順に連結して14bitの符号を生成し、これを音声信号の特徴量とする。なお、ベクトル量子化で用いるしきい値としては、入力される音声信号が表す音声に似た音声を分析して符号化の効率が最も良い値を求め、この値を固定値として用いれば良い。
(1) Configuration In the present embodiment, a configuration is described in which an audio signal is handled as a time series signal and a similar section is detected from two audio signals. The functional configuration itself of the similar
(2)動作
次に、本実施の形態にかかる類似区間検出装置100の行う類似区間検出処理の手順について説明する。本実施の形態にかかる類似区間検出処理の手順自体は図3に示したものと略同様である。ステップS1では、類似区間検出装置100には、第1入力受付部120の機能により、音声信号の入力を受け付け、第2入力受付部121の機能により、音声信号の入力を受け付ける。そして、類似区間検出装置100は、特徴量抽出部122の機能により、入力を受け付けた2つの音声信号から各々特徴量列を抽出する。ステップS2以降は上述の第1の実施の形態と同様である。
(2) Operation Next, a procedure of similar section detection processing performed by the similar
以上のような構成によれば、音声信号について類似位置を探索する場合であっても、探索しきい値を自動的に最適値に設定することができ、その結果、過剰検出や探索漏れを抑制可能に、類似位置を高速に探索することができる。 According to the configuration as described above, even when searching for a similar position in the audio signal, the search threshold can be automatically set to the optimum value, and as a result, excessive detection and search omission are suppressed. It is possible to search for similar positions at high speed.
[変形例]
なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。また、以下に例示するような種々の変形が可能である。
[Modification]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined. Further, various modifications as exemplified below are possible.
<変形例1>
上述した各実施の形態において、類似区間検出装置100で実行される各種プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また当該各種プログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成しても良い。
<
In each embodiment described above, various programs executed by the similar
また、第1入力受付部120と、第2入力受付部121と、特徴量抽出部122と、類似位置検出部123と、検出結果出力部125と、類似位置分布算出部126と、しきい値更新部127とは、CPU101のプログラム実行時にRAM105などの記憶部に生成されるものであるとしたが、これらのうち少なくとも1つをプロセッサなどのハードウェアにより構成しても良い。
Further, the first input receiving unit 120, the second input receiving unit 121, the feature amount extracting unit 122, the similar position detecting unit 123, the detection result output unit 125, the similar position distribution calculating unit 126, a threshold value The update unit 127 is generated in the storage unit such as the RAM 105 when the
<変形例2>
上述した各実施の形態において、類似位置検出部123は、探索窓Wyを位置yに固定して探索窓Wxの位置xを自由に移動させて、類似位置の探索を行なったが、探索窓Wxを位置xに固定して探索窓Wyの位置yを自由に移動させて、類似位置の探索を行なっても良い。
<Modification 2>
In each of the embodiments described above, the similar position detection unit 123 searches the similar position by fixing the search window Wy to the position y and freely moving the position x of the search window Wx. May be fixed at position x and the position y of the search window Wy may be freely moved to search for similar positions.
また、上述した各実施の形態において、過剰検出が発生しているか否かを判定するための所定の分布条件は、探索窓Wyを固定した場合の類似位置の数の平均値が更新しきい値α1を超えることであったが、過剰検出による類似位置がX軸またはY軸に平行な線分の周辺に分布する性質を利用した条件であればどのような分布条件であっても良い。 In each of the above-described embodiments, the predetermined distribution condition for determining whether or not excessive detection has occurred is that the average value of the number of similar positions when the search window Wy is fixed is the update threshold value. As long as α1 is exceeded, any distribution condition may be used as long as the condition utilizes the property that similar positions due to overdetection are distributed around a line segment parallel to the X axis or the Y axis.
例えば、類似位置の数の変化率が更新しきい値α2を超えることを所定の分布条件として、過剰検出を判定しても良い。例えば、探索窓Wyが位置y(i)にある場合の類似位置の数をN(y(i))、位置y(i+1)にある場合の類似位置の数をN(y(i+1))とすると、類似位置の変化率A(i)は以下の式5により表すことができる。 For example, over-detection may be determined using a predetermined distribution condition that the rate of change in the number of similar positions exceeds the update threshold value α2. For example, the number of similar positions when the search window Wy is at the position y (i) is N (y (i)), and the number of similar positions when the search window Wy is at the position y (i + 1) is N (y (i + 1)). Then, the change rate A (i) of the similar position can be expressed by the following formula 5.
類似位置の変化率A(i)が予め決められた更新しきい値α2を超えて以下の式6に表される関係を満たす場合に所定の条件を満たすとして、過剰検出過剰検出が発生したと判定すれば良い。 It is assumed that over-detection and over-detection have occurred, assuming that a predetermined condition is satisfied when the rate of change A (i) of the similar position exceeds a predetermined update threshold value α2 and satisfies the relationship expressed by the following expression 6. Judgment is sufficient.
また、探索窓Wyを固定した線分上だけで類似位置の数を計数するのではなく、特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とした2次元のXY空間を16等分して、等分された各領域内における類似位置の数Nが更新しきい値α3を超えることを所定の条件として、過剰検出を判定しても良い。 Also, instead of counting the number of similar positions only on the line segment with the search window Wy fixed, a two-dimensional XY space with the feature quantity sequence X as the X axis and the feature quantity sequence Y as the Y axis is divided into 16 equal parts. Then, overdetection may be determined on the condition that the number N of similar positions in each equally divided region exceeds the update threshold value α3.
また、特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とした2次元のXY空間上で、上述した各実施の形態のように探索窓Wyを少しずつ移動させながら探索を進める場合に、ハフ変換を用いてX軸またはY軸に平行な線分を検出し、その線分の長さが更新しきい値α4を超えることを所定の分布条件として、過剰検出を判定しても良い。 In the case where the search is advanced while moving the search window Wy little by little in the two-dimensional XY space having the feature quantity row X as the X axis and the feature quantity row Y as the Y axis as in the above-described embodiments. Further, it is also possible to detect a line segment parallel to the X-axis or the Y-axis using the Hough transform, and to determine over-detection with a predetermined distribution condition that the length of the line segment exceeds the update threshold value α4. .
また、上述した各実施の形態のように探索窓Wyを少しずつ移動させながら類似位置の数を記憶しておいて、類似位置の数の推移に基づいて所定の分布条件を設定して、過剰検出を判定しても良い。例えば、類似位置の数の推移から分散を求めて、この分散が更新しきい値α5を下回る場合には、類似位置が極端に密に分布していることを表すから、この場合に所定の分布条件を満たすとして、過剰検出が発生したと判定する。 Also, as in the above-described embodiments, the number of similar positions is stored while moving the search window Wy little by little, and a predetermined distribution condition is set based on the transition of the number of similar positions, and excessive Detection may be determined. For example, when the variance is obtained from the transition of the number of similar positions and this variance is below the update threshold value α5, it indicates that the similar positions are extremely densely distributed. If the condition is satisfied, it is determined that excessive detection has occurred.
<変形例3>
上述した第1の実施の形態において、RIFAS法ではスキップ可能領域で評価した領域を谷の位置の列Uで管理するが、この谷Uの数が更新しきい値α6を超えるか否かにより、過剰検出を判定しても良い。RIFAS法で類似位置を探索する原理を以下に簡単に説明して、この手法で用いられる谷がどのようなものであるかを説明する。RIFAS法では、特徴量列XをX軸とし特徴量列YをY軸とした2次元のXY空間(探索空間という)においてある一点の位置で類似度が求められた場合に、その位置の周囲に探索しきい値θを上回り得ない領域があることを示し、この領域での照合を省略することによって探索を高速化した。この領域がスキップ可能領域である。スキップ可能領域は類似度を求めた位置を中心とする45度傾いた正方形であり、正方形の対角線の長さは類似度から算出できる。RIFAS法では部分信号探索問題を2次元の探索空間をスキップ可能領域か類似位置かで敷き詰める問題として定式化した。まず探索窓Wyを固定した状態で探索窓Wxを走査して全ての位置についてスキップ可能領域か類似位置であるかの評価をすると、探索窓Wyを1サンプル移動させる処理を繰り返す。この際にスキップ可能領域か類似位置として評価した領域と未評価の領域との境界線の形状を記憶する必要がある。RIFAS法ではスキップ可能領域が重なる場合にはその交点を記憶し、類似位置である場合にはその位置を記憶する。これらの位置は他のスキップ可能領域内の位置と比較して、Y軸について小さい位置にあって谷のように見える。そこでこれらの位置を谷と呼ぶ。類似位置が少ない場合にはスキップ可能領域が大きくなるから谷の数も少なくなる。逆に類似位置が多い場合にはスキップ可能領域が小さくなるから谷の数も多くなる。即ち、谷の数は、類似位置の数の増加に応じて増加し、類似位置の数の減少に応じて減少する。この性質を利用して、類似位置の数を直接計数するのではなく、谷の数を計数し、谷の数が更新しきい値α6を超えることを所定の条件として、過剰検出を判定しても良い。
<Modification 3>
In the first embodiment described above, in the RIFAS method, the region evaluated as the skippable region is managed by the column U of the valley position. Depending on whether or not the number of the valleys U exceeds the update threshold value α6, Excess detection may be determined. The principle of searching for a similar position by the RIFAS method will be briefly described below to explain what kind of valley is used in this method. In the RIFAS method, when similarity is obtained at a certain position in a two-dimensional XY space (referred to as a search space) in which the feature quantity sequence X is the X axis and the feature quantity sequence Y is the Y axis, Indicates that there is a region that cannot exceed the search threshold θ, and the search is speeded up by omitting verification in this region. This area is a skippable area. The skippable area is a square inclined by 45 degrees with the position where the similarity is obtained as the center, and the diagonal length of the square can be calculated from the similarity. In the RIFAS method, the partial signal search problem is formulated as a problem in which a two-dimensional search space is spread by skippable areas or similar positions. First, when the search window Wx is scanned and the search window Wx is scanned to evaluate whether all the positions are skippable areas or similar positions, the process of moving the search window Wy by one sample is repeated. At this time, it is necessary to store the shape of the boundary line between the skippable region or the region evaluated as a similar position and the unevaluated region. In the RIFAS method, when the skippable areas overlap, the intersection is stored, and when it is a similar position, the position is stored. These positions are smaller on the Y axis than the positions in other skippable areas and look like valleys. Therefore, these positions are called valleys. When the number of similar positions is small, the skippable area is large and the number of valleys is also small. Conversely, when there are many similar positions, the skippable area is small, and the number of valleys is large. That is, the number of valleys increases as the number of similar positions increases, and decreases as the number of similar positions decreases. Using this property, instead of directly counting the number of similar positions, the number of valleys is counted, and overdetection is determined on the condition that the number of valleys exceeds the update threshold value α6. Also good.
以上のような構成によれば、探索の過程で谷の数は分かっているので、類似位置の数を計数する仕組みを探索処理に新たに加えなくても良い。 According to the above configuration, since the number of valleys is known during the search process, a mechanism for counting the number of similar positions may not be newly added to the search process.
その他、類似位置検出部123が類似位置を検出する際に用いるパラメータであって類似位置の数の増加に応じて増加するパラメータ値が、更新しきい値α7を超えることを所定の分布条件として、過剰検出を判定しても良い。 In addition, as a predetermined distribution condition, a parameter value that is used when the similar position detection unit 123 detects a similar position and that increases as the number of similar positions increases exceeds the update threshold value α7. Excess detection may be determined.
なお、更新しきい値を超えるか否かを判定するための対象の値は、上述した類似位置の数、類似位置の数の変化率、ハフ変換によって求めた線分の長さ及びパラメータのうち少なくとも1つの最大値、最小値、平均値及び分散のうち少なくとも1つであれば良い。 The target value for determining whether or not the update threshold is exceeded is the number of similar positions, the rate of change of the number of similar positions, the length of a line segment obtained by Hough transform, and parameters. It may be at least one of at least one maximum value, minimum value, average value, and variance.
<変形例4>
上述した第1の実施の形態において、探索しきい値θの更新は、探索しきい値θに対して定数dを加えることにより行なったが、検出される類似位置の数が減少するように探索しきい値θを更新するのであればこれに限らない。例えば、1以上の定数eを探索しきい値θで割った値を新たな探索しきい値としても良い。更新後の探索しきい値θ’は以下の式7により表わすことができる。
<Modification 4>
In the first embodiment described above, the search threshold value θ is updated by adding a constant d to the search threshold value θ, but the search is performed so that the number of detected similar positions decreases. The present invention is not limited to this as long as the threshold value θ is updated. For example, a value obtained by dividing one or more constants e by the search threshold θ may be used as a new search threshold. The updated search threshold value θ ′ can be expressed by the following Equation 7.
探索しきい値とその最適値とが大きく離れている場合には、探索しきい値を更新するための更新量は大きい方が好ましく、探索しきい値とその最適値とがあまり離れていない場合には、更新量は小さい方が好ましい。本変形例の構成では、「θ≦1」なので更新量が徐々に減少する。よって,定数を加えて探索しきい値を更新するのと比較すると探索しきい値を最適値により近付けることができる。 When the search threshold is far away from its optimal value, it is preferable that the update amount for updating the search threshold is large, and when the search threshold is not far from the optimal value. Therefore, it is preferable that the update amount is small. In the configuration of this modification, “θ ≦ 1”, so the update amount gradually decreases. Therefore, the search threshold can be brought closer to the optimum value as compared with updating the search threshold by adding a constant.
100 類似区間検出装置
101 CPU
102 操作部
103 表示部
104 ROM
105 RAM
106 通信部
107 外部記憶部
108 バス
108 しきい値更新部
120 第1映像入力受付部
121 第2映像入力受付部
122 特徴量抽出部
123 類似位置検出部
124 しきい値記憶部
125 検出結果出力部
126 類似位置分布算出部
127 しきい値更新部
100 Similar
102
105 RAM
106 communication unit 107 external storage unit 108 bus 108 threshold update unit 120 first video input reception unit 121 second video input reception unit 122 feature amount extraction unit 123 similar position detection unit 124 threshold storage unit 125 detection result output unit 126 Similar position distribution calculation unit 127 Threshold update unit
Claims (6)
第2の時系列信号の入力を受け付ける第2入力受付手段と、
前記第1の時系列信号から第1の特徴量を抽出し、前記第2の時系列信号から第2の特徴量を抽出する抽出手段と、
第1のしきい値を記憶する記憶手段と、
前記第1の特徴量及び前記第2の特徴量を時系列に照合して、その類似度が前記第1のしきい値以上の位置である類似位置を検出する検出手段と、
前記類似位置の数の分布を算出する算出手段と、
前記類似位置の数の分布が所定の分布条件を満たす場合に、検出される類似位置の数が減少するように前記第1のしきい値を更新する更新手段と、
前記検出手段、前記算出手段及び前記更新手段を繰り返し動作させることにより、前記類似位置の集合である類似区間を取得する制御手段とを備える
ことを特徴とする類似区間検出装置。 First input receiving means for receiving an input of a first time-series signal;
Second input receiving means for receiving an input of the second time-series signal;
Extraction means for extracting a first feature quantity from the first time series signal and extracting a second feature quantity from the second time series signal;
Storage means for storing a first threshold;
Detecting means for collating the first feature quantity and the second feature quantity in time series and detecting a similar position whose similarity is equal to or higher than the first threshold value;
Calculating means for calculating a distribution of the number of similar positions;
Updating means for updating the first threshold value so that the number of detected similar positions decreases when the distribution of the number of similar positions satisfies a predetermined distribution condition;
A similar section detection apparatus comprising: a control section that acquires a similar section that is a set of similar positions by repeatedly operating the detection section, the calculation section, and the update section.
前記更新手段は、
前記所定の分布条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記所定の分布条件を満たす場合に、前記第1のしきい値を更新するしきい値更新手段とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の類似区間検出装置。 The predetermined distribution condition includes a two-dimensional space having the number of similar positions, the rate of change of the number of similar positions, the first feature quantity as a first axis, and the second feature quantity as a second axis. It is set based on at least one of the lengths of the line segments parallel to the first axis or the second axis obtained by straight line detection above.
The updating means includes
Determining means for determining whether or not the predetermined distribution condition is satisfied;
The similar section detection device according to claim 1, further comprising a threshold update unit configured to update the first threshold when the predetermined distribution condition is satisfied.
前記判定手段は、前記所定の分布条件を満たすか否かを判定する
ことを特徴とする請求項2に記載の類似区間検出装置。 The predetermined distribution condition is that the number of similar positions exceeds a second threshold, the rate of change of the number of similar positions exceeds a third threshold, and the length of the line segment is the first. At least one of exceeding the threshold of 4;
The similar section detection device according to claim 2, wherein the determination unit determines whether or not the predetermined distribution condition is satisfied.
前記更新手段は、
前記所定の分布条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
前記所定の分布条件を満たす場合に、前記第1のしきい値を更新するしきい値更新手段とを有する
ことを特徴とする請求項1に記載の類似区間検出装置。 The predetermined distribution condition can be used to detect a similar position, and a parameter that increases with an increase in the number of the similar positions can be omitted, and verification of the first feature quantity and the second feature quantity can be omitted. It is set based on at least one of the number of valleys managing the area,
The updating means includes
Determining means for determining whether or not the predetermined distribution condition is satisfied;
The similar section detection device according to claim 1, further comprising a threshold update unit configured to update the first threshold when the predetermined distribution condition is satisfied.
前記判定手段は、前記所定の分布条件を満たすか否かを判定する
ことを特徴とする請求項4に記載の類似区間検出装置。 The predetermined distribution condition is at least one of the parameter exceeding a fifth threshold and the number of valleys exceeding a sixth threshold;
The similar section detection apparatus according to claim 4, wherein the determination unit determines whether or not the predetermined distribution condition is satisfied.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の類似区間検出装置。 The updating unit adds a constant to the first threshold value or newly sets a value inversely proportional to the first threshold value when the distribution of the number of similar positions satisfies a predetermined distribution condition. The similar section detection device according to claim 1, wherein the first threshold value is updated by setting the first threshold value.
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