JP2016181068A - 学習サンプル撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像を用いた判断を行う識別器の学習に必要な大量の学習サンプルを白動的に作成する学習サンプル撮影装置を提供する。
【解決手段】背景を模擬するモニタ11と、対象物Tを撮影するカメラ13と、影や光を模擬するプロジェクタ12と、モニタ11、カメラ13及びプロジェクタ12を制御するコントローラ21〜23とを有し、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影して、対象物Tの画像上位置30を取得しておき、モニタ11の表示パターン31を順次変更し、プロジェクタ12の投光パターン32を順次変更すると共に、順次変更される表示パターン31の各々を背景とし、順次変更される投光パターン32の各々を前景とした対象物Tをカメラ13で各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする。
【選択図】図3
【解決手段】背景を模擬するモニタ11と、対象物Tを撮影するカメラ13と、影や光を模擬するプロジェクタ12と、モニタ11、カメラ13及びプロジェクタ12を制御するコントローラ21〜23とを有し、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影して、対象物Tの画像上位置30を取得しておき、モニタ11の表示パターン31を順次変更し、プロジェクタ12の投光パターン32を順次変更すると共に、順次変更される表示パターン31の各々を背景とし、順次変更される投光パターン32の各々を前景とした対象物Tをカメラ13で各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする。
【選択図】図3
Description
本発明は、画像を用いた判断を行う識別器の学習に必要な大量の学習サンプル(学習画像や評価画像)を自動的に作成する学習サンプル撮影装置に関する。
下記の特許文献1では、動画から人物、車、動物などの認識対象を認識し、認識した領域の画像に幾何変換をかけて認識対象サンプルを生成している。
又、下記の特許文献2では、対象物の三次元形状と表面の模様のデータを予め用意しておき、仮想的に様々な視点から撮影した場合に得られる画像を、コンピュータグラフィックスを使って作成することで、特定の対象物を検出するための基準画像を作成している。
又、下記の非特許文献1では、監視カメラ画像に対して作業者が画像中の人物を矩形枠で囲むことで認識処理に必要な画像データベースを作成している。
発明推進協会公開技報 公技番号2012−502817
画像を用いた識別器などの機械学習による対象物検出処理を構築するためには、大量の学習画像及び評価画像を用意する必要がある。
特許文献1の方法では、予め、人物、車、動物などの認識を行う処理を用意しておく必要があり、これを学習による識別器などで構築する場合は、その識別器を先に学習させておくために、別の方法で大量の学習サンプルを用意しておく必要がある。
又、特許文献2の方法では、対象物の三次元形状を設計データもしくは3Dスキャナなどで取得しておく必要があり、これらのデータや装置を用意できない場合には、この方法が使えない。又、三次元形状に対応する表面模様のデータを別途用意しておく必要がある。更に、コンピュータ上の計算により画像を作成するため、実際の照明による対象物上での光の反射や背景の状態とのズレが生じる。
非特許文献1の方法では、作業者が1つ1つ手作業によって画像を確認して画像データベースを作成する必要があり、大量の画像を得るためには多くの労力を要する。又、それぞれの作業者の感覚によって画像中の対象物を囲む枠の位置や大きさに差異が生じ、その差異が識別器などの性能低下に影響を及ぼす可能性がある。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、画像を用いた判断を行う識別器の学習に必要な大量の学習サンプルを白動的に作成する学習サンプル撮影装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第1の発明に係る学習サンプル撮影装置は、
背景を模擬するモニタと、
対象物を撮影するカメラと、
前記モニタ及び前記カメラを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
位置を固定した前記対象物を前記カメラで撮影して、前記対象物の画像上の位置を取得しておき、
前記モニタに複数の表示パターンを表示すると共に、前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする。
背景を模擬するモニタと、
対象物を撮影するカメラと、
前記モニタ及び前記カメラを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
位置を固定した前記対象物を前記カメラで撮影して、前記対象物の画像上の位置を取得しておき、
前記モニタに複数の表示パターンを表示すると共に、前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第2の発明に係る学習サンプル撮影装置は、
上記第1の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記モニタの前記複数の表示パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする。
上記第1の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記モニタの前記複数の表示パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第3の発明に係る学習サンプル撮影装置は、
上記第1又は第2の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
更に、影や光を模擬するプロジェクタを有し、
前記制御装置は、
前記プロジェクタも制御して、前記プロジェクタから複数の投光パターンを投光すると共に、前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする。
上記第1又は第2の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
更に、影や光を模擬するプロジェクタを有し、
前記制御装置は、
前記プロジェクタも制御して、前記プロジェクタから複数の投光パターンを投光すると共に、前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第4の発明に係る学習サンプル撮影装置は、
上記第3の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記プロジェクタの前記複数の投光パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする。
上記第3の発明に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記プロジェクタの前記複数の投光パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第5の発明に係る学習サンプル撮影装置は、
前記プロジェクタは位置が変更可能に構成されている
ことを特徴とする。
前記プロジェクタは位置が変更可能に構成されている
ことを特徴とする。
本発明によれば、以下に示す効果を奏する。
(1)対象物の画像上位置が分かっている状態で、背景と前景に様々な変化がある学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
(2)対象物の画像上位置が分かっているので、各々の画像中から対象物の位置を検出する必要がない。もしくは、各々の画像中から対象物を検出する手段を必要としない。
(3)実際の対象物を撮影するため、対象物の三次元形状データや対象物の表面模様を取得しておく必要がない。
(4)実際に撮影を行うため、コンピュータ上の計算により画像を作成する方法に比べて、対象物上の光の反射や背景状態とのズレが無い。
(5)作業者が手作業で画像データベースを作成する方法に比べて、大量の画像を得るための労力を要しない。
(1)対象物の画像上位置が分かっている状態で、背景と前景に様々な変化がある学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
(2)対象物の画像上位置が分かっているので、各々の画像中から対象物の位置を検出する必要がない。もしくは、各々の画像中から対象物を検出する手段を必要としない。
(3)実際の対象物を撮影するため、対象物の三次元形状データや対象物の表面模様を取得しておく必要がない。
(4)実際に撮影を行うため、コンピュータ上の計算により画像を作成する方法に比べて、対象物上の光の反射や背景状態とのズレが無い。
(5)作業者が手作業で画像データベースを作成する方法に比べて、大量の画像を得るための労力を要しない。
以下、本発明に係る学習サンプル撮影装置について、図1〜図3を参照して、その実施形態を説明する。
[実施例1]
本実施例の学習サンプル撮影装置は、図1に示すように、背景を模擬するモニタ11と、影や光を模擬するプロジェクタ12と、対象物Tを撮影するカメラ13とを有し、更に、それらの制御装置として、モニタ11を制御する背景表示用コントローラ21と、プロジェクタ12を制御する前景表示用コントローラ22と、カメラ13を制御する画像撮影用コントローラ23とを有している。
本実施例の学習サンプル撮影装置は、図1に示すように、背景を模擬するモニタ11と、影や光を模擬するプロジェクタ12と、対象物Tを撮影するカメラ13とを有し、更に、それらの制御装置として、モニタ11を制御する背景表示用コントローラ21と、プロジェクタ12を制御する前景表示用コントローラ22と、カメラ13を制御する画像撮影用コントローラ23とを有している。
プロジェクタ12は、前景として、例えば、日照変化や影などを表現したり、対象物Tの表面模様を表現したりするために使用される。日照変化を表現する場合には、朝、昼、夕方などに対応して、プロジェクタ12の位置を変更可能な構成、例えば、レールなどにプロジェクタ12を取り付け、プロジェクタ12がレール上を移動可能な構成としても良い。
このプロジェクタ12が無くても、後述する学習サンプルの撮影は可能である。但し、望ましくは、プロジェクタ12を用いて、対象物Tの表面模様や明るさに変動を加えた方が、より変化に富んだ様々な学習サンプルを撮影することができる。この場合には、より変化に富んだ様々な学習サンプルを識別器が学習することにより、その認識精度を向上させることができる。
又、画像撮影用コントローラ23は、後述する図3に示すように、内部に記録装置23aを備えており、その記録装置23aに後述する画像上位置30や撮影画像33が保存され、これらが学習サンプル(学習画像及び評価画像)となっている。又、背景表示用コントローラ21及び前景表示用コントローラ22も、内部に記録装置を備えており、それらの記録装置に後述する表示パターン31や投光パターン32の画像データなどが保存されている。これらの記録装置としては、HDD(ハードディスクドライブ)、SSD(ソリッドステートドライブ)などの装置が使用可能である。
上述した構成を有する本実施例の学習サンプル撮影装置では、図2のフローチャートに示す手順で学習サンプルを撮影している。図2と共に、図3も参照して、本実施例の学習サンプル撮影を説明する。なお、図3は、本実施例の学習サンプル撮影装置による学習サンプル撮影を説明する模式図である
(ステップS1)
対象物Tをモニタ11上に設置する。なお、ここでは、モニタ11を下側に配置し、プロジェクタ12及びカメラ13を上側に配置しているので、対象物Tをモニタ11上に設置しているが、例えば、モニタ11を右側(又は左側)に配置し、プロジェクタ12及びカメラ13を左側(又は右側)に配置する場合には、対象物Tをモニタ11の前に設置するようにしても良い。
対象物Tをモニタ11上に設置する。なお、ここでは、モニタ11を下側に配置し、プロジェクタ12及びカメラ13を上側に配置しているので、対象物Tをモニタ11上に設置しているが、例えば、モニタ11を右側(又は左側)に配置し、プロジェクタ12及びカメラ13を左側(又は右側)に配置する場合には、対象物Tをモニタ11の前に設置するようにしても良い。
(ステップS2)
プロジェクタ12とカメラ13を固定する。具体的には、プロジェクタ12の投光範囲が対象物T全体を含むように、プロジェクタ12の位置と角度を調整し、固定すると共に、カメラ13の画像中に対象物Tが入るように、カメラ13の位置と角度を調整し。固定する。つまり、位置を固定した対象物Tに対して、プロジェクタ12及びカメラ13の位置関係を固定している。
プロジェクタ12とカメラ13を固定する。具体的には、プロジェクタ12の投光範囲が対象物T全体を含むように、プロジェクタ12の位置と角度を調整し、固定すると共に、カメラ13の画像中に対象物Tが入るように、カメラ13の位置と角度を調整し。固定する。つまり、位置を固定した対象物Tに対して、プロジェクタ12及びカメラ13の位置関係を固定している。
(ステップS3〜S4)
画像撮影用コントローラ23を用いて、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影し、対象物Tの画像上位置30を取得する。具体的には、カメラ13で撮影した画像上の対象物Tを矩形枠で囲み、対象物Tの画像上位置30を取得し、取得した画像上位置30を画像撮影用コントローラ23内部の記録装置23aに保存する。このとき、モニタ11の表示及びプロジェクタ12の投光が無い状態で、画像上の対象物Tの認識を自動(画像認識)又は手動で行う。自動又は手動のいずれで認識を行っても、本実施例では、このときだけ認識作業が必要であり、以降の撮影の際に認識作業は不要である。このため、対象物Tとカメラ13の位置関係は、以降の撮影の際も固定している。
画像撮影用コントローラ23を用いて、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影し、対象物Tの画像上位置30を取得する。具体的には、カメラ13で撮影した画像上の対象物Tを矩形枠で囲み、対象物Tの画像上位置30を取得し、取得した画像上位置30を画像撮影用コントローラ23内部の記録装置23aに保存する。このとき、モニタ11の表示及びプロジェクタ12の投光が無い状態で、画像上の対象物Tの認識を自動(画像認識)又は手動で行う。自動又は手動のいずれで認識を行っても、本実施例では、このときだけ認識作業が必要であり、以降の撮影の際に認識作業は不要である。このため、対象物Tとカメラ13の位置関係は、以降の撮影の際も固定している。
(ステップS5)
画像撮影用コントローラ23に撮影する画像枚数を設定する。
画像撮影用コントローラ23に撮影する画像枚数を設定する。
(ステップS6)
背景表示用コントローラ21を用いて、モニタ11の表示パターン31を変更する。具体的には、ビデオ撮影などによって得られた画像データを背景表示用コントローラ21内部の記録装置に保存しておき、保存した画像データを表示パターン31としてモニタ11に順次周期的に表示する。又は、ビデオ撮影などによって得られた画像データを大量の静止画像として背景表示用コントローラ21内部の記録装置に保存しておき、保存した大量の静止画像から任意の画像をランダムに選び、選んだ静止画像を表示パターン31としてモニタ11に順次周期的に表示する。
背景表示用コントローラ21を用いて、モニタ11の表示パターン31を変更する。具体的には、ビデオ撮影などによって得られた画像データを背景表示用コントローラ21内部の記録装置に保存しておき、保存した画像データを表示パターン31としてモニタ11に順次周期的に表示する。又は、ビデオ撮影などによって得られた画像データを大量の静止画像として背景表示用コントローラ21内部の記録装置に保存しておき、保存した大量の静止画像から任意の画像をランダムに選び、選んだ静止画像を表示パターン31としてモニタ11に順次周期的に表示する。
(ステップS7)
前景表示用コントローラ22を用いて、プロジェクタ12の投光パターン32を変更する。具体的には、ビデオ撮影などによって得られた画像データを前景表示用コントローラ22内部の記録装置に保存しておき、保存した画像データを投光パターン32としてプロジェクタ12から順次周期的に灯光する。又は、ビデオ撮影などによって得られた画像データを大量の静止画像として前景表示用コントローラ22内部の記録装置に保存しておき、保存した大童の静止画像から任意の画像をランダムに選び、選んだ静止画像を投光パターン32としてプロジェクタ12から順次周期的に投光する。
前景表示用コントローラ22を用いて、プロジェクタ12の投光パターン32を変更する。具体的には、ビデオ撮影などによって得られた画像データを前景表示用コントローラ22内部の記録装置に保存しておき、保存した画像データを投光パターン32としてプロジェクタ12から順次周期的に灯光する。又は、ビデオ撮影などによって得られた画像データを大量の静止画像として前景表示用コントローラ22内部の記録装置に保存しておき、保存した大童の静止画像から任意の画像をランダムに選び、選んだ静止画像を投光パターン32としてプロジェクタ12から順次周期的に投光する。
(ステップS8)
画像撮影用コントローラ23を用いて、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影し、撮影画像33を画像撮影用コントローラ23内部の記録装置23aに保存する。このとき、周期的に切り替わるモニタ11の表示パターン31の各々を背景とし、周期的に切り替わるプロジェクタ12の投光パターン32の各々を前景として、位置を固定した対象物Tをカメラ13で各々撮影することになる。カメラ13は、表示パターン31又は投光パターン32が変更されたら対象物Tを撮影するようにしても良いし、表示パターン31及び投光パターン32の変更周期に合わせて、対象物Tを周期的に撮影するようにしても良い。
画像撮影用コントローラ23を用いて、位置を固定した対象物Tをカメラ13で撮影し、撮影画像33を画像撮影用コントローラ23内部の記録装置23aに保存する。このとき、周期的に切り替わるモニタ11の表示パターン31の各々を背景とし、周期的に切り替わるプロジェクタ12の投光パターン32の各々を前景として、位置を固定した対象物Tをカメラ13で各々撮影することになる。カメラ13は、表示パターン31又は投光パターン32が変更されたら対象物Tを撮影するようにしても良いし、表示パターン31及び投光パターン32の変更周期に合わせて、対象物Tを周期的に撮影するようにしても良い。
(ステップS9)
画像撮影用コントローラ23は、撮影した画像枚数をカウントしており、カウントした画像枚数がステップS5で設定した画像枚数に達した場合には、撮影処理を終了する。つまり、背景表示用コントローラ21によるモニタ11の表示パターン31の変更を終了し、前景表示用コントローラ22によるプロジェクタ12の投光パターン32の変更を終了し、画像撮影用コントローラ23によるカメラ13での撮影を終了し、記録装置23aへの画像保存も終了する。
画像撮影用コントローラ23は、撮影した画像枚数をカウントしており、カウントした画像枚数がステップS5で設定した画像枚数に達した場合には、撮影処理を終了する。つまり、背景表示用コントローラ21によるモニタ11の表示パターン31の変更を終了し、前景表示用コントローラ22によるプロジェクタ12の投光パターン32の変更を終了し、画像撮影用コントローラ23によるカメラ13での撮影を終了し、記録装置23aへの画像保存も終了する。
一方、カウントした画像枚数がステップS5で設定した画像枚数に達していない場合には、ステップS6に戻り、カウントした画像枚数がステップS5で設定した画像枚数に達するまで、ステップS6〜S8を繰り返す。つまり、背景表示用コントローラ21によるモニタ11の表示パターン31の変更を継続し、前景表示用コントローラ22によるプロジェクタ12の投光パターン32の変更を継続し、画像撮影用コントローラ23によるカメラ13での撮影を継続し、記録装置23aへの画像保存も継続する。
このように、モニタ11上に設置した対象物Tに対して、モニタ11の表示パターン31を背景とすると共に、プロジェクタ12の投光パターン32を前景として、設定した画像枚数だけ自動的に撮影画像33を撮影することになる。このとき、対象物Tはカメラ13に対して動かないため、全ての撮影画像33において、取得しておいた対象物Tの画像上位置30が示す位置に対象物Tは存在する。つまり、対象物Tの位置が分かっている状態で、背景と前景に様々な変化がある学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
加えて、プロジェクタ12やカメラ13の位置を変更して、別の視点から対象物Tを撮影したい場合は、モニタ11、プロジェクタ12、カメラ13を設置し直して、上述した学習サンプル撮影の撮影手順を行えば、別の視点から撮影した大量の学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
従って、本実施例の学習サンプル撮影装置は、以下に示す効果を奏することになる。
(1)対象物の画像上位置が分かっている状態で、背景と前景に様々な変化がある学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
(2)対象物の画像上位置が分かっているので、各々の画像中から対象物の位置を検出する必要がない。もしくは、各々の画像中から対象物を検出する手段を必要としない。
(3)実際の対象物を撮影するため、対象物の三次元形状データや対象物の表面模様を取得しておく必要がない。
(4)実際に撮影を行うため、コンピュータ上の計算により画像を作成する方法に比べて、対象物上の光の反射や背景状態とのズレが無い。
(5)作業者が手作業で画像データベースを作成する方法に比べて、大量の画像を得るための労力を要しない。
(1)対象物の画像上位置が分かっている状態で、背景と前景に様々な変化がある学習サンプルを自動的に大量に得ることができる。
(2)対象物の画像上位置が分かっているので、各々の画像中から対象物の位置を検出する必要がない。もしくは、各々の画像中から対象物を検出する手段を必要としない。
(3)実際の対象物を撮影するため、対象物の三次元形状データや対象物の表面模様を取得しておく必要がない。
(4)実際に撮影を行うため、コンピュータ上の計算により画像を作成する方法に比べて、対象物上の光の反射や背景状態とのズレが無い。
(5)作業者が手作業で画像データベースを作成する方法に比べて、大量の画像を得るための労力を要しない。
本発明は、画像を用いた判断を行う識別器の学習サンプルの作成に好適な装置である。
11 モニタ
12 プロジェクタ
13 カメラ
21 背景表示用コントローラ
22 前景表示用コントローラ
23 画像撮影用コントローラ
T 対象物
12 プロジェクタ
13 カメラ
21 背景表示用コントローラ
22 前景表示用コントローラ
23 画像撮影用コントローラ
T 対象物
Claims (5)
- 背景を模擬するモニタと、
対象物を撮影するカメラと、
前記モニタ及び前記カメラを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
位置を固定した前記対象物を前記カメラで撮影して、前記対象物の画像上の位置を取得しておき、
前記モニタに複数の表示パターンを表示すると共に、前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする学習サンプル撮影装置。 - 請求項1に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記モニタの前記複数の表示パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の表示パターンの各々を背景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする学習サンプル撮影装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の学習サンプル撮影装置において、
更に、影や光を模擬するプロジェクタを有し、
前記制御装置は、
前記プロジェクタも制御して、前記プロジェクタから複数の投光パターンを投光すると共に、前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影し、撮影した画像を学習サンプルとする
ことを特徴とする学習サンプル撮影装置。 - 請求項3に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記制御装置は、
前記プロジェクタの前記複数の投光パターンを順次変更すると共に、順次変更される前記複数の投光パターンの各々を前景とした前記対象物を前記カメラで各々撮影する
ことを特徴とする学習サンプル撮影装置。 - 請求項3又は請求項4に記載の学習サンプル撮影装置において、
前記プロジェクタは位置が変更可能に構成されている
ことを特徴とする学習サンプル撮影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015060277A JP2016181068A (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 学習サンプル撮影装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015060277A JP2016181068A (ja) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | 学習サンプル撮影装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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- 2015-03-24 JP JP2015060277A patent/JP2016181068A/ja active Pending
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