JP6100300B2 - 階層グラフに基づく画像マッティングおよび前景推定の方法およびシステム - Google Patents
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Description
1つの実施形態において、ピクセルレベル処理段階は、階層グラフモデルに基づいて、画像マッティングプロセスの第1段階を形成する。ピクセルレベル処理段階は、ピクセル処理モジュール102により実行される。ピクセル処理モジュール102は、入力データ112の中の画像要素(例えば、ピクセル)を密集したセルに圧縮して、後の段階において必要とされる計算を減らすよう構成される。ここで使用する単語「圧縮」は、類似する画像ピクセルを空間的に一つにまとめるプロセスを指す。
ピクセル処理モジュール102が画像ピクセルをセルに併合した後、セルをセル処理モジュール104に出力し、セル処理モジュール104により各対のセル間のセルのアフィニティ値を確定して、セルレベルグラフモデルを構築する。1つの実施形態において、セル処理モジュール104は、多重スケール(multi-scale)または多重解像度(multi-resolution)方法を応用して、画像ピラミッド(pyramid)からアフィニティ情報を確定する。以下、多重スケールのセルレベルグラフモデルについて、さらに詳しく説明する。
図7は、1つの実施形態に係るセルからコンポーネントへのマッピングを示したものである。セル処理モジュール104が図6に示したセルレベルグラフ606を取得した後、セルレベルグラフ606は、コンポーネント処理モジュール106に出力される。このコンポーネント処理モジュール106は、図7に示すように、上述したセルレベルグラフ606を1組のマッティングコンポーネント702に分解し、コンポーネントレベルグラフを形成して、前景マットの推定に用いる。コンポーネントレベルグラフを構築している間、前景モデルに関するいくつかの先行情報を中に含ませることができる。
1つの実施形態に基づき、コンポーネント処理モジュール106は、上述したコンポーネントレベルグラフラプラシアンLcompを計算した後、レイヤー処理モジュール108は、データを受信し、コンポーネントレベルのスペクトラルクラスタリングに基づいて、コンポーネントからレイヤーへのマッピングプロセスを応用する。図10は、コンポーネントからレイヤーへのマッピングプロセスの例示的実施形態を示したものであり、図7に示したマッティングコンポーネントは、コンポーネントレベルグラフ902に基づいて、複数のレイヤー1002にマッピングされる。
レイヤー処理モジュール108においてマッティングレイヤーを生成した後、前景推定モジュール110は、マッティングレイヤーを受信し、マッティングレイヤーに対して確率推定プログラムを応用して、前景情報を推定する。ここで、前景推定モジュール110は、関連するマッティングコンポーネントに基づいて各マッティングレイヤーを処理するとともに、各マッティングコンポーネントに対して確率スキーム(probabilistic scheme)を応用して、前景物体の一部の確立を推定する。
102 ピクセル処理モジュール
104 セル処理モジュール
106 コンポーネント処理モジュール
108 レイヤー処理モジュール
110 前景推定モジュール
112 入力データ
114 出力データ
120 コンピュータシステム
122 プロセッサ
124 コンピュータ可読媒体
202 初期グラフ
204 収縮グラフ
206 頂点
208 エッジ
302、802 入力画像
304 収縮画像
402 特徴空間
502 円形物体
504 小三角形物体
506、508 サンプリングピクセル
602 多重解像度画像パッチ
604 ピクセルピラミッド
604A 最粗画像
604B 中間解像度画像
604C 最精細画像
606 セルレベルグラフ
702、806 マッティングコンポーネント
804 マッティングセグメント
902 コンポーネントレベルグラフ
1002、1202〜1220 レイヤー
1222 可能性図
1300、1400 プロセス
1302〜1310、1402〜1410 ステップ
Claims (20)
- 複数の画像要素を含む入力画像を受信することと、
前記入力画像に基づいて、それぞれ1組の前記画像要素を含む複数のマッティングセルを生成することと、
アフィニティ学習に基づき前記各マッティングセル中の二つの前記画像要素間のアフィニティ値を計算し、前記アフィニティ値は前記二つの画像要素間の類似性を示すことと、
前記マッティングセルおよび前記アフィニティ値に基づいて、前記マッティングセルを示す複数のノードおよび前記マッティングセルの前記アフィニティ値と関連する複数のエッジを含むグラフを形成することと、
前記グラフに対してスペクトラルクラスタリングを行い、複数のマッティングコンポーネントを得ることと、
を含む階層グラフモデルに基づく画像マッティングおよび前景推定の方法。 - 前記入力画像の前景領域に属する前記マッティングコンポーネントの中の少なくとも1つを識別することをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記グラフが、第1グラフであり、前記マッティングセルの生成において、さらに、
前記入力画像に基づいて、前記画像要素を示す複数の第2ノードおよび複数の第2エッジを含む第2グラフを形成することと、
二つの前記第2ノード間の前記第2エッジは前記二つの画像要素間のアフィニティ関係であることと、
前記第2グラフに基づいて、前記入力画像から収縮画像を生成することと、
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記画像要素の正規座標を定義することと、
前記画像要素の前記正規座標および前記アフィニティ関係に基づいて、前記画像要素の収縮座標を計算することと、
をさらに含む請求項3に記載の方法。 - 前記画像要素の前記収縮座標に部分的に基づいて、前記マッティングセルを生成することをさらに含む請求項4に記載の方法。
- 前記画像要素の前記収縮座標および色値に基づいて、座標システムを定義することと、
前記座標システムに基づいて、前記画像要素を前記マッティングセルにマッピングして、前記マッティングセルを生成することと、
をさらに含む請求項5に記載の方法。 - 前記マッティングセルの前記アフィニティ値の計算において、さらに、
前記入力画像から複数のダウンサンプリング画像を生成することと、
前記ダウンサンプリング画像および前記入力画像から複数の画像パッチを抽出することと、
前記画像パッチに基づいて、前記マッティングセルの前記アフィニティ値を確定することと、
を含む請求項1に記載の方法。 - 前記マッティングセル内の画像要素に基づいて、前記各マッティングセルの特徴ベクトルを確定することと、
前記特徴ベクトルにアフィン変換を応用して、前記マッティングセルの前記アフィニティ値を計算することと、
をさらに含む請求項7に記載の方法。 - 前記グラフが、第1グラフであり、前記方法が、さらに、
前記マッティングセルの前記アフィニティ値に基づいて、全体的誤差関数を定義することと、
前記マッティングセルに基づいて、第2グラフを形成することと、
前記全体的誤差関数に基づいて、前記第2グラフのラプラシアン行列を確定することと、
を含む請求項8に記載の方法。 - 前記全体的誤差関数の定義において、さらに、
前記各画像パッチの誤差関数を定義することと、
前記画像パッチの前記誤差関数の加重和を計算することにより、前記全体的誤差関数を定義することと、
を含み、前記全体的誤差関数が、前記画像パッチの相対的重要性を示す前記各画像パッチのウェイトを含む請求項9に記載の方法。 - 次数行列を用いて前記ラプラシアン行列を正規化することをさらに含む請求項9に記載の方法。
- 前記マッティングセルの生成において、さらに、
前記正規化されたラプラシアン行列に基づいて、前記グラフに対してスペクトラルクラスタリングを行い、前記グラフから複数のセグメントを生成することと、
前記セグメントを精緻化することによって、前記セグメントから前記マッティングコンポーネントを生成することと、
を含む請求項11に記載の方法。 - 前記マッティングコンポーネント間のアフィニティ値に基づいて、前記マッティングコンポーネントをグループ化し、複数のレイヤーを生成することをさらに含む請求項12に記載の方法。
- 前記マッティングコンポーネントが前記入力画像の前記前景領域に属する確率を確定することをさらに含む請求項2に記載の方法。
- 前記グラフが、第1グラフであり、前記方法が、さらに、
前記マッティングコンポーネントに基づいて、前記マッティングコンポーネントを示す複数の第2ノードおよび複数の第2エッジを含む第2グラフを形成することと、
二つの前記第2ノード間の前記第2エッジは二つの前記マッティングコンポーネント間のアフィニティ関係であることと、
前記第2グラフに基づいて、ラプラシアン行列を計算することと、
前記ラプラシアン行列に基づいて、前記確率を確定することと、
を含む請求項14に記載の方法。 - 前記ラプラシアン行列に基づいて、不一致性測度を定義することと、
前記不一致性測度に基づいて、前記確率を確定することと、
を含む請求項15に記載の方法。 - 複数の画像要素を含む入力画像を受信することと、
前記入力画像に基づいて、前記画像要素を示す複数の第1ノードおよび複数の第1エッジを含む第1グラフを形成することと、
二つの前記第1ノード間の前記第1エッジは二つの前記画像要素間のアフィニティ関係であることと、
前記画像要素を複数のセルにグループ化して、前記セルを示す複数の第2ノードおよび複数の第2エッジを含む第2グラフを形成することと、
二つの前記第2ノード間の前記第2エッジは二つの前記セル間のアフィニティ関係を示すことと、
前記第2グラフに対してスペクトラルクラスタリングを行い、複数のマッティングコンポーネントに分解して、前記マッティングコンポーネントを示す複数の第3ノードおよび前記マッティングコンポーネント間のアフィニティ関係を示す複数のエッジを含む第3グラフを形成することと、
前記第3グラフに基づいて、前記マッティングコンポーネントが前記入力画像の前景領域に属する確率を確定することと、
を含む階層グラフモデルに基づく画像マッティングおよび前景推定の方法。 - 前記第2グラフの形成において、さらに、
前記入力画像に収縮プロセスを応用することと、
前記収縮した入力画像および前記第1グラフに基づいて、前記画像要素を前記セルにマッピングすることと、
を含む請求項17に記載の方法。 - 前記第2グラフの形成において、さらに、
前記入力画像に対してダウンサンプリングを再帰的に行うことによって、画像ピラミッドを生成することと、
前記画像ピラミッドから複数の画像パッチを抽出することと、
前記画像パッチに基づいて、前記セル間の前記アフィニティ関係を確定することと、
を含む請求項17に記載の方法。 - プロセッサで実行する時に、階層グラフに基づく画像マッティングおよび前景推定の方法を前記プロセッサに実行させる指令を記憶する非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法が、
複数の画像要素を含む入力画像を受信することと、
前記入力画像に基づいて、それぞれ1組の画像要素を含む複数のマッティングセルを生成することと、
アフィニティ学習に基づき前記各マッティングセル中の二つの前記画像要素間のアフィニティ値を計算し、前記アフィニティ値は前記二つの画像要素間の類似性を示すことと、
前記マッティングセルおよび前記アフィニティ値に基づいて、前記マッティングセルを示す複数のノードおよび複数のエッジを含むグラフを形成することと、
前記グラフに対してスペクトラルクラスタリングを行い、複数のマッティングコンポーネントを得ることと、
二つの前記ノード間の前記エッジは二つの前記マッティングコンポーネント間のアフィニティ関係であることと、
を含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
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