JP2017068827A - パターン判別装置、情報処理装置、パターン判別方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下では、論理的にカスケード接続された複数の弱判別器を有するパターン判別装置であって、以下のような構成を有することを特徴とするパターン判別装置の一例について説明する。即ち、パターン判別の対象となるデータを保持した複数のメモリを有し、該複数のメモリのうち2以上のメモリに対して並列にアクセスしてデータを読み出し、該読み出したデータを用いて弱判別器によるパターン判別を行う。然るに、このような構成に帰着するものであれば、以下に説明する実施形態の構成に限るものではなく、適宜変形/変更が可能である。
特徴画像生成部801は、入力画像を受けると、該入力画像から複数枚の特徴画像を生成する。
特徴画像生成部801は、ステップS101で生成した複数枚の特徴画像を規定の基準に従って複数のグループに分割する。そして特徴画像生成部801は、グループ1に属する特徴画像はメモリ1、グループ2に属する特徴画像はメモリ2、…というように、同じグループに属する特徴画像は同じメモリに格納されるように、異なるグループの特徴画像は異なるメモリに格納されるように、それぞれの特徴画像をグループ保持部802に格納する。
弱判別器処理部804は、カスケード接続されたそれぞれの弱判別器を時分割に動作させて、グループ保持部802に格納されている特徴画像及びパラメータ保持部805に保持されている第1,2パラメータを用いてパターン判別を行う。ステップS103では、ステップS104〜ステップS112の処理を行う。以下では、弱判別器処理部804は、カスケード接続されたM(Mは2以上の自然数)個の弱判別器を有しているものとして説明する。
制御部803は、以降の処理で用いる変数iの値を1に初期化する。以降、ステップS105〜S112のループ処理をi=1〜Mについて(ステップS110でFalseとならない限り)行う。
弱判別器処理部804は、パラメータ保持部805から、i番目の弱判別器(最初に動作する弱判別器は1番目の弱判別器)用の第1パラメータを読み出す。ここで、i番目の弱判別器用の第1パラメータとは、i番目の弱判別器がパターン判別のために参照する特徴画像中の画素位置と、該特徴画像に固有の識別情報(例えば画像に固有の番号)と、のセットデータである。例えば、i番目の弱判別器がパターン判別の為に、特徴画像Aの画素位置PA、特徴画像Bの画素位置PB、を参照する場合、「i番目の弱判別器用の第1パラメータ」は、次の2つのセットデータを含む。
・ 特徴画像Bの識別情報と画素位置PBとのセットデータ
このような第1パラメータは、弱判別器ごとに設けられる。より詳しくは、「i番目の弱判別器用の第1パラメータ」においてj(1≦j≦K:Kは「i番目の弱判別器用の第1パラメータ」に含まれるセットデータの数)番目のセットデータDi、jは以下のようなセットデータとなる。
弱判別器処理部804は、識別情報=Ni、1の特徴画像における画素位置(Xi、1、Yi、1)における画素値、…、識別情報=Ni、Kの特徴画像における画素位置(Xi、K、Yi、K)における画素値、をグループ保持部802から並列に読み出して、i番目の弱判別器に供給する。
弱判別器処理部804は、パラメータ保持部805から、i番目の弱判別器用の第2パラメータを読み出す。「i番目の弱判別器用の第2パラメータ」とは、i番目の弱判別器用にステップS107で読み出した画素値に基づいて、対象とするパターンらしさに相当するスコアを算出するための関数である特徴量変換関数と、閾値と、のセットデータである。
i番目の弱判別器は、ステップS107で読み出された画素値と、ステップS108で読み出されたi番目の弱判別器用の第2パラメータに含まれている特徴量変換関数と、を用いて、スコアを計算する。ここで、「識別情報=Ni、jの特徴画像における画素位置(Xi、j、Yi、j)における画素値」をf(Ni、j、Xi、j、Yi、j)とする。また、i番目の弱判別器用の特徴量変換関数をLi()とする。ここで、K=2の場合、i番目の弱判別器用のスコアSiは以下の式に従って計算される。
i番目の弱判別器は、ステップS109で求めたスコアSiが、ステップS108で読み出されたi番目の弱判別器用の第2パラメータに含まれている閾値Tiを超えているか否かを判断する。この判断の結果、Si>Tiである場合には、パターン判別は成功した(所定のパターンが検出された=True)ものと判断して処理はステップS111に進む。一方、Si≦Tiである場合には、パターン判別は失敗した(所定のパターンが検出されなかった=False)ものと判断して処理はステップS113に進む。
制御部803は、変数iの値を1つインクリメントする。そして処理はステップS106に戻り、インクリメント後の変数iを用いて以降の処理が行われることになる。
弱判別器処理部804は、i=1〜MについてステップS105〜S112の処理を行った場合、即ち、1番目の弱判別器〜M番目の弱判別器のそれぞれに対するスコアが何れも閾値を超えている場合、入力画像には所定のパターンが含まれていると判断する。然るにこの場合、弱判別器処理部804は、判別結果保持部806に上記の処理によって保持されているパターン判別の結果を適当な出力先に対して出力する。なお、このパターン判別の結果は、そのまま出力されても良いが、対応するオブジェクトのIDに変換してから出力するなど、パターン判別の結果に基づく他の情報を出力するようにしても構わない。
第1の実施形態では、図3の弱判別器C4に対する第1パラメータのように、1つの弱判別器について画素値を読み出す際に、1つのメモリに複数回のアクセスを許容していた。本実施形態では、各弱判別器に対応するパラメータに制約を与えて学習する。具体的には、ブースティング学習による特徴選択時に、第1パラメータにおけるそれぞれのデータセットに対応する特徴画像が同一のグループの中にある組合せを選択しない。これにより、1つの弱判別器について画素値を読み出す際に、1つのメモリに複数回のアクセスを許容せず、1つのメモリに1回のみのアクセスとする。以下では第1の実施形態との差分について重点的に説明し、以下で特に触れない限りは、第1の実施形態と同様であるものとする。
各弱判別器に対応する第1,2パラメータは複数の段階で決定しても良い。図11にパラメータ学習の例を示す。ステップS1101では、学習アルゴリズムによって、仮の第1パラメータと第2パラメータを決定する。ステップS1102では、測定画像と仮の第1パラメータと第2パラメータを用いて第1判別精度を計算し、保存する。ここでの判別精度は、測定画像でのパターン判別の正確度である。ステップS1103では、各特徴画像の画素を参照する確率を解析し、弱判別器毎に異なるグループから特徴画像の画素を参照する確率が高まるようにグループの単位を設定する。ステップS1104では、ステップS1103で設定したグループの単位に基づいて、異なるメモリから特徴画像を並列に参照できるという制約を元に、第1パラメータと第2パラメータを決定する。ステップS1105では、測定画像と第1パラメータと第2パラメータを用いて第2判別精度を計算し、保存する。ステップS1106では、第1判別精度と第2判別精度との差が所定の閾値より大きいかどうかを判断する。第1判別精度と第2判別精度との差が閾値より大きい場合には、ステップS1103に戻り、グループの単位を再設定する。そうでない場合には、パラメータ学習を終了する。
図8に示した各機能部はハードウェアでもって構成しても構わない。しかし、グループ保持部802、パラメータ保持部805、判別結果保持部806をメモリで構成し、制御部803をCPU等のプロセッサで構成し、特徴画像生成部801及び弱判別器処理部804をコンピュータプログラムで構成しても構わない。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (15)
- 論理的にカスケード接続された複数の弱判別器を有するパターン判別装置であって、
パターン判別の対象となるデータを保持した複数のメモリを有する保持手段と、
前記複数のメモリのうち2以上のメモリに対して並列にアクセスして複数のデータを読み出し、該読み出した複数のデータを用いて前記弱判別器によるパターン判別を行う処理手段と
を備えることを特徴とするパターン判別装置。 - 前記処理手段は、前記複数の弱判別器のうち第1の弱判別器によるパターン判別のために要するデータを保持する前記2以上のメモリに対して並列にアクセスして複数のデータを読み出し、該読み出した複数のデータを用いて前記第1の弱判別器によるパターン判別を行い、該パターン判別が成功した場合には、該第1の弱判別器に後続する第2の弱判別器によるパターン判別のために要するデータを保持する前記2以上のメモリに対して並列にアクセスして複数のデータを読み出し、該読み出した複数のデータを用いて前記第2の弱判別器によるパターン判別を行うことを特徴とする請求項1に記載のパターン判別装置。
- 更に、
入力画像から複数枚の特徴画像を生成し、該複数枚の特徴画像を複数のグループに分割し、グループごとに前記保持手段の異なるメモリに特徴画像を格納する生成手段を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターン判別装置。 - 前記生成手段は、前記弱判別器がパターン判別のために参照するそれぞれの特徴画像が互いに異なるグループとなるように、前記複数枚の特徴画像を複数のグループに分割することを特徴とする請求項3に記載のパターン判別装置。
- 前記生成手段は、前記弱判別器がそれぞれの特徴画像を参照する確率に従い、前記複数枚の特徴画像を複数のグループに分割することを特徴とする請求項3又は4に記載のパターン判別装置。
- 更に、
前記弱判別器がパターン判別のために参照するパラメータを保持するパラメータ保持手段を備えることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載のパターン判別装置。 - 前記生成手段は、前記複数枚の特徴画像を複数のグループに分割し、前記弱判別器がパターン判別のために参照するそれぞれの特徴画像が互いに異なるグループとなるように、前記弱判別器がパターン判別のために参照するパラメータを決定することを特徴とする請求項3に記載のパターン判別装置。
- 前記パラメータ保持手段は、前記弱判別器ごとにパラメータを保持することを特徴とする請求項6に記載のパターン判別装置。
- 前記パラメータ保持手段は、前記弱判別器ごとに該弱判別器によるパターン判別の対象を規定する第1のパラメータを保持することを特徴とする請求項8に記載のパターン判別装置。
- 前記第1のパラメータは、パターン判別のために参照する特徴画像の識別情報と該特徴画像中の画素位置とを含むことを特徴とする請求項9に記載のパターン判別装置。
- 前記パラメータ保持手段は、前記弱判別器ごとに該弱判別器によるパターン判別の結果が成功であるか否かを判断するための第2のパラメータを保持することを特徴とする請求項8に記載のパターン判別装置。
- 前記第2のパラメータは、パターンらしさに相当するスコアを算出するための関数と該スコアに対する閾値とを含むことを特徴とする請求項11に記載のパターン判別装置。
- 請求項1乃至12の何れか1項に記載のパターン判別装置と、該パターン判別装置によるパターン判別の結果を用いて処理を実行する実行手段と、を備えることを特徴とする情報処理装置。
- 論理的にカスケード接続された複数の弱判別器を有するパターン判別装置が行うパターン判別方法であって、
パターン判別の対象となるデータを保持した複数のメモリのうち2以上のメモリに対して並列にアクセスして複数のデータを読み出し、該読み出した複数のデータを用いて前記弱判別器によるパターン判別を行うことを特徴とするパターン判別方法。 - コンピュータに請求項14に記載のパターン判別方法を実行させるためのコンピュータプログラム。
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