JP2010224922A - Class discriminator generating device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a class discriminator generating device for generating a class discriminator having good detecting accuracy while reducing the amount of features to be learned as much as possible. <P>SOLUTION: Class discriminator candidates are generated by learning a weak discriminator (i.e., feature quantity) using a plurality of positive images for learning and a plurality of negative images for learning (S120). Using the class discriminator candidates generated, it is detected whether or not there is the subject of detection among a group of images for evaluation (S130-S190), and if the detection accuracy thereof is less than a predetermined value (S200:NO), images causing worsening among the group of positive images for learning are replaced with unused positive images. Using the group of new positive images for learning that have replaced the images causing worsening, and the group of negative images for learning, the weak discriminator is learned and new class discriminator candidates are generated (S120). Such new class discriminator candidates include those generated without learning the feature quantities required to identify adverse influencing factors. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力画像に写り込んだ検出対象を検出するために用いられるクラス識別器を生成するクラス識別器生成装置に関する。   The present invention relates to a class discriminator generating device that generates a class discriminator used for detecting a detection target reflected in an input image.

従来より、撮影装置から入力された画像(以下、入力画像と称す)に基づいて、自車両の前方に位置する歩行者や車両(以下、検出対象とする)を検出し、運転者に対する警告や車両制御を実行する運転支援装置が知られている。   Conventionally, a pedestrian or a vehicle (hereinafter referred to as a detection target) located in front of the host vehicle is detected based on an image input from an imaging device (hereinafter referred to as an input image), A driving support device that executes vehicle control is known.

このような運転支援装置においては、入力画像中に写り込んだ検出対象を精度良く検出することが重要となる。
この検出対象を精度良く検出する方法として、Haar Like特徴からなる弱識別器(即ち、特徴量)をブースティング理論(例えば、アダブースト)によって学習させ、それぞれに重みが付与された弱識別器を一列にカスケード接続した各ステージを、さらに、カスケード接続した強識別器(以下、クラス識別器とも称す)を用いるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。以下、このような強識別器を、撮影装置からの入力画像に照合して、その入力画像から検出対象を検出する装置を従来識別装置と称す。
In such a driving support device, it is important to accurately detect the detection target reflected in the input image.
As a method for accurately detecting this detection target, weak classifiers having Haar Like features (that is, feature quantities) are learned by boosting theory (for example, Adaboost), and a series of weak classifiers each having a weight assigned thereto are arranged. Further, there is known a technique using a cascade-connected strong discriminator (hereinafter also referred to as a class discriminator) (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a device that collates such a strong discriminator with an input image from the imaging device and detects a detection target from the input image is referred to as a conventional discriminating device.

その従来識別装置では、入力画像から切り出した部分領域に対して、カスケード接続された接続順に弱識別器を順次適用し、個々の弱識別器による識別結果から、部分領域に検出対象が写り込んでいる可能性を表す尤度値を求める。そして、その求められた尤度値の重み付き線形和が、弱識別器の学習時に設定された規定閾値以上であれば、部分領域中に検出対象が写り込んでいるものとして、検出対象を検出している。   In the conventional identification device, weak classifiers are sequentially applied to the partial areas cut out from the input image in the cascade connection order, and the detection target is reflected in the partial areas based on the identification results by the individual weak classifiers. A likelihood value representing the possibility of being present is obtained. If the weighted linear sum of the obtained likelihood values is equal to or greater than a predetermined threshold set during the weak classifier learning, the detection target is detected as being detected in the partial region. is doing.

なお、弱識別器の学習は、予め用意された学習用画像を用いて実施される。その学習用画像は、検出対象が一つだけ写り込んだ複数(例えば、5000枚)の学習用ポジティブ画像と、検出対象が写り込んでいない複数(例えば、5000枚)の学習用ネガティブ画像とからなる。   The weak classifier learning is performed using a learning image prepared in advance. The learning image includes a plurality of (for example, 5000) learning positive images in which only one detection target is reflected and a plurality of (for example, 5000) learning negative images in which the detection target is not reflected. Become.

そして、各ステージについての具体的な学習では、予め用意された複数の弱識別器それぞれを、学習用画像それぞれに照合して、検出対象であるか否かを識別可能な弱識別器の配置、その弱識別器に対する重み、及び検出対象を検出する際に用いる規定閾値を設定する。ただし、この学習では、学習用ポジティブ画像の集合のうち、規定率以上の学習用ポジティブ画像から、それらの画像中に写り込んだ検出対象を検出し、かつ学習用ネガティブ画像の集合のうち、設定率以上の学習用ネガティブ画像から、それらの画像中に検出対象が写り込んでいないことが正しく検出されるようになるまで、そのステージを構成する弱識別器が追加される。なお、規定率は、設定率よりも大きな値に設定され、例えば、規定率:99.5%,設定率:50%に設定されている。   In specific learning for each stage, each of a plurality of weak classifiers prepared in advance is compared with each of the learning images, and an arrangement of weak classifiers that can identify whether or not they are detection targets, A weight for the weak classifier and a specified threshold value used when detecting a detection target are set. However, in this learning, from the set of learning positive images, the detection target reflected in those images is detected from the learning positive images having a specified rate or more, and the set of learning negative images is set. The weak classifiers that constitute the stage are added until it is correctly detected that the detection target is not reflected in those images from the learning negative images that are higher than the rate. The specified rate is set to a value larger than the set rate, and for example, the specified rate is set to 99.5% and the set rate is set to 50%.

特開2008−20951号公報JP 2008-20951 A

ところで、学習用ポジティブ画像の集合は、クラス識別器の作成者が任意で選ぶものであるため、検出対象を表す一般的な特徴とは異なる特徴(以下、異質特徴と称す、例えば、検出対象が歩行者であれば、歩行者の向きや体型などの個人差、また歩行者が所持している所持品の種類などによって現れる特徴)を有した検出対象が写り込んだ画像が含まれている可能性がある。   By the way, since the set of learning positive images is arbitrarily selected by the creator of the class discriminator, it is different from a general feature representing a detection target (hereinafter referred to as a heterogeneous feature. If it is a pedestrian, it may include an image that includes a detection target that has individual characteristics such as the pedestrian's orientation and body shape, and features that appear depending on the type of belongings the pedestrian has. There is sex.

このような学習用ポジティブ画像の集合を用いて学習がなされる場合、異質特徴を有した検出対象も検出可能となるように弱識別器が設定されるが、この異質特徴を識別するための弱識別器は、検出対象の一般的な特徴に合致するとは限らない。   When learning is performed using such a set of positive images for learning, a weak classifier is set so that a detection target having a foreign feature can also be detected. The discriminator does not always match the general characteristics of the detection target.

つまり、このような場合における学習では、異質特徴を識別するために過学習となり、その学習によって生成されたクラス識別器を用いて、入力画像に写り込んだ検出対象を検出すると、検出精度が低下する可能性があるという問題があった。   In other words, in learning in such a case, over-learning is performed to identify heterogeneous features, and if a detection target reflected in the input image is detected using a class discriminator generated by the learning, detection accuracy decreases. There was a problem that could be.

特に、このような過学習となった状態にて生成されたクラス識別器は、検出対象を検出するために必要となる特徴量(即ち、弱識別器の数)が増加し、入力画像に写り込んだ検出対象を検出する際の処理量が増加するという問題が生じる。   In particular, a class discriminator generated in such an overlearned state increases the amount of features (that is, the number of weak discriminators) necessary for detecting a detection target, and is reflected in the input image. A problem arises in that the amount of processing when detecting a detection target that is included increases.

そこで、本発明は、学習する特徴量を可能な限り抑制しつつ、検出精度の良いクラス識別器を生成するクラス識別器生成装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a class discriminator generating device that generates a class discriminator with high detection accuracy while suppressing the feature quantity to be learned as much as possible.

上記目的を達成するためになされた本発明は、撮影装置からの入力画像中に写り込んだ検出対象を検出するためのクラス識別器を生成するクラス識別器生成装置に関するものである。   The present invention made to achieve the above object relates to a class discriminator generating device for generating a class discriminator for detecting a detection target reflected in an input image from an imaging device.

その本発明のクラス識別器生成装置では、複数のポジティブ画像がポジティブ画像記憶手段に記憶され、複数のネガティブ画像がネガティブ画像記憶手段に記憶されている。ただし、ここで言うポジティブ画像とは、検出対象が写り込んだ画像それぞれであり、ネガティブ画像とは、検出対象が写り込んでいない画像それぞれである。   In the classifier generating apparatus of the present invention, a plurality of positive images are stored in the positive image storage means, and a plurality of negative images are stored in the negative image storage means. However, the positive image referred to here is each image in which the detection target is reflected, and the negative image is each image in which the detection target is not reflected.

そして、識別器候補生成手段が、ポジティブ画像記憶手段に記憶されたポジティブ画像のうちの一部からなるポジティブ画像群、及びネガティブ画像記憶手段に記憶されたネガティブ画像のうちの一部からなるネガティブ画像群を用いて学習した識別器をクラス識別器候補として生成する識別器学習処理を実行する。   The discriminator candidate generation unit includes a positive image group including a part of positive images stored in the positive image storage unit and a negative image including a part of negative images stored in the negative image storage unit. A classifier learning process for generating classifiers learned using groups as class classifier candidates is executed.

さらに、新候補生成手段が、識別器候補生成手段での学習に用いられたポジティブ画像群の中で、悪化要因画像を、ポジティブ画像記憶手段に記憶されているポジティブ画像の中で先の学習にて未使用であったものと入れ替えて、識別器候補生成手段に識別器学習処理を実行させることで、識別器候補生成手段に新たなクラス識別器候補を生成させる。   Further, the new candidate generation means uses the deterioration factor image in the positive image stored in the positive image storage means in the previous learning in the positive image group used for learning in the classifier candidate generation means. Then, the classifier candidate generating unit is caused to execute a classifier learning process by replacing the unused classifier with the unused one, thereby causing the classifier candidate generating unit to generate a new class classifier candidate.

そして、クラス識別器決定手段が、ポジティブ画像記憶手段に記憶されたポジティブ画像とは別に用意された評価用ポジティブ画像群、及びネガティブ画像記憶手段に記憶されたネガティブ画像とは別に用意された評価用ネガティブ画像群のそれぞれに識別器候補生成手段で生成された識別器候補を照合する。その照合の結果、評価用ポジティブ画像群からの検出対象の検出率が高いほど大きな値、かつ評価用ネガティブ画像群からの検出対象の検出率が低いほど大きな値となる評価値に基づいて、クラス識別器を決定する。   Then, the class discriminator determining means is for evaluation positive images prepared separately from the positive images stored in the positive image storage means and the negative images stored in the negative image storage means. The classifier candidates generated by the classifier candidate generation unit are collated with each negative image group. As a result of the collation, the class is based on an evaluation value that increases as the detection rate of the detection target from the evaluation positive image group increases and increases as the detection rate of the detection target from the evaluation negative image group decreases. Determine the classifier.

つまり、本発明のクラス識別器生成装置では、入力画像から検出対象を検出する際に悪影響(例えば、検出精度を低下させたり、検出結果を導出するまでの処理量を増加させたりすること)を及ぼす要因(例えば、特殊な特徴や大きなノイズ(即ち、異質特徴)を有した検出対象、以下、悪影響因子と称す)となるポジティブ画像を悪化要因画像とし、その悪化要因画像を、他のポジティブ画像と入れ替えて識別器学習処理を実行する。これにより、異なるポジティブ画像によって構成されたポジティブ画像群を用いて学習したクラス識別器候補が新たに生成される。   That is, in the class discriminator generation device of the present invention, when detecting a detection target from an input image, adverse effects (for example, reducing the detection accuracy or increasing the amount of processing until a detection result is derived). A positive image that becomes a factor to be affected (for example, a detection target having a special feature or large noise (ie, a heterogeneous feature), hereinafter referred to as an adverse effect factor) is set as a deterioration factor image, and the deterioration factor image is set as another positive image And the classifier learning process is executed. Thereby, a class identifier candidate learned using a positive image group constituted by different positive images is newly generated.

このようにして新たに生成されたクラス識別器候補の中には、悪影響因子を識別するために必要となる特徴量を学習することなく生成されたものが含まれる。つまり、クラス識別器候補として、検出対象の一般的な特徴を識別するための特徴量のみを学習したものが含まれる。   Among the class identifier candidates newly generated in this manner, those generated without learning the feature amount necessary for identifying the adverse effect factor are included. That is, the class discriminator candidate includes only learned feature quantities for identifying general features to be detected.

したがって、本発明のクラス識別器生成装置によれば、クラス識別器を生成するために学習する特徴量の数を低減できる。そして、本発明のクラス識別器生成装置にて生成されたクラス識別器を用いて、入力画像に写り込んだ検出対象を検出すれば、その検出精度を向上させることができると共に、入力画像に写り込んだ検出対象を検出する際の処理量を低減できる。   Therefore, according to the class discriminator generation device of the present invention, it is possible to reduce the number of feature quantities to be learned for generating a class discriminator. Then, by using the class discriminator generated by the class discriminator generating apparatus of the present invention, if the detection target reflected in the input image is detected, the detection accuracy can be improved, and the input image can be reflected. It is possible to reduce the amount of processing when detecting the detection target.

換言すれば、本発明のクラス識別器生成装置によれば、学習する特徴量を可能な限り抑制しつつ、検出精度の良いクラス識別器を生成することができる。
ところで、クラス識別器は、SVM(Support vector machine)や、バックプロパゲーションなどでも良いが、入力画像中に設定される矩形領域内の画素値を積分した積分値を特徴量とした複数の弱識別器をカスケード接続することで構成したものであることが望ましい。
In other words, according to the class discriminator generation device of the present invention, it is possible to generate a class discriminator with good detection accuracy while suppressing the feature quantity to be learned as much as possible.
By the way, the class discriminator may be SVM (Support vector machine) or backpropagation, but a plurality of weak discriminators using an integral value obtained by integrating pixel values in a rectangular area set in an input image as a feature amount. It is desirable that the device is configured by cascading devices.

このようなクラス識別器を用いる場合、識別器候補生成手段は、請求項2に記載のように、ポジティブ画像群を形成するポジティブ画像のうち、規定率以上のポジティブ画像から検出対象が検出され、ネガティブ画像群を形成するネガティブ画像のうち、設定率以上のネガティブ画像から検出対象が未検出となるまで、新たな弱識別器を学習することを識別器学習処理として実行するように構成されていることが望ましい。すなわち、識別器候補生成手段は、いわゆるブースティング理論を用いた学習を識別器学習処理として実行することが望ましい。   When such a class discriminator is used, the discriminator candidate generating unit detects a detection target from positive images that form a positive image group and having a specified rate or more, as described in claim 2, It is configured to perform learning as a discriminator learning process by learning a new weak discriminator from a negative image forming a negative image group until a detection target is not detected from a negative image having a set rate or higher. It is desirable. That is, it is desirable that the discriminator candidate generating means execute learning using so-called boosting theory as the discriminator learning process.

ただし、ここで言う規定率は、1未満であり、かつ設定率よりも大きな値である。
この請求項2に記載のクラス識別器生成装置において、新候補生成手段により、他のポジティブ画像と入れ替えられる悪化要因画像は、請求項3に記載のように、識別器候補生成手段にて識別器学習処理を実行した際に、検出対象を未検出であったポジティブ画像でも良い。また、悪化要因画像は、請求項4に記載のように、識別器候補生成手段にて識別器学習処理を実行した際に、設定数以上の弱識別器を学習することで検出対象を検出可能となったポジティブ画像であっても良い。
However, the specified rate here is less than 1 and a value larger than the set rate.
In the class discriminator generating device according to claim 2, the deterioration factor image that is replaced with another positive image by the new candidate generating unit is the discriminator by the discriminator candidate generating unit as described in claim 3. A positive image in which the detection target is not detected when the learning process is executed may be used. Further, as described in claim 4, the deterioration factor image can detect a detection target by learning more than a set number of weak classifiers when the classifier learning process is executed by the classifier candidate generation unit. It may be a positive image.

これらのような悪化要因画像を、他のポジティブ画像と入れ替えることで、本発明のクラス識別器生成装置にて生成されたクラス識別器に、悪影響因子を識別するために必要となる弱識別器が反映されることをより確実に低減できる。   By replacing these deterioration factor images with other positive images, the classifier generated by the classifier generator of the present invention has a weak classifier required to identify adverse factors. Reflection can be reduced more reliably.

ところで、本発明において、クラス識別器決定手段は、請求項5に記載のように、評価値が最大であるクラス識別器候補を、クラス識別器とするように構成されていても良い。また、クラス識別器決定手段は、請求項6に記載のように、評価用ポジティブ画像群及び評価用ネガティブ画像群のそれぞれへのクラス識別器候補の照合を、識別器候補生成手段にてクラス識別器候補を生成する毎に実施し、評価値が規定値以上であれば、その生成されたクラス識別器候補をクラス識別器とするように構成されていても良い。   By the way, in this invention, a class discriminator determination means may be comprised so that a class discriminator candidate with the largest evaluation value may be used as a class discriminator. The class discriminator determining means, as described in claim 6, performs class discrimination by classifier candidate generating means for collating the class discriminator candidate with each of the evaluation positive image group and the evaluation negative image group. This is performed every time a classifier candidate is generated. If the evaluation value is equal to or greater than a specified value, the generated class classifier candidate may be configured as a class classifier.

前者のように構成されたクラス識別器決定手段によれば、複数生成されたクラス識別器候補の中で、検出対象の検出性能が最も良いものをクラス識別器として決定することができる。この結果、入力画像に写り込んだ検出対象を精度良く検出することができる。   According to the class discriminator determining means configured as in the former, it is possible to determine, as a class discriminator, a plurality of generated class discriminator candidates that have the best detection target detection performance. As a result, it is possible to accurately detect the detection target reflected in the input image.

また、クラス識別器決定手段が後者のように構成されたクラス識別器生成装置において、クラス識別器決定手段がクラス識別器を決定した時点で、識別器学習処理の実行を終了するように識別器候補生成手段及び新候補生成手段を構成すれば、必要以上にクラス識別器候補を生成することが無くなる。この結果、クラス識別器が決定されるまでに要する処理時間を短縮することができる。   Further, in the class discriminator generating device in which the class discriminator determining means is configured as the latter, the discriminator is configured to end the execution of the discriminator learning process when the class discriminator determining unit determines the class discriminator. If the candidate generation unit and the new candidate generation unit are configured, it is not necessary to generate class classifier candidates more than necessary. As a result, the processing time required until the class discriminator is determined can be shortened.

クラス識別器生成装置の機能的構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the functional structure of the class identifier production | generation apparatus. クラス識別器を利用して検出対象を検出する運転支援システムの概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the driving assistance system which detects a detection target using a class identifier. クラス識別器生成処理の処理手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process sequence of the class identifier production | generation process. 識別器学習処理の処理手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the process sequence of the discriminator learning process. 学習用ポジティブ画像リストを例示した図面である。It is drawing which illustrated the positive image list for learning. クラス識別器生成処理において学習用ポジティブ画像を入れ替える際の概念を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the concept at the time of replacing the learning positive image in a classifier production | generation process. 弱識別器として用いるHaar Like特徴を例示した図面である。It is drawing which illustrated the Haar Like feature used as a weak discriminator.

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
〈運転支援システムについて〉
図2は、本発明が適用されたクラス識別器生成装置にて生成されたクラス識別器を用いる車載用運転支援システムの概略構成を示すブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
<About the driving support system>
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an in-vehicle driving support system using a class discriminator generated by a class discriminator generating device to which the present invention is applied.

この運転支援システム1にて用いられる(即ち、クラス識別器生成装置にて生成される)クラス識別器は、予め設定された検出対象(例えば、歩行者)の特徴を表すものである。このクラス識別器は、Haar Like特徴を特徴量とした複数の弱識別器からなる各ステージを、さらに、カスケード接続することで構成されている。このクラス識別器を構成する各ステージは、それぞれに重み(後述する識別器重みαt)が付与された弱識別器を一列にカスケード接続したものであり、弱識別器の接続段数tは、予め設定された設定数である。 The class discriminator used in the driving support system 1 (that is, generated by the class discriminator generating device) represents a feature of a preset detection target (for example, a pedestrian). This class discriminator is configured by further cascading each stage composed of a plurality of weak discriminators having Haar Like features as feature quantities. Each stage constituting this class discriminator is formed by cascading weak discriminators each having a weight (discriminator weight α t described later) in cascade, and the number of connection stages t of the weak discriminators is determined in advance. It is the set number of settings.

なお、Haar Like特徴とは、図7(A)〜(C)に示すように、矩形領域内の画素値を積分した積分値(即ち、画素値の総和)を特徴量としたものであり、この図7に例示したものでは、網掛けされた領域と網掛けされていない領域とにおける積分値の差分が特徴量となる。   The Haar Like feature is, as shown in FIGS. 7A to 7C, an integral value obtained by integrating the pixel values in the rectangular area (that is, the sum of the pixel values) as a feature amount. In the example illustrated in FIG. 7, a difference between integral values in a shaded area and a non-shaded area is a feature amount.

そして、運転支援システム1は、自車両の前方を撮影した画像を入力画像として取得する撮影機構(例えば、CCDカメラ)3と、撮影機構3にて取得した入力画像にクラス識別器を照合することにより、入力画像に写り込んだ検出対象(例えば、歩行者や、車両)の有無を検出(以下、対象有無判定と称す)すると共に、その検出結果に従って、運転者に対する支援を実施するように、複数の車載装置(例えば、モニタやスピーカ)からなる制御対象機器群9を制御する制御装置6とを備えた周知のものである。   And the driving assistance system 1 collates a class identifier with the imaging | photography mechanism (for example, CCD camera) 3 which acquires the image which image | photographed the front of the own vehicle as an input image, and the input image acquired by the imaging | photography mechanism 3. By detecting the presence / absence of a detection target (for example, a pedestrian or a vehicle) reflected in the input image (hereinafter referred to as target presence / absence determination), and according to the detection result, to support the driver, It is a known device including a control device 6 that controls a control target device group 9 including a plurality of in-vehicle devices (for example, monitors and speakers).

つまり、制御装置6では、入力画像から切り出した部分領域に、カスケード接続された接続順に弱識別器を順次適用し、その部分領域内に検出対象が写り込んでいる可能性を表す尤度値を求める。さらに、個々の弱識別器毎に求められた尤度値から重み付き線形和を導出し、その導出された重み付き線形和が、弱識別器の学習時(即ち、クラス識別器の生成時)に設定された設定閾値th以上であれば、部分画像中に検出対象が写り込んでいるものとして、検出対象が存在する領域を検出している。   In other words, the control device 6 sequentially applies weak classifiers to the partial areas cut out from the input image in the cascade connection order, and calculates a likelihood value indicating the possibility that the detection target is reflected in the partial areas. Ask. Furthermore, a weighted linear sum is derived from the likelihood value obtained for each weak classifier, and the derived weighted linear sum is obtained when the weak classifier is learned (that is, when the class classifier is generated). If the threshold value is equal to or greater than the set threshold th, the area in which the detection target exists is detected as the detection target being reflected in the partial image.

そして、入力画像から検出対象が検出されると、制御装置6は、モニタに、入力画像そのものを表示させると共に、その入力画像上において検出対象が存在する位置にマーカ(例えば、検出対象を囲うような枠)を重畳させる。さらに、スピーカーに、自車両前方に検出対象が存在する旨の音声を出力させる。
〈クラス識別器生成装置の構成〉
図1は、本発明が適用されたクラス識別器生成装置の機能的構成を示したブロック図である。
When the detection target is detected from the input image, the control device 6 displays the input image itself on the monitor and surrounds the marker (for example, the detection target) at the position where the detection target exists on the input image. A large frame). Further, the speaker is made to output a sound indicating that the detection target exists in front of the host vehicle.
<Configuration of classifier generator>
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of a class discriminator generation device to which the present invention is applied.

このクラス識別器生成装置20において、クラス識別器の生成は、予め用意された学習用画像を用いたブースティング理論(例えば、AdaBoost)により、弱識別器を学習することで実施される。その学習に用いられる画像(即ち、学習用画像)は、検出対象が一つだけ写り込んだ複数のポジティブ画像と、検出対象が写り込んでいない複数のネガティブ画像とからなる。   In this class discriminator generating device 20, the class discriminator is generated by learning a weak discriminator by a boosting theory (for example, AdaBoost) using a learning image prepared in advance. An image used for learning (that is, a learning image) includes a plurality of positive images in which only one detection target is reflected and a plurality of negative images in which the detection target is not reflected.

なお、全てのポジティブ画像とネガティブ画像(ここでは、学習用画像の他に、後述する評価用画像も含む)とは、画像サイズが均一となるように正規化されている。これと共に、学習用画像それぞれには、各学習用画像を区別するための画像インデックスが対応付けられている。   It should be noted that all positive images and negative images (here, including an image for evaluation described later in addition to a learning image) are normalized so that the image size is uniform. At the same time, each learning image is associated with an image index for distinguishing each learning image.

以下、学習に用いられる可能性のあるポジティブ画像、即ち、学習用画像としてのポジティブ画像それぞれを学習用ポジティブ画像、学習に用いられる可能性のあるネガティブ画像、即ち、学習用画像としてのネガティブ画像それぞれを学習用ネガティブ画像と称す。   Hereinafter, each positive image that may be used for learning, that is, each positive image as a learning image, each positive image for learning, and each negative image that may be used for learning, that is, each negative image as a learning image Is called a negative image for learning.

このように、弱識別器の学習を実施してクラス識別器を生成するクラス識別器生成装置20は、複数(本実施形態では、例えば、10000枚)の学習用ポジティブ画像,及び複数(本実施形態では、例えば、10000枚)の学習用ネガティブ画像を記憶する学習用画像記憶部21を有している。さらに、クラス識別器生成装置20は、学習用画像記憶部21に記憶された全ての学習用ポジティブ画像のうちの一部(本実施形態では、例えば、5000枚)の学習用ポジティブ画像(以下、学習用ポジティブ画像群と称す)、及び全ての学習用ネガティブ画像のうちの一部(本実施形態では、例えば、5000枚)の学習用ネガティブ画像(以下、学習用ネガティブ画像群と称す)を用いて弱識別器を学習し、クラス識別器候補を生成する識別器学習部23を有している。   As described above, the class discriminator generation device 20 that performs the weak discriminator learning to generate the class discriminator includes a plurality (for example, 10,000 in this embodiment) of positive images for learning and a plurality of (this embodiment). In the embodiment, there is a learning image storage unit 21 that stores, for example, 10,000 negative learning images. Further, the class discriminator generation device 20 is a part of all learning positive images stored in the learning image storage unit 21 (in this embodiment, for example, 5000) positive learning images (hereinafter, 5000). A learning positive image group) and a part of all the learning negative images (in this embodiment, for example, 5000) negative learning images (hereinafter referred to as a learning negative image group). The classifier learning unit 23 learns weak classifiers and generates class classifier candidates.

また、クラス識別器生成装置20は、学習用ポジティブ画像とは別に用意された複数のポジティブ画像(以下、このポジティブ画像それぞれを評価用ポジティブ画像と称し、評価用ポジティブ画像の集合を評価用ポジティブ画像群と称す)、及び学習用ネガティブ画像とは別に用意された複数のネガティブ画像(以下、このネガティブ画像それぞれを評価用ネガティブ画像と称し、評価用ネガティブ画像の集合を評価用ネガティブ画像群と称す)を記憶する評価用画像記憶部24を有している。さらに、クラス識別器生成装置20は、評価用画像記憶部24に記憶された評価用ポジティブ画像群、及び評価用ネガティブ画像群のそれぞれに、識別器学習部23にて生成されたクラス識別器候補を照合して評価すると共に、その評価結果に従って、その生成されたクラス識別器候補をクラス識別器として決定するか、または学習用ポジティブ画像群を形成する一部の学習用ポジティブ画像(以下、悪化要因画像と称す)を先の学習時に未使用であった学習用ポジティブ画像(以下、未使用ポジティブ画像と称す)と入れ替えて、識別器学習部23による新たなクラス識別器候補を生成するかについて判定する識別器評価部26とを有している。   Further, the class discriminator generation device 20 includes a plurality of positive images prepared separately from the learning positive images (hereinafter, each positive image is referred to as an evaluation positive image, and a set of evaluation positive images is referred to as an evaluation positive image. And a plurality of negative images prepared separately from the learning negative image (hereinafter, each negative image is referred to as an evaluation negative image, and a set of evaluation negative images is referred to as an evaluation negative image group). Has an evaluation image storage unit 24 for storing. Further, the class discriminator generation device 20 generates class discriminator candidates generated by the discriminator learning unit 23 for each of the evaluation positive image group and the evaluation negative image group stored in the evaluation image storage unit 24. And classifying the generated class discriminator candidate as a class discriminator according to the evaluation result, or a part of learning positive images (hereinafter, worsened) forming a learning positive image group. Whether to generate a new class classifier candidate by the classifier learning unit 23 by replacing the factor image) with a learning positive image (hereinafter referred to as an unused positive image) that has not been used at the time of previous learning. And a discriminator evaluation unit 26 for determination.

なお、クラス識別器生成装置20の実体は、ROM,RAM,CPUを少なくとも有した周知のマイクロコンピュータを中心に、補助記憶装置(例えば、HDD),操作部,及び表示部を備えた、いわゆるパーソナルコンピュータである。   The class discriminator generation device 20 is a so-called personal computer having an auxiliary storage device (for example, HDD), an operation unit, and a display unit, centering on a known microcomputer having at least a ROM, a RAM, and a CPU. It is a computer.

つまり、クラス識別器生成装置20は、ROMまたはRAMに格納された処理プログラムに従って、学習用画像を用いて弱識別器(即ち、特徴量)を学習することでクラス識別器候補を生成すると共に、その生成されたクラス識別器候補を、評価用ポジティブ画像群及び評価用ネガティブ画像群を用いて評価し、その生成されたクラス識別器候補がクラス識別器として適切であるか否かを判定するクラス識別器生成処理を実行するように構成されている。なお、このクラス識別器生成処理にて用いられる学習用ポジティブ画像、学習用ネガティブ画像、評価用ポジティブ画像、評価用ネガティブ画像の全ては、クラス識別器を構成する補助記憶装置に格納されている。   That is, the class discriminator generation device 20 generates a class discriminator candidate by learning a weak discriminator (that is, a feature amount) using a learning image according to a processing program stored in a ROM or a RAM, A class that evaluates the generated class classifier candidate using the evaluation positive image group and the evaluation negative image group, and determines whether the generated class classifier candidate is appropriate as a class classifier The discriminator generation process is configured to be executed. Note that the learning positive image, the learning negative image, the evaluation positive image, and the evaluation negative image used in the class discriminator generation process are all stored in the auxiliary storage device constituting the class discriminator.

これにより、補助記憶装置が、学習用画像記憶部21,評価用画像記憶部24として機能すると共に、クラス識別器生成処理を実行したCPUが、識別器学習部23,識別器評価部26として機能する。
〈クラス識別器生成処理について〉
次に、クラス識別器生成装置を構成するCPUが実行するクラス識別器生成処理について説明する。
Accordingly, the auxiliary storage device functions as the learning image storage unit 21 and the evaluation image storage unit 24, and the CPU that has executed the class discriminator generation process functions as the discriminator learning unit 23 and the discriminator evaluation unit 26. To do.
<Classifier generation processing>
Next, a class discriminator generation process executed by the CPU constituting the class discriminator generation device will be described.

ここで、図3は、クラス識別器生成処理の処理手順を示したフローチャートである。
図3に示すように、このクラス識別器生成処理は、起動されると、まず、S110にて、補助記憶装置に記憶されている全ての学習用ポジティブ画像、全ての学習用ネガティブ画像を、それぞれ、学習用画像リストに展開する。
Here, FIG. 3 is a flowchart showing the processing procedure of the class discriminator generation processing.
As shown in FIG. 3, when this class discriminator generation process is started, first, in S110, all learning positive images and all learning negative images stored in the auxiliary storage device are respectively displayed. , Expand to the learning image list.

具体的に、学習用画像リストは、学習用ポジティブ画像、学習用ネガティブ画像それぞれに対して予め用意されたものである。その学習用画像リストは、画像それぞれについてのリスト順位と対応付けて、画像インデックスが記述されるインデックス記述欄と、弱識別器の学習時における検出対象の検出の正否を、画像インデックスと対応付けて記述するステージ検出可否記述欄とが設けられている。   Specifically, the learning image list is prepared in advance for each of the learning positive image and the learning negative image. The learning image list is associated with the image ranking by associating with the image index the index description field in which the image index is described in association with the list order for each image, and the correctness of detection of the detection target at the time of weak classifier learning. A stage detection availability description column to be described is provided.

なお、リスト順位は、弱識別器の学習時に、弱識別器を照合する学習用画像の順序を表すものである。すなわち、このリスト順位が、1から5000までに対応する学習用ポジティブ画像、及び学習用ネガティブ画像によって、学習用ポジティブ画像群、及び学習用ネガティブ画像群(以下、学習用ポジティブ画像群と学習用ネガティブ画像群とをまとめて学習用画像群と称す)を形成する。また、このリスト順位が5001以上である学習用ポジティブ画像、及び学習用ネガティブ画像は、それぞれ、未使用ポジティブ画像、及び未使用ネガティブ画像(以下、未使用ポジティブ画像の集合(即ち、群)と未使用ネガティブ画像の集合(群)とをまとめて未使用画像群と称す)となる。   Note that the list order represents the order of learning images used to collate the weak classifiers when learning the weak classifiers. That is, the list order is a learning positive image group and a learning negative image group (hereinafter referred to as a learning positive image group and a learning negative image group) according to a learning positive image and a learning negative image corresponding to 1 to 5000. The image group is collectively referred to as a learning image group). Further, the learning positive image and the learning negative image whose list order is 5001 or more are respectively an unused positive image and an unused negative image (hereinafter referred to as a set (ie, a group) of unused positive images and an unused image). A set (group) of use negative images is collectively referred to as an unused image group).

続いて、S120にて、クラス識別器候補を生成する識別器学習処理を実行する。
この識別器学習処理では、予め用意された複数の弱識別器それぞれを、学習用画像それぞれに対して順次照合し、検出対象の部分的な特徴が検出可能となる弱識別器の配置、その弱識別器に対する重み(即ち、識別器重みαt、ただし、添え字tは、その弱識別器の接続段数tである)、及び検出対象の有無を検出する際に用いる規定閾値thを設定する。このとき、学習用ポジティブ画像群を形成する学習用ポジティブ画像のうち、規定率以上の学習用ポジティブ画像から、それらの画像中に写り込んだ検出対象を検出すると共に、学習用ネガティブ画像群を形成する学習用ネガティブ画像のうち、設定率以上の学習用ネガティブ画像から、それらの画像中に検出対象が写り込んでいないことが正しく検出されるようになるまで、各ステージを構成する弱識別器が追加される(即ち、弱識別器の接続段数が増加する)。なお、本実施形態における規定率は、設定率よりも大きな値に設定され、例えば、規定率:99.5%,設定率:50%に設定されている。
Subsequently, in S120, classifier learning processing for generating class classifier candidates is executed.
In this classifier learning process, each of the plurality of weak classifiers prepared in advance is sequentially checked against each of the learning images, and the weak classifiers that can detect the partial features to be detected are arranged and their weaknesses. A weight for the discriminator (that is, discriminator weight α t , where the subscript t is the number t of connection stages of the weak discriminator) and a prescribed threshold th used when detecting the presence or absence of a detection target are set. At this time, among the learning positive images forming the learning positive image group, the detection target reflected in those images is detected from the learning positive images having a specified rate or more, and the learning negative image group is formed. Among the learning negative images to be detected, the weak classifiers constituting each stage are correctly detected from the learning negative images that are equal to or higher than the set rate until it is correctly detected that the detection target is not reflected in those images. Added (ie, the number of connection stages of the weak classifier increases). The specified rate in the present embodiment is set to a value larger than the set rate, for example, set rate is set to 99.5% and set rate: 50%.

つまり、識別器学習処理を実行することにより、それぞれに識別器重みαtが付与された弱識別器を一列にカスケード接続した各ステージを、さらに、カスケード接続したクラス識別器候補が生成される。 That is, by executing the classifier learning process, cascade-connected class classifier candidates are further generated for each stage obtained by cascading weak classifiers to which classifier weights α t are assigned, respectively.

さらに、S130では、補助記憶装置に記憶されている評価用ポジティブ画像群の中から、1つの評価用ポジティブ画像を抽出する。
続く、S140では、S130にて抽出した評価用ポジティブ画像に対し、今サイクルのS120(即ち、先の識別器学習処理)にて生成されたクラス識別器候補を照合し、評価用ポジティブ画像に写り込んだ検出対象を検出可能であるか否かを出力する。このS140での出力(即ち、出力値)は、評価用ポジティブ画像から検出対象が検出されていれば「1」を、評価用ポジティブ画像から検出対象が検出されていなければ「0」となる。なお、評価用画像に対しクラス識別器候補を照合して検出対象の有無を判定する処理は、運転支援システム1における対象有無判定と同様であるため、ここでの詳しい説明を省略する。
In S130, one evaluation positive image is extracted from the evaluation positive image group stored in the auxiliary storage device.
In S140, the classifier candidate generated in S120 of the current cycle (that is, the previous classifier learning process) is collated with the evaluation positive image extracted in S130, and is reflected in the evaluation positive image. It is output whether or not the detected object can be detected. The output in S140 (that is, the output value) is “1” if a detection target is detected from the evaluation positive image, and is “0” if no detection target is detected from the evaluation positive image. In addition, since the process which collates a classifier candidate with respect to the image for evaluation and determines the presence or absence of a detection target is the same as the determination of the presence or absence of a target in the driving support system 1, detailed description here is omitted.

さらに、S150では、全ての評価用ポジティブ画像に対して、S140での照合を実施済みであるか否かを判定する。その判定の結果、全ての評価用ポジティブ画像に対して、S140での照合を実施していなければ、S130へと戻り、評価用ポジティブ画像の中で、未照合である評価用ポジティブ画像を抽出し、S140での照合を実行する。そして、全ての評価用ポジティブ画像に対して、S140での照合が完了すると、S160へと進む。   Further, in S150, it is determined whether or not the collation in S140 has been performed for all evaluation positive images. As a result of the determination, if all the positive images for evaluation have not been collated in S140, the process returns to S130, and the evaluation positive images that have not been collated are extracted from the positive images for evaluation. , The verification in S140 is executed. When the collation in S140 is completed for all the positive images for evaluation, the process proceeds to S160.

そのS160では、補助記憶装置に記憶されている評価用ネガティブ画像群の中から、1つの評価用ネガティブ画像を抽出する。
続く、S170では、S160にて抽出した評価用ネガティブ画像に対し、先の識別器学習処理にて生成されたクラス識別器候補を照合し、評価用ネガティブ画像に写り込んだ検出対象を検出可能であるか否かを出力する。このS170での出力(即ち、出力値)は、評価用ネガティブ画像から検出対象が検出されていれば「0」を、評価用ネガティブ画像から検出対象が検出されていなければ「1」となる。
In S160, one evaluation negative image is extracted from the evaluation negative image group stored in the auxiliary storage device.
Subsequently, in S170, the class discriminator candidate generated in the previous discriminator learning process is collated against the evaluation negative image extracted in S160, and the detection target reflected in the evaluation negative image can be detected. Output whether or not there is. The output (ie, output value) in S170 is “0” if a detection target is detected from the evaluation negative image, and “1” if no detection target is detected from the evaluation negative image.

さらに、S180では、全ての評価用ネガティブ画像に対して、S170での照合を実施済みであるか否かを判定する。その判定の結果、全ての評価用ネガティブ画像に対して、S170での照合を実施していなければ、S160へと戻り、評価用ネガティブ画像の中で、未照合である評価用ネガティブ画像を抽出し、S170での照合を実行する。そして、全ての評価用ネガティブ画像に対して、S170での照合が完了すると、S190へと進む。   Further, in S180, it is determined whether or not the collation in S170 has been performed on all evaluation negative images. As a result of the determination, if all of the negative evaluation images have not been collated in S170, the process returns to S160 to extract an unverified negative evaluation image from the negative evaluation images. , Collation in S170 is executed. When the collation in S170 is completed for all evaluation negative images, the process proceeds to S190.

そのS190では、S140での照合結果、及びS170での照合結果の全てに基づいて、今サイクルのS120にて生成されたクラス識別器候補に対する評価値SWを導出する。その評価値SWは、S140での出力値の総和である第1評価値SW1と、S140での出力値の総和である第2評価値SW2とからなる。 In S190, the evaluation value SW for the class classifier candidate generated in S120 of the current cycle is derived based on all of the collation result in S140 and the collation result in S170. The evaluation value SW includes a first evaluation value SW 1 that is a sum of output values in S140 and a second evaluation value SW 2 that is a sum of output values in S140.

つまり、第1評価値SW1は、評価用ポジティブ画像群を形成する評価用ポジティブ画像からの検出対象の検出率が高いほど大きな値となる。一方、第2評価値SW2は、評価用ネガティブ画像群を形成する評価用ネガティブ画像からの検出対象の検出率が低いほど大きな値となる。 That is, the first evaluation value SW 1 increases as the detection rate of the detection target from the evaluation positive image forming the evaluation positive image group increases. On the other hand, the second evaluation value SW 2 becomes larger as the detection rate of the detection target from the evaluation negative image forming the evaluation negative image group is lower.

続く、S200では、S190にて導出された評価値SWそれぞれ(即ち、第1評価値SW1、第2評価値SW2の両方)が、予め設定された設定閾値th以上であるか否かを判定する。その判定の結果、第1評価値SW1、第2評価値SW2の両方が設定閾値th以上であれば、今サイクルのS120にて生成されたクラス識別器候補を用いた検出対象の検出精度が所定値以上になるものと判断して、S210では進む。 Subsequently, in S200, whether or not each of the evaluation values SW derived in S190 (that is, both the first evaluation value SW 1 and the second evaluation value SW 2 ) is equal to or greater than a preset setting threshold th. judge. As a result of the determination, if both the first evaluation value SW 1 and the second evaluation value SW 2 are equal to or greater than the set threshold th, the detection accuracy of the detection target using the classifier candidate generated in S120 of the current cycle Is determined to be equal to or greater than a predetermined value, and the process proceeds to S210.

そのS210では、今サイクルの識別器学習処理にて生成されたクラス識別器候補をクラス識別器として出力し、その後、クラス識別器生成処理を終了する。
一方、S200での判定の結果、第1評価値SW1、第2評価値SW2のうち、少なくとも一方が設定閾値th未満であれば、今サイクルのS120にて生成されたクラス識別器候補を用いた検出対象の検出精度が所定値未満になるものとして、S120へと戻る。
In S210, the class classifier candidate generated in the classifier learning process of the current cycle is output as a class classifier, and then the class classifier generation process is terminated.
On the other hand, if at least one of the first evaluation value SW 1 and the second evaluation value SW 2 is less than the set threshold th as a result of the determination in S200, the class identifier candidate generated in S120 of the current cycle is determined. Assuming that the detection accuracy of the used detection target is less than the predetermined value, the process returns to S120.

そのS120では、識別器学習処理を実行する。この時実行される識別器学習処理により、学習用画像リストに従って、学習用ポジティブ画像群の中に含まれていた悪化要因画像が未使用ポジティブ画像へと入れ替えられ、新たに形成される学習用ポジティブ画像群を用いて弱識別器の学習を実行する。よって、新たなクラス識別器候補が生成される。   In S120, a classifier learning process is executed. By the discriminator learning process executed at this time, the deterioration factor image included in the learning positive image group is replaced with an unused positive image according to the learning image list, and a newly formed learning positive The weak classifier is learned using the image group. Therefore, a new class classifier candidate is generated.

そして、新たに生成されたクラス識別器候補に対する評価値SWそれぞれ(即ち、第1評価値SW1、第2評価値SW2の両方)が設定閾値th以上となるまで、クラス識別器生成処理が繰り返される。
〈識別器学習処理について〉
次に、識別器学習処理について説明する。
Then, evaluation value SW respectively for newly generated class classifier candidate (i.e., a first evaluation value SW 1, second both evaluation value SW 2) until the set threshold value th or more, the class identifier generating process Repeated.
<About classifier learning processing>
Next, the classifier learning process will be described.

ここで、図4は、弱識別器学習処理の処理手順を示すフローチャートである。
この弱識別器学習処理は、クラス識別器生成処理のS120にて起動されると、まず、学習用画像それぞれに対する重み(以下、画像重みDt(i)とする)を初期化する(S1210)。即ち、Dt(i)=1/N,Nは、学習用画像群を形成する学習用画像の枚数(本実施形態では、10000。ただし、ここでの添え字iは、学習用画像それぞれについての画像インデックスであり、添え字tは、今サイクルにて決定する弱識別器の接続段数である。
Here, FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of weak classifier learning processing.
When the weak classifier learning process is started in S120 of the class classifier generation process, first, a weight for each learning image (hereinafter referred to as image weight D t (i)) is initialized (S1210). . That is, D t (i) = 1 / N, N is the number of learning images forming the learning image group (10000 in this embodiment. However, the subscript i here is for each of the learning images. The index t is the number of connection stages of the weak classifier determined in the current cycle.

続いて、予め用意された全ての弱識別器の中から1つの弱識別器hjを抽出する(S1220)。なお、弱識別器hjの実体は、Haar Like特徴を評価するための評価関数hjである。 Subsequently, one weak classifier h j is extracted from all weak classifiers prepared in advance (S1220). The entity of the weak classifier h j is an evaluation function h j for evaluating the Haar Like feature.

その抽出した弱識別器hjを、学習用画像群を形成する学習用画像の中の1つ(以下、抽出画像xi)に照合し、出力値yiを導出する(S1230)。この出力値yiは、弱識別器hjが配置される抽出領域中の領域それぞれに対してが導出される。このとき、弱識別器hjが適合(即ち、特徴量を検出)していれば、出力値yiは「1」となり、弱識別器hjが未適合であれば、出力値yiは「−1」となる。ただし、添え字jは、弱識別器を区別するためのインデックスである。 The extracted weak classifier h j is collated with one of the learning images forming the learning image group (hereinafter, extracted image x i ) to derive an output value y i (S1230). This output value y i is derived for each region in the extraction region where the weak classifier h j is arranged. At this time, the output value y i is “1” if the weak classifier h j is compatible (that is, the feature amount is detected), and if the weak classifier h j is not compatible, the output value y i is “−1”. However, the subscript j is an index for distinguishing weak classifiers.

さらに、学習用画像群を形成する全ての学習用画像に対して、S1220にて抽出した弱識別器hjを照合したか否かを判定する(S1240)。その判定の結果、全ての学習用画像に対して照合を実施していなければ、S1230へと戻り、未照合である学習用画像を抽出画像xi+1として読み出して、弱識別器hjを照合する。 Further, it is determined whether or not the weak classifier h j extracted in S1220 is collated with respect to all the learning images forming the learning image group (S1240). As a result of the determination, if all the learning images have not been collated, the process returns to S1230, the uncollated learning image is read as the extracted image x i + 1 , and the weak classifier h j is Match.

一方、S1240での判定の結果、全ての学習用画像に弱識別器hjを照合済みであれば、S1250へと進む。
そのS1250では、下記(1)式に従って、検出誤差ejを導出する(S1270)。なお、(1)式中におけるhj(xi)≠yi=caは、画像インデックスiにより識別される学習用画像xiに、弱識別器hjを照合した際に誤判定であったことを意味する。
On the other hand, the result of the determination in S1240, if the check completed the weak classifier h j for all learning images, processing proceeds to S1250.
In the S1250, according to the following equation (1), to derive a detection error e j (S 1270). It should be noted that h j (x i ) ≠ y i = ca in the expression (1) was an erroneous determination when the weak classifier h j was collated with the learning image x i identified by the image index i. Means that.

つまり、検出誤差ejは、S1230にて弱識別器hjが誤判定した学習用画像xiに付与された画像重みDt(i)の総和である。したがって、この検出誤差ejは、画像重みDt(i)が大きな値である学習用画像に対して、弱識別器hjが誤判定するほど大きな値となる。 That is, the detection error e j is the sum of weak classifiers h j misjudgment was given to learning image x i image weights D t (i) at S1230. Therefore, the detection error e j is the image weighting Dt (i) is the learning image is a large value, a large value enough to determine weak classifier h j erroneous.

ただし、ここで言う誤判定とは、弱識別器hjが照合された学習用画像xiが学習用ポジティブ画像であれば、弱識別器hjが未適合となったこと(いわゆる、False Positive)であり、弱識別器hjが照合された学習用画像xiが学習用ネガティブ画像であれば、弱識別器hjが適合したこと(いわゆるFalse Negative)である。 However, where an erroneous judgment and says, that the weak classifier h j is collated learning image x i is equal positive image for learning, the weak classifier h j becomes non-compliance (the so-called, False Positive ), and it is as long as the weak classifier h j is collated learning image x i is negative image for learning, the weak classifier h j-matched (so-called False negative).

続いて、抽出画像に対して、全ての弱識別器を照合したか否かを判定する(S1260)。その判定の結果、全ての弱識別器について照合が完了していなければ、S1220へと戻り、全ての弱識別器の中から未照合の弱識別器hj+1を1つを選択して、S1230へと進む。 Subsequently, it is determined whether or not all weak classifiers are collated with respect to the extracted image (S1260). As a result of the determination, if collation has not been completed for all weak classifiers, the process returns to S1220, and one unmatched weak classifier h j + 1 is selected from all weak classifiers. Proceed to S1230.

一方、S1260での判定の結果、全ての弱識別器について照合済であれば、S1270へと進む。このとき、S1220からS1260での一連の処理ルーチンにおけるS1250にて導出される検出誤差ejは、弱識別器hjの総数分となる。 On the other hand, if the result of determination in S1260 is that all weak classifiers have been collated, processing proceeds to S1270. In this case, the detection error e j derived at S1250 in a series of processing routines in S1260 from S1220 is a total amount of weak classifiers h j.

そして、S1270では、検出誤差ejに従って、クラス識別器候補のステージを構成する1つの弱識別器(以下、構成弱識別器htと称す)を決定し、前接続段t−1までの弱識別器(すなわち、弱識別器の組合せ)に追加する。すなわち、このS1260では、クラス識別器候補のステージを構成するパラメータのうち、接続段数がt番目の構成弱識別器htの配置が決定される。 Then, in S 1270, in accordance with the detected error e j, 1 single weak classifiers constituting the stage class classifier candidates (hereinafter, referred to as configuration weak classifier h t) is determined and the weak and before connection stage t-1 Add to the classifier (ie, the combination of weak classifiers). That is, in the S 1260, among the parameters constituting the stage class classifier candidates, the number of connection stages is disposed of t th configuration weak classifier h t is determined.

具体的には、S1220からS1260までの一連の処理ルーチン(以下、単に処理ルーチンと称す)にて導出された全ての検出誤差ejの中で、その値が最小となるものに対応する弱識別器hjを構成弱識別器htとして決定する。以下、構成弱識別器htについての検出誤差ejを検出誤差etとする。 Specifically, the series of processing routine from S1220 to S 1260 (hereinafter, simply referred to as processing routine) of all the detected error e j derived at, weak learners corresponding to those that value is minimum The unit h j is determined as the constituent weak classifier h t . Hereinafter, the detection error e j of the structure weak classifier h t and detection error e t.

さらに、S1270にて決定された構成弱識別器htについての検出誤差etに基づいて、下記(2)式により、識別器重みαtを導出する(S1280)。 Furthermore, on the basis of the detection error e t of the structure weak classifier h t determined in S 1270, by the following equation (2), to derive the classifier weights alpha t (S 1280).

この識別器重みαtは、構成弱識別器htに対する信頼度を表すものであり、検出誤差etが小さいほど大きな値となる。すなわち、このS1280では、クラス識別器候補のステージを構成するパラメータのうち、接続段数がt番目の構成弱識別器htに対する識別器重みαtが決定される。 The discriminator weight α t represents the reliability with respect to the constituent weak discriminator h t, and becomes a larger value as the detection error et is smaller. That is, in the S 1280, among the parameters constituting the stage class classifier candidates, the number of connection stages is classifier weights alpha t is determined for t th configuration weak classifier h t.

続いて、S1280にて導出された識別器重みαtに基づいて、下記(3)式に従って、全ての学習用画像に対する画像重みDt(i)を更新する(即ち、画像重みDt+1(i)を求める)。ただし、(3)式中のyit(xi)は、画像インデックスiにより特定される学習用画像xiに構成弱識別器htを照合した時の出力値yiを表す。 Subsequently, based on the discriminator weight α t derived in S1280, the image weights D t (i) for all the learning images are updated according to the following equation (3) (that is, the image weights D t + 1). (I) is determined). However, y i ht (x i ) in the expression (3) represents an output value y i when the structural weak classifier h t is collated with the learning image x i specified by the image index i.

なお、画像重みDt(i)は、全ての学習用画像に対する画像重みDt(i)の総和が、1となるようにされている。このため、(3)式中のZtは、画像重みDt(i)の総和を導出するための規格化因子であり、下記(4)式にて表される。 The image weight D t (i) is set so that the sum of the image weights D t (i) for all the learning images is 1. For this reason, Z t in the equation (3) is a normalization factor for deriving the sum of the image weights D t (i), and is expressed by the following equation (4).

続いて、このS1300に進んだ時点で構成されているクラス識別器候補のステージを用いて、学習用画像群から適正条件を満たすように規定閾値thを設定可能であるか否かを判定する(S1300)。ただし、この適正条件とは、学習用ポジティブ画像群のうち、規定率以上の学習用ポジティブ画像に対して第1正答であり、かつ学習用ネガティブ画像群のうち、設定率以上の学習用ネガティブ画像に対して第2正答となることである。 Subsequently, using the class discriminator candidate stage configured at the time of proceeding to S1300, it is determined whether or not the prescribed threshold th can be set so as to satisfy an appropriate condition from the learning image group ( S1300). However, this appropriate condition is the first correct answer for a learning positive image having a specified rate or higher in the learning positive image group, and in the learning negative image group, a learning negative image having a setting rate or higher. Is the second correct answer.

そして、ここで言う第1正答とは、学習用ポジティブ画像に写り込んだ検出対象を正しく検出することであり、ここで言う第2正答とは、学習用ネガティブ画像にて検出対象を検出できないことである。   And the 1st correct answer said here is detecting correctly the detection target reflected in the positive image for learning, and the 2nd correct answer said here cannot detect a detection target in the negative image for learning. It is.

このS1300での判定の結果、適正条件を満たす規定閾値thを設定できなければ、このS1300に進んだ時点で生成されているクラス識別器候補のステージ用いて学習用画像から検出対象の有無を検出する際の検出精度が、設定値未満となるものと判断して、S1220へと戻り、検出精度が設定値以上となるステージが生成されるまで、S1220からS1300までのステップを繰り返す。   As a result of the determination in S1300, if the specified threshold th satisfying the appropriate condition cannot be set, the presence / absence of the detection target is detected from the learning image using the class classifier candidate stage generated at the time of proceeding to S1300. When it is determined that the detection accuracy is less than the set value, the process returns to S1220, and the steps from S1220 to S1300 are repeated until a stage in which the detection accuracy is equal to or higher than the set value is generated.

つまり、S1220からS1300のステップを繰り返すことで、Viola&Jonesのアルゴリズムによる学習(いわゆる、アダブーストを拡張させた教師あり学習)を実行する。そして、これらのステップの繰り返しにより、適正条件を満たすまで、構成弱識別器htが追加される。 That is, by repeating the steps from S1220 to S1300, learning based on the Viola & Jones algorithm (so-called supervised learning in which Adaboost is extended) is executed. Then, by repeating these steps, the configuration weak classifier ht is added until the proper condition is satisfied.

一方、S1300での判定の結果、適正条件を満たす規定閾値thを設定可能であれば、その適正条件を満たす規定閾値thを設定して、S1310へと進む。つまり、クラス識別器候補を形成する1つのステージが生成される。   On the other hand, as a result of the determination in S1300, if it is possible to set the specified threshold th satisfying the appropriate condition, the specified threshold th satisfying the appropriate condition is set, and the process proceeds to S1310. That is, one stage forming a class classifier candidate is generated.

そのS1310では、今サイクルのS1300にて適正条件を満たすように規定閾値thが設定されることで生成されたクラス識別器候補のステージを用いて対象有無判定しても、検出対象を検出不可能となる学習用ポジティブ画像を悪化要因画像として、学習用画像リストに記録する。   In S1310, the detection target cannot be detected even if the target presence / absence determination is performed using the class discriminator candidate stage generated by setting the specified threshold th so as to satisfy the appropriate condition in S1300 of the current cycle. The learning positive image is recorded as a deterioration factor image in the learning image list.

続いて、予め設定された設定数だけ、クラス識別器候補を構成するステージを生成したか否か、即ち、ステージの接続段数が設定数に達したか否かを判定する(S1320)。その判定の結果、ステージの接続段数が設定数に達していなければ、S1330へと進む。そのS1330では、学習用ネガティブ画像群の中で、今サイクルにて生成されたクラス識別器候補のステージを用いた対象有無判定により、検出対象が検出不可能(即ち、正答)となる学習用ネガティブ画像全てを、未使用ネガティブ画像へと変更した上で、S1220へと戻る。すなわち、今サイクルにて生成されたクラス識別器候補を構成するステージにより、検出対象が写り込んでいないことが正しく検出される2500枚以上の学習用ネガティブ画像全てを、未使用ネガティブ画像に入れ替えた上で、新たなステージを生成するための学習を実行する。   Subsequently, it is determined whether or not the number of stages constituting the class discriminator candidate has been generated by a preset number, that is, whether or not the number of stages connected to the stage has reached the set number (S1320). If the number of connected stages of the stages does not reach the set number as a result of the determination, the process proceeds to S1330. In S1330, a learning negative in which a detection target cannot be detected (that is, a correct answer) is determined by the target presence / absence determination using the class classifier candidate stage generated in the current cycle in the learning negative image group. After changing all the images to unused negative images, the process returns to S1220. That is, all of the 2500 or more learning negative images that are correctly detected that the detection target is not reflected by the stage constituting the class classifier candidate generated in the current cycle are replaced with unused negative images. The learning for generating a new stage is executed.

一方、S1320での判定の結果、ステージの接続段数が設定数に達していれば、S1340へと進む。そのS1340では、S1310にて学習用画像リストに記録された全ての悪化要因画像が、次に識別器学習処理が起動された際に、未使用ポジティブ画像と入れ替えられるように設定する。すなわち、学習用ポジティブ画像についての学習用画像リストの中で、悪化要因画像として記録された全ての学習用ポジティブ画像についてのリスト順位を、その悪化要因画像の数(以下、入替数とする)だけ最下位から順番となるように変更し、未使用ポジティブ画像の順位をそれぞれ入替数だけ上昇させる。   On the other hand, as a result of the determination in S1320, if the number of stages connected reaches the set number, the process proceeds to S1340. In S1340, all the deterioration factor images recorded in the learning image list in S1310 are set to be replaced with unused positive images when the classifier learning process is started next time. That is, in the learning image list for learning positive images, the list order for all learning positive images recorded as deterioration factor images is the number of the deterioration factor images (hereinafter referred to as replacement number). The order is changed from the lowest order to increase the order of unused positive images by the number of replacements.

具体的に、学習用ポジティブ画像についての学習用画像リストを例示した図5を用いて説明する。
この図5に示す例では、ステージ1検出可否、…ステージm検出可否と表記した欄が、ステージ検出可否記述欄に相当し、こららの欄中に記載された「×」は、対応する学習用ポジティブ画像が悪化要因画像であることを意味し、「○」は、対応する学習用ポジティブ画像が悪化要因画像ではないことを意味する。
Concretely, it demonstrates using FIG. 5 which illustrated the learning image list about the positive image for learning.
In the example shown in FIG. 5, the column described as stage 1 detectability,..., Stage m detectability corresponds to the stage detectability description column, and “x” described in these columns indicates the corresponding learning. This means that the positive image for use is a deterioration factor image, and “◯” means that the corresponding positive image for learning is not a deterioration factor image.

したがって、この図5に示す例では、S1300にてクラス識別器候補を構成する各ステージが生成される毎に、その生成されたステージに対する悪化要因画像が、そのステージに対応する検出可否記述欄に記録される。そして、全てのステージ、即ち、クラス識別器候補が生成されると、全ての検出可否記述欄の中で、1つでも悪化要因画像として記録された学習用ポジティブ画像が、未使用ポジティブ画像と入れ替えられる。   Therefore, in the example shown in FIG. 5, every time each stage constituting the class classifier candidate is generated in S1300, the deterioration factor image for the generated stage is displayed in the detectability description column corresponding to that stage. To be recorded. When all the stages, that is, class classifier candidates are generated, the learning positive image recorded as the deterioration factor image is replaced with the unused positive image in all the detection possibility description columns. It is done.

つまり、本実施形態のクラス識別器生成処理では、複数(本実施形態では5000枚)の学習用ポジティブ画像、及び複数(本実施形態では5000枚)の学習用ネガティブ画像からなる学習用画像を用いて弱識別器(即ち、特徴量)を学習し、クラス識別器候補を生成する。その生成したクラス識別器候補を用いて、評価用ポジティブ画像群または評価用ネガティブ画像群から検出対象の有無を検出した結果、その検出精度が所定値未満である場合には、図6に示すように、学習用ポジティブ画像群の中に含まれている悪化要因画像を未使用ポジティブ画像と入れ替える。さらに、悪化要因画像が入れ替えられることで形成された新たな学習用ポジティブ画像群、及び学習用ネガティブ画像群を用いて、弱識別器の学習を実行する。   That is, in the class discriminator generation process of the present embodiment, a learning image composed of a plurality of (5000 images in this embodiment) learning positive images and a plurality (5000 images in this embodiment) learning negative images is used. Then, weak classifiers (that is, feature quantities) are learned to generate class classifier candidates. As a result of detecting the presence / absence of a detection target from the evaluation positive image group or the evaluation negative image group using the generated class discriminator candidate, when the detection accuracy is less than a predetermined value, as shown in FIG. In addition, the deterioration factor image included in the learning positive image group is replaced with an unused positive image. Further, weak classifier learning is performed using a new learning positive image group and a learning negative image group formed by replacing the deterioration factor images.

これを繰り返すことにより、学習用ポジティブ画像の構成内容が異なる学習用ポジティブ画像群それぞれを用いて弱識別器を学習したクラス識別器候補が新たに生成される。
この新たに生成されたクラス識別器候補の中には、悪影響因子を識別するために必要な特徴量を学習することなく生成されたものが含まれる。ただし、ここで言う悪影響因子とは、入力画像から検出対象を検出する際の検出精度を低下させたり、検出結果を導出するまでの処理量を増加させたりする要因となる特徴である。つまり、クラス識別器が、検出対象の一般的な特徴を識別するための特徴量のみを学習したものとなる可能性が高くなる。
[実施形態の効果]
以上説明したように、本実施形態のクラス識別器生成装置20によれば、最終的に生成されるクラス識別器を生成するために学習する特徴量、即ち、クラス識別器を構成する弱識別器の数を低減できる。
By repeating this, a new class classifier candidate is generated in which the weak classifier is learned using each of the learning positive image groups having different constituent contents of the learning positive image.
Among the newly generated class discriminator candidates, those generated without learning feature quantities necessary for identifying adverse factors are included. However, the adverse effect factor mentioned here is a feature that causes a decrease in detection accuracy when detecting a detection target from an input image or an increase in a processing amount until a detection result is derived. That is, there is a high possibility that the class discriminator learns only the feature amount for identifying the general feature to be detected.
[Effect of the embodiment]
As described above, according to the class discriminator generation device 20 of the present embodiment, the feature quantity learned to generate the finally generated class discriminator, that is, the weak discriminator constituting the class discriminator. Can be reduced.

そして、このようなクラス識別器生成装置20にて生成されたクラス識別器を用いて、運転支援システム1が、入力画像に写り込んだ検出対象の有無を検出すれば、その検出精度を向上させることができる。   And if the driving assistance system 1 detects the presence or absence of the detection target reflected in the input image using the class discriminator generated by such a class discriminator generation device 20, the detection accuracy is improved. be able to.

言い換えれば、本実施形態のクラス識別器生成装置20によれば、クラス識別器について、構成する特徴量(即ち、弱識別器)の数を可能な限り抑制しつつ、検出精度を向上させることができる。   In other words, according to the class discriminator generation device 20 of the present embodiment, for the class discriminator, it is possible to improve the detection accuracy while suppressing the number of feature quantities (that is, weak discriminators) constituting the class discriminator as much as possible. it can.

そして、このようなクラス識別器生成装置20にて生成されたクラス識別器を用いて、運転支援システム1が、入力画像に写り込んだ検出対象の有無を検出する際には、クラス識別器を構成する弱識別器の数が少ないため、処理量を低減できる。
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
And when the driving assistance system 1 detects the presence or absence of the detection target reflected in the input image using the class discriminator generated by such a class discriminator generating device 20, the class discriminator is used. Since the number of weak classifiers to be configured is small, the amount of processing can be reduced.
[Other Embodiments]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is possible to implement in various aspects.

例えば、上記実施形態では、規定率を99.5%とし、設定率を50%としたが、これらの規定率、及び設定率は、いずれも100%でなく、かつ規定率が設定率よりも大きな値であれば、どのような値でも良い
また、上記実施形態における識別器学習処理では、学習用ポジティブ画像群に対してクラス識別器候補のステージを用いて対象有無判定を実行しても、検出対象を検出不可能となる学習用ポジティブ画像を悪化要因画像としたが、悪化要因画像は、これに限るものではない。例えば、識別器学習処理を実行した際に、予め規定された規定段数以上の弱識別器を追加することで、検出対象を初めて検出可能となったポジティブ画像を悪化要因画像としても良いし、構成弱識別器htそれぞれを決定する過程において、誤判定の回数が多かった学習用ポジティブ画像を悪化要因画像としても良いし、それらの組合せを悪化要因画像としても良い。
For example, in the above-described embodiment, the specified rate is 99.5% and the set rate is 50%. However, these specified rate and set rate are not 100%, and the specified rate is higher than the set rate. Any value can be used as long as it is a large value. In the classifier learning process in the above embodiment, even if the target presence / absence determination is performed using the class classifier candidate stage for the learning positive image group, Although the learning positive image in which the detection target cannot be detected is the deterioration factor image, the deterioration factor image is not limited to this. For example, when the classifier learning process is executed, a positive image in which a detection target can be detected for the first time by adding weak classifiers of a predetermined number of stages or more may be used as a deterioration factor image, and the configuration in the process of determining the respective weak classifier h t, erroneous also may the learning positive image number was often a determination as deterioration factors image may be deteriorated factors image combinations thereof.

ところで、上記実施形態においては、悪化要因画像と未使用ポジティブ画像との入れ替えを、クラス識別器候補が生成される毎に実施していたが、この入れ替えは、クラス識別器候補を構成する各ステージが生成される毎に実施しても良い。即ち、識別器生成処理のS1340にて実行していた処理を、S1310にて実行するようにしても良い。   By the way, in the said embodiment, although the replacement of a deterioration factor image and an unused positive image was implemented whenever a class discriminator candidate was produced | generated, this exchange is each stage which comprises a class discriminator candidate. It may be carried out every time is generated. That is, the process executed in S1340 of the classifier generation process may be executed in S1310.

さらに、上記実施形態におけるクラス識別器生成処理では、クラス識別器候補を生成する毎に、そのクラス識別器候補に対する評価値SWを導出して、そのクラス識別器候補をクラス識別器とするか否かを判定していたが、クラス識別器を決定するタイミングは、これに限るものではない。例えば、識別器学習処理を予め規定された規定回数以上繰り返し実行し、その繰り返しの間に生成された複数のクラス識別器候補の中で、評価値SWが最も高いクラス識別器候補をクラス識別器として決定しても良い。   Furthermore, in the class discriminator generation process in the above embodiment, every time a class discriminator candidate is generated, an evaluation value SW for the class discriminator candidate is derived, and whether or not the class discriminator candidate is used as a class discriminator. However, the timing for determining the class identifier is not limited to this. For example, the classifier learning process is repeatedly executed a predetermined number of times or more, and the class classifier candidate having the highest evaluation value SW among the plurality of class classifier candidates generated during the repetition is determined as a class classifier. It may be determined as

この場合、複数生成されたクラス識別器候補の中で、検出対象の検出性能が最も良いものをクラス識別器として決定することができる。この結果、運転支援システム1において、入力画像に写り込んだ検出対象の有無を精度良く検出することができる。   In this case, among the plurality of generated class discriminator candidates, the one with the best detection performance of the detection target can be determined as the class discriminator. As a result, the driving support system 1 can accurately detect the presence / absence of the detection target reflected in the input image.

また、上記実施形態では、Haar Like特徴からなる弱識別器をカスケード接続したものをクラス識別器として生成していたが、クラス識別器はこれに限るものではなく、例えば、SVM(Support vector machine)や、バックプロパゲーション等でも良い。つまり、クラス識別器の種類は、学習用ポジティブ画像群及び学習用ネガティブ画像群の両方を用いた教師あり学習にて生成するものであれば、どのようなものでも良い。   Further, in the above embodiment, a weak classifier composed of Haar Like features cascade-connected is generated as a class classifier. However, the class classifier is not limited to this. For example, SVM (Support vector machine) is used. Or back propagation may be used. In other words, any class identifier may be used as long as it is generated by supervised learning using both the learning positive image group and the learning negative image group.

なお、上記実施形態では、人物を検出対象としたが、検出対象は、これに限るものはなく、例えば、自動車や、路上に存在する可能性のある障害物などでも良い。
[実施形態と特許請求の範囲との対応関係]
最後に、上記実施形態の記載と、特許請求の範囲の記載との関係を説明する。
In the above embodiment, a person is a detection target. However, the detection target is not limited to this, and may be, for example, an automobile or an obstacle that may exist on the road.
[Correspondence between Embodiment and Claims]
Finally, the relationship between the description of the above embodiment and the description of the scope of claims will be described.

まず、上記実施形態におけるクラス識別器生成装置20の補助記憶装置(学習用画像記憶部21としての機能)が、本発明のポジティブ画像記憶手段、及びネガティブ画像記憶手段に相当する。   First, the auxiliary storage device (function as the learning image storage unit 21) of the class discriminator generation device 20 in the above embodiment corresponds to the positive image storage unit and the negative image storage unit of the present invention.

また、上記実施形態のクラス識別器生成処理のS120(識別器学習処理)を実行することで得られる機能が、本発明の識別器候補生成手段に相当する。さらに、識別器学習処理のS1340を経てS120(識別器学習処理)を実行することで得られる機能が、新候補生成手段に相当する。   The function obtained by executing S120 (classifier learning process) of the classifier generation process of the above embodiment corresponds to the classifier candidate generation means of the present invention. Furthermore, a function obtained by executing S120 (discriminator learning process) through S1340 of the discriminator learning process corresponds to a new candidate generation unit.

なお、クラス識別器生成処理のS130からS210を実行することで得られる機能が、本発明のクラス識別器決定手段に相当する。   The function obtained by executing S130 to S210 of the class discriminator generation process corresponds to the class discriminator determining means of the present invention.

1…運転支援システム 3…撮影機構 6…制御装置 9…制御対象機器群 20…クラス識別器生成装置 21…学習用画像記憶部 23…識別器学習部 24…評価用画像記憶部 26…識別器評価部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Driving support system 3 ... Imaging | photography mechanism 6 ... Control apparatus 9 ... Control object apparatus group 20 ... Class discriminator production | generation apparatus 21 ... Learning image memory | storage part 23 ... Discriminator learning part 24 ... Evaluation image memory | storage part 26 ... Discriminator Evaluation department

Claims (6)

撮影装置からの入力画像中に写り込んだ検出対象を検出するためのクラス識別器を生成するクラス識別器生成装置であって、
前記検出対象が写り込んだ画像それぞれをポジティブ画像とし、複数のポジティブ画像が記憶されたポジティブ画像記憶手段と、
前記検出対象が写り込んでいない画像それぞれをネガティブ画像とし、複数のネガティブ画像が記憶されたネガティブ画像記憶手段と、
前記ポジティブ画像記憶手段に記憶されたポジティブ画像のうちの一部からなるポジティブ画像群、及び前記ネガティブ画像記憶手段に記憶されたネガティブ画像のうちの一部からなるネガティブ画像群を用いて学習した識別器をクラス識別器候補として生成する識別器学習処理を実行する識別器候補生成手段と、
前記識別器候補生成手段での学習に用いられた前記ポジティブ画像群の中で、前記識別器候補を用いて前記入力画像から検出対象を検出する際に悪影響を及ぼす要因となるポジティブ画像それぞれを悪化要因画像とし、その悪化要因画像を、前記ポジティブ画像記憶手段に記憶されているポジティブ画像の中で先の学習にて未使用であったものと入れ替えて、前記識別器候補生成手段に前記識別器学習処理を実行させることで、前記識別器候補生成手段に新たなクラス識別器候補を生成させる新候補生成手段と、
前記ポジティブ画像記憶手段に記憶されたポジティブ画像とは別に用意された評価用ポジティブ画像群、及び前記ネガティブ画像記憶手段に記憶されたネガティブ画像とは別に用意された評価用ネガティブ画像群のそれぞれに前記識別器候補生成手段で生成された識別器候補を照合し、その照合の結果、前記評価用ポジティブ画像群からの前記検出対象の検出率が高いほど大きな値、かつ前記評価用ネガティブ画像群からの前記検出対象の検出率が低いほど大きな値となる評価値に基づいて、前記クラス識別器を決定するクラス識別器決定手段と
を備えることを特徴とするクラス識別器生成装置。
A class discriminator generating device for generating a class discriminator for detecting a detection target reflected in an input image from an imaging device,
Each of the images in which the detection target is reflected is a positive image, and a positive image storage means in which a plurality of positive images are stored;
Negative image storage means in which each of the images in which the detection target is not reflected is a negative image, and a plurality of negative images are stored;
Identification learned using a positive image group consisting of a part of the positive images stored in the positive image storage means and a negative image group consisting of a part of the negative images stored in the negative image storage means Classifier candidate generation means for executing a classifier learning process for generating a classifier as a class classifier candidate;
Among the positive image group used for learning in the classifier candidate generation unit, each positive image that causes a negative effect when detecting a detection target from the input image using the classifier candidate is deteriorated. A factor image is used, and the deterioration factor image is replaced with a positive image stored in the positive image storage unit that has not been used in previous learning, and the classifier candidate generation unit includes the classifier. New candidate generation means for causing the classifier candidate generation means to generate a new class classifier candidate by executing a learning process;
The evaluation positive image group prepared separately from the positive image stored in the positive image storage unit and the evaluation negative image group prepared separately from the negative image stored in the negative image storage unit, respectively. The classifier candidates generated by the classifier candidate generation unit are collated, and as a result of the collation, the higher the detection rate of the detection target from the evaluation positive image group, the larger the value, and from the evaluation negative image group A class discriminator generation device comprising: a class discriminator determining unit that determines the class discriminator based on an evaluation value that increases as the detection rate of the detection target decreases.
前記識別器候補生成手段は、
入力画像中に設定される矩形領域内の画素値を積分した積分値を特徴量とした複数の弱識別器をカスケード接続したものを前記クラス識別器候補として生成するように、
前記ポジティブ画像群を形成するポジティブ画像のうち、予め規定された規定率以上のポジティブ画像から前記検出対象が検出され、前記ネガティブ画像群を形成するネガティブ画像のうち、予め設定された設定率以上のネガティブ画像から前記検出対象が未検出となるまで、新たな弱識別器を学習することを前記識別器学習処理として実行することを特徴とする請求項1に記載のクラス識別器生成装置。
The classifier candidate generation means includes:
In order to generate as a class classifier candidate a cascade connection of a plurality of weak classifiers with an integral value obtained by integrating pixel values in a rectangular area set in an input image as a feature amount,
Among the positive images forming the positive image group, the detection target is detected from positive images having a predetermined prescribed ratio or more, and among the negative images forming the negative image group, a preset setting ratio or more is set. The class discriminator generation device according to claim 1, wherein learning of a new weak discriminator is executed as the discriminator learning process until the detection target is not detected from a negative image.
前記新候補生成手段は、
前記識別器候補生成手段にて識別器学習処理を実行した際に、前記検出対象を未検出となる前記ポジティブ画像を前記悪化要因画像とすることを特徴とする請求項2に記載のクラス識別器生成装置。
The new candidate generation means includes:
3. The class discriminator according to claim 2, wherein when the discriminator candidate generation unit executes discriminator learning processing, the positive image that is not detected as the detection target is used as the deterioration factor image. Generator.
前記新候補生成手段は、
前記識別器候補生成手段にて識別器学習処理を実行した際に、予め設定された設定数以上の弱識別器を学習することで前記検出対象を検出可能となった前記ポジティブ画像を前記悪化要因画像とすることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のクラス識別器生成装置。
The new candidate generation means includes:
When the classifier learning process is executed by the classifier candidate generation unit, the positive image whose detection target can be detected by learning more than a preset number of weak classifiers is determined as the deterioration factor. 4. The classifier generating device according to claim 2 or 3, wherein the classifier generating device is an image.
前記クラス識別器決定手段は、
前記評価値が最大である前記クラス識別器候補を、前記クラス識別器とすることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のクラス識別器生成装置。
The class discriminator determining means includes
The class discriminator generation device according to claim 1, wherein the class discriminator candidate having the maximum evaluation value is the class discriminator.
前記クラス識別器決定手段は、
前記評価用ポジティブ画像群及び前記評価用ネガティブ画像群のそれぞれへの前記クラス識別器候補の照合を、前記識別器候補生成手段にてクラス識別器候補を生成する毎に実施し、前記評価値が予め規定された規定値以上であれば、その生成されたクラス識別器候補を前記クラス識別器とすることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のクラス識別器生成装置。
The class discriminator determining means includes
The classifier candidate is collated with each of the evaluation positive image group and the evaluation negative image group each time the classifier candidate generation unit generates a classifier candidate, and the evaluation value is 5. The class discriminator generating apparatus according to claim 1, wherein the class discriminator candidate generated is a class discriminator if the class discriminator candidate is equal to or greater than a predetermined value.
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