JP2021508398A - 小売チェックアウト端末生鮮食品識別システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図11
Description
Ixyzでx×yピクセルの画像を表す。この場合、z={r,g,b}は、RGB画像の各色成分を表す。
IgでIxyzのx×yピクセルのグレースケール表現を表す。Ig^はIgの平均輝度を表す。
Ispを平均グレースケール輝度セットポイントとする。
この場合、ILCは光度補正画像である。
ILC=Ig^−Isp
各生鮮食品品目の色ヒストグラムは、この生鮮食品品目のデジタル署名ベクトルの特徴として使用される。一連の色ヒストグラムはテクスチャ特徴とともに、ニューラルネットワークモデル113を訓練するのに使用される。
完全なヒストグラム:
Ixyzでx×yピクセルの画像を表す。この場合、z={r,g,b}は、RGB画像の各色成分を表す。
アイバーソンの記法は、ここでは次式のように定義される。
FR=(r0,r1,・・・,rn−1)
FG=(g0,g1,・・・,gn−1)
FB=(b0,b1,・・・,bn−1)
最大正規化色ヒストグラムベクトルは次式の通りである。
bがバンドの数である場合、バンド幅はn=として計算される。
バンド化されたヒストグラムのビンは次式のように計算される。
バンド化されたヒストグラムのベクトルの3つの成分は次のようになる。
BR=(r0,r1,・・・,rn−1)
BG=(g0,g1,・・・,gn−1)
BB=(b0,b1,・・・,bn−1)
バンド化されたヒストグラムのベクトルは次式のように構築される。
最適化中、ニューラルネットワーク層の数、各層のニューラルネットワークノードの数、色ヒストグラムバンドの数、テクスチャ特徴の数といったパラメータが変動することがある。
a.平均値
b.平均に対する95%信頼区間
c.最小値
最良に機能するモデルが、最大平均値、最小信頼区間、および低い信頼区間に近い最小値を有する場合。モデル性能をこれらのパラメータに基づいて比較する。この方策に基づいてモデルを選択することによって、小さいデータセットに対して最適性能が見出される解決策が提供される。モデル性能を向上する一般的な解決策は、データセットサイズを増大することであるが、上記に示唆したように、特に生鮮食品市場の場合、限定的な生鮮食品学習セット101しか利用できないことがある。そのため、本出願の場合、精度を最適化するのに学習セットのサイズを増大させる従来の方策を適用することは不可能である。
図8は、隠れ層最適化を示しており、図から分かるように、平均性能は、116の隠れニューロンが使用される場合は約78%で非常に一定したピークに達しているが、約140の隠れニューロンを使用することによって幅広く変動するモデル性能がもたらされる。
図9は、小さい生鮮食品学習セット101に対して最適性能を達成するために、色バンド最適化がいかに重要であるかも示している。具体的には、256個の完全色バンドが使用される場合、性能は116の隠れ層ニューロンでピークに達し、平均は約78%である。10個の色バンドでは、性能は約87%でピークに達する。
図10は、テクスチャ特徴の数の最適化を示している。
a.特徴検出器として使用される、大きな関連性のない、および/または独立したデータセットに対して訓練された、事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、
b.色空間ヒストグラム、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴、および、
d.優勢色セグメント化
Claims (27)
- 品目が背景画像セットとして認識されることとなる第1の数の背景の画像を受信することと、
元の品目画像セットにおいて認識されるべき品目の元の数の画像を受信することと、
前記元の品目画像セットにおける前記画像の前記背景をマスキングして、マスキングされた品目画像セットを生成することと、
前記マスキングされた品目画像セットをデジタル拡張して、前記マスキングされた品目画像セットよりも多数の前記品目の画像を含む、拡張された品目画像セットを生成することと、
前記拡張された品目画像セットの前記画像を前記背景画像セットの画像に重畳して、訓練画像セットを生成することによって、ニューラルネットワークを訓練するのに十分な量的ばらつきを提供することと、
前記訓練画像セットから特徴を抽出することと、
前記訓練画像セットに対してニューラルネットワークを訓練することによって、画像のカテゴリ化の予測を提供する分類モデルを生成することと、
を前処理に含むとともに、
前記分類モデルをプロセッサに組み込むことと、
カテゴリ化のための画像を受信することと、
を含み、
前記プロセッサがPOSシステムと通信し、前記プロセッサが前記受信した画像に対して前記分類モデルを実行して前記画像のカテゴリ化の予測を前記POSシステムに出力する画像カテゴリ化方法。 - カテゴリ化のための画像の前処理が、前記画像を獲得することと、前記特徴を抽出することと、前記抽出された特徴を前記分類モデルの前記ニューラルネットワークに適用して、前記画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を生成することと、を含む請求項1に記載の方法。
- 前処理の際に、事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)が、特徴検出器として使用される、大きな関連性のない、または独立したデータセットに対して訓練される請求項1に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが全結合型ニューラルネットワークである請求項1に記載の方法。
- 前記特徴抽出が、
a.前記事前訓練済みCNNと、
b.色空間ヒストグラムと、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴と、
d.優勢色セグメント化と、
を含む請求項3に記載の方法。 - 前記POSシステムが、前記分類モデルによるフォーマットされた出力の通信を受信し、前記フォーマットされた出力が、画像のカテゴリのパーセンテージ尤度のスコアを前記POSシステムに提供するプロトコルを含む請求項1に記載の方法。
- 販売場所(POS)システムの外部にあるシステムの方法であって、前記外部システムが、プロセッサを備え、画像を獲得し、前記画像のカテゴリのパーセンテージ尤度に対する出力スコアとして提供する、前記プロセッサに組み込まれた分類モデルを実行し、前記外部システムが、フォーマットされた通信を前記POSシステムに対するプロトコルを含む出力として生成し、POSシステムが、前記外部システムの分類モデルによる前記出力の前記フォーマットされた通信を受信する方法。
- プロセッサに組みこまれた前記モデルが、前処理の際に、第1の数の画像から始まって、該第1の数の画像の拡張によって第2の数の画像を生成し、該第2の数の画像から特徴を抽出し、前記第2の数の画像をニューラルネットワークによって処理することによって前記分類モデルを生成して、前記画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を提供する請求項7に記載のシステム。
- 前処理の際に、前記ニューラルネットワークが、形状およびエッジ検出器として使用される、大きな関連性のない、または独立したデータセットに対して訓練された事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を含む請求項8に記載のシステム。
- 前記ニューラルネットワークが全結合型ニューラルネットワークである請求項8に記載のシステム。
- 前記特徴抽出が、
a.前記事前訓練済みCNNと、
b.色空間ヒストグラムと、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴と、
d.優勢色セグメント化と、
を含む請求項9に記載のシステム。 - 第1の数の画像を投入することと、該第1の数の画像の拡張によって第2の数の画像を生成することと、該第2の数の画像から特徴を抽出することと、を含み、該特徴を抽出することが、事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を高度エッジおよび形状識別子として実行し、ニューラルネットワークによって前記第2の数の画像を処理することによって、画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を提供する分類モデルを生成する製品カテゴリ化方法。
- 前記分類モデルを生成することが、前記第2の数の画像の特徴抽出を前処理することを含む請求項12に記載の方法。
- 前記特徴抽出が、
a.前記事前訓練済みCNNと、
b.色空間ヒストグラムと、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴と、
d.優勢色セグメント化と、
を含む請求項12に記載の方法。 - 前記ニューラルネットワークが全結合型ニューラルネットワークである請求項12に記載の方法。
- 前記分類モデルが、POSシステムの外部にあって該POSシステムと通信しているプロセッサに組み込まれる請求項12に記載の方法。
- 前記POSシステムが、前記分類モデルによるフォーマットされた出力の通信を受信し、前記フォーマットされた出力が、前記画像のカテゴリの前記パーセンテージ尤度のスコアを前記POSシステムに提供するプロトコルを含む請求項16に記載の方法。
- 前処理の際に、第1の数の画像から始まって、該第1の数の画像をセグメント化することと、前記第1の数の画像に対するデジタル操作によって第2の数の画像を生成することと、前記第2の数の画像から特徴を抽出することと、前記第2の数の画像をニューラルネットワークによって処理することと、これによって展開のための分類モデルを生成することと、を含み、画像のセグメント化が展開時に実施されない、画像データセットを拡大する方法。
- 展開時に、画像を獲得し、前記特徴を抽出し、前記抽出された特徴を前記分類モデルの前記ニューラルネットワークに適用して、前記画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を生成する請求項18に記載の方法。
- 前処理の際に、前記特徴抽出が、形状およびエッジ検出器として使用される、大きな関連性のない、または独立したデータセットに対して訓練された事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)を含む請求項18に記載の方法。
- 前記ニューラルネットワークが全結合型ニューラルネットワークである請求項18に記載の方法。
- 前記特徴抽出が、
a.前記事前訓練済みCNNと、
b.色空間ヒストグラムと、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴と、
d.優勢色セグメント化と、
を含む請求項20に記載の方法。 - 展開のため、前記分類モデルが、POSシステムの外部にあって該POSシステムと通信しているプロセッサに組み込まれる、請求項18に記載の方法。
- 前記POSシステムが、前記分類モデルによるフォーマットされた出力の通信を受信し、前記フォーマットされた出力が、前記画像のカテゴリの前記パーセンテージ尤度のスコアを前記POSシステムに提供するプロトコルを含む請求項23に記載の方法。
- 第1の数の画像から始まって、該第1の数の画像に対してデジタル操作を実施することによって、第2の数の画像を生成することと、
a.特徴検出器として使用される、大きな関連性のない、または独立したデータセットに対して訓練された、事前訓練済み畳み込みニューラルネットワーク(CNN)、
b.色空間ヒストグラム、
c.数値特徴ベクトルによるテクスチャ特徴、および、
d.優勢色セグメント化
にしたがって、第2の数の画像から特徴を抽出することと、
抽出された特徴に対して、ニューラルネットワークを訓練して、画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を提供する分類モデルを生成することと、
を含む画像カテゴリ化方法。 - 前記分類モデルをプロセッサに組み込むことと、
カテゴリ化のために画像を受信することと、
を含み、
前記プロセッサがPOSシステムと通信し、前記プロセッサが前記分類モデルを実行して、前記画像のカテゴリ化のパーセンテージ尤度を前記POSシステムに出力する請求項25に記載の方法。 - 前記POSシステムが、前記分類モデルによるフォーマットされた出力の通信を受信し、前記フォーマットされた出力が、前記画像のカテゴリのパーセンテージ尤度のスコアを前記POSシステムに提供するプロトコルを含む請求項26に記載の方法。
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