JP6127811B2 - 画像判別装置、画像判別方法および画像判別プログラム - Google Patents
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Description
また、読唇技術を、携帯端末などの装置の操作に利用することも考えられている。例えば、操作者の口を撮影した画像から発声された単語を判別し、その判別結果に対応付けられた処理を実行する携帯電話機が提案されている。
さらに、1つの案では、上記の画像判別装置と同様の処理をコンピュータに実行させる画像判別プログラムが提供される。
〔第1の実施の形態〕
図1は、第1の実施の形態に係る画像判別装置の構成例および処理例を示す図である。
図2は、第2の実施の形態に係る作業支援装置のハードウェア構成例を示す図である。作業支援装置100は、読唇処理に用いる辞書情報を生成する作業を支援するための装置である。作業支援装置100は、例えば、図2のようなコンピュータとして実現される。
RAM102は、作業支援装置100の主記憶装置として使用される。RAM102には、プロセッサ101に実行させるOS(Operating System)のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、RAM102には、プロセッサ101による処理に必要な各種データが格納される。
次に、図3は、読唇処理の手順の概要を示す図である。この図3を用いて、本実施の形態で生成作業の対象となる辞書情報と、読唇処理での辞書情報の使われ方について説明する。
また、本実施の形態を、単語(あるいは文節)より大きな単位(例えば、複数文節)で認識するように変形することも可能である。この場合、辞書情報200においては、例えば、複数文節の文字情報ごとに、口領域の形状を示す情報が1つ以上対応付けて登録されればよい。
単語区間抽出部114は、生成された発話画像ファイル130それぞれの動画像データ132から、単語分割部113によって分割された各単語が発音された区間(以下、「単語区間」と呼ぶ)を切り出して、単語画像ファイル140を生成する。単語画像ファイル140には、発音された単語を示す単語テキスト141と、動画像データ142とが対応付けて格納されている。生成された単語画像ファイル140は、例えば、作業支援装置100のRAM102に一時的に格納される。
判定部116は、単語画像ファイル140それぞれの動画像データ142について、口領域検出部115によって口領域が検出されなかったフレームの数を計数する。判定部116は、口領域が検出されなかったフレームの数が、あらかじめ決められた判定しきい値以下である場合に、検出対象の動画像データ142は前述の辞書情報200の生成のために利用可能であると判定する。この場合、判定部116は、対応する単語画像ファイル140を基に、辞書情報200の生成に利用するための辞書候補ファイル150を生成する。
まず、図5は、発話画像ファイル生成部の処理例について示す図である。
前述のように、動画像収集部111によって収集された動画像には、基本的に、字幕テキストが付加されているものとする。字幕テキストは、例えば、収集された動画像のデータのヘッダ領域などにテキストデータとして付加されていて、発話画像ファイル生成部112が、字幕テキストの内容とその表示期間とを認識可能であるものとする。
発話画像ファイル生成部112は、例えば、動画像収集部111によって収集された動画像における音声信号を基に、人が言葉を発した発話区間を検出する。発話区間の検出は、例えば、音声信号の周波数スペクトルを解析することによって行うことができる。発話画像ファイル生成部112は、検出した発話区間それぞれの音声信号を基に、さらに音声認識を行って、発話内容を示すテキストを取得する。このような方法により、収集された動画像に字幕テキストが付加されていない場合でも、発話画像ファイル130を生成することができる。
単語分割部113は、生成された発話画像ファイル130それぞれの発話内容テキスト131を、形態素解析などを用いて、単語を単位として分割する。
口領域検出部115は、単語画像ファイル140に含まれる動画像データ142の各フレームから、画像処理により口領域を検出する。口領域の検出には、例えば、テンプレートマッチング法を用いることができる。
また、テンプレートと、フレームにおけるテンプレートと重なる領域との類似度を計算する際には、例えば、両者の特徴量同士の類似度が計算されてもよい。特徴量の例としては、特徴量ベクトルがある。例えば、テンプレートの特徴量ベクトルをX、フレームにおけるテンプレートと重なる領域の特徴量ベクトルをYとすると、類似度を示す距離Dは、D=|X−Y|として求めることができる。
判定部116は、単語画像ファイル140の動画像データ142に含まれるフレームのうち、口領域検出部115によって口領域が検出されなかったフレームの数を計数する。ここで、動画像データ142に含まれるフレーム数をN、動画像データ142のフレームのうち口領域が検出されたフレームの数をR、判定しきい値をK(ただし、Kは0以上の整数)とする。このとき、判定部116は、(N−R)≦Kである場合に、動画像データ142は辞書情報200の生成のために利用可能であると判定する。この場合、判定部116は、対応する単語画像ファイル140を基に、辞書情報200の生成に利用するための辞書候補ファイル150を生成する。
[ステップS11]発話画像ファイル生成部112は、動画像収集部111によって収集された動画像から、人が言葉を発したシーンの区間(発話区間)を抽出する。発話画像ファイル生成部112は、抽出した発話区間の動画像を切り出して、発話画像ファイル130を生成する。発話画像ファイル130には、発話内容を示す発話内容テキスト131と、動画像データ132とが対応付けて格納されている。
[ステップS13]単語区間抽出部114は、発話画像ファイル130の動画像データ132から、ステップS12で分割されて得られた各単語が発音された区間(単語区間)を切り出して、単語画像ファイル140を生成する。単語画像ファイル140には、発音された単語を示す単語テキスト141と、動画像データ142とが対応付けて格納されている。
<変形例1:文字ごとのテンプレートを用いた口領域の検出処理例>
図8では、1種類のテンプレートのみを用いた口領域の検出処理について説明した。しかしながら、口領域の形状は、発声する文字によって異なる。このため、文字ごとに適切なテンプレートを用いて口領域を検出することで、一致した場合の類似度の算出値が高くなり、その結果、口領域の判定精度を高めることができる。
図13は、補間によって得られたテンプレートを使用する例を示す図である。
図15は、口領域が複数検出された場合の処理例を示す図である。口領域検出部115は、例えば、同一のフレームから口領域が複数検出された場合には、算出された類似度の値が最大である検出領域を、口領域と判定する。これにより、口領域の検出精度を向上させることができる。
図16は、口領域が複数検出された場合の他の処理例を示す図である。この図16の処理例は、図15の処理例とは異なり、判定部116は、単語画像ファイル140の動画像データ142のフレームの中から、口領域が複数検出されたフレームが1つでもあった場合には、その動画像データ142は辞書情報200の生成に適さないと判定して、その動画像データ142に基づく辞書候補ファイル150を保存しないようにする。
図17は、口領域の大きさに応じた検出処理例を示す図である。フレームから口領域が検出されたとしても、検出された口領域の大きさが小さ過ぎる場合には、辞書情報200の生成のために利用する画像としては不向きである可能性がある。例えば、検出された口領域が小さ過ぎる場合には、フレーム間での口の形状の変化がわかりにくくなるからである。
なお、上記の各実施の形態に示した装置(画像判別装置1、作業支援装置100)の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、各装置が有すべき機能の処理内容を記述したプログラムが提供され、そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリなどがある。磁気記憶装置には、ハードディスク装置(HDD)、フレキシブルディスク(FD)、磁気テープなどがある。光ディスクには、DVD(Digital Versatile Disc)、DVD−RAM、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、CD−R(Recordable)/RW(Rewritable)などがある。光磁気記録媒体には、MO(Magneto-Optical disk)などがある。
2 検出部
3 判別部
4 入力動画像
Claims (9)
- 文字列が発音された期間のシーンが映った入力動画像の各フレームから口の領域を検出する検出部と、
前記入力動画像のフレームのうち、口の領域が検出されなかったフレームの数が所定数以下である場合に、前記入力動画像を、前記文字列が発音される際の口の形状を示す辞書情報を生成するための動画像と判別する判別部と、
を有することを特徴とする画像判別装置。 - 前記判別部は、
発話が行われたシーンを含む動画像と、当該動画像に対応付けられた、発話内容を示す文字情報とを参照して、前記文字情報を単語または文節単位の文字列に分割し、
当該動画像から、前記分割された文字列が発音された発音区間を前記分割された文字列ごとに抽出し、
前記発音区間に対応する動画像のそれぞれの中から、前記検出部によって口の領域が検出されなかったフレームの数が前記所定数以下である発音区間に対応する動画像を、前記辞書情報を生成するための動画像として選別する、
ことを特徴とする請求項1記載の画像判別装置。 - 前記発音区間を前記分割された文字列ごとに抽出する処理は、前記発音区間に対応する動画像と同期する音声に基づく音声認識処理によって行われることを特徴とする請求項2記載の画像判別装置。
- 前記検出部は、前記動画像における各フレームについて、前記文字列を構成する文字の中のどの文字が発音された画像かを判別し、複数の文字それぞれが発音されたときの口の形状パターンを含む複数のテンプレートの中から、発音された文字に対応するテンプレートをフレームごとに選択し、選択したテンプレートを用いたテンプレートマッチングにより口の領域を検出することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像判別装置。
- 前記検出部は、テンプレートマッチングにより口の領域を検出し、1つのフレームから複数の口の領域が検出された場合には、検出された領域のうち、テンプレートとの類似度が最大の領域を、口の領域と判定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像判別装置。
- 前記判別部は、前記入力動画像のフレームのうち、口の領域が複数検出されたフレームの数が所定のしきい値以上である場合には、前記入力動画像を、前記辞書情報を生成するための動画像でないと判別することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像判別装置。
- 前記検出部は、フレームから口の領域が検出されたとき、当該フレームの大きさに対する、検出された口の領域の大きさの比率が所定の比率以下である場合には、当該フレームから口の領域が検出されなかったと判定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像判別装置。
- コンピュータが、
文字列が発音された期間のシーンが映った入力動画像の各フレームから口の領域を検出し、
前記入力動画像のフレームのうち、口の領域が検出されなかったフレームの数が所定数以下である場合に、前記入力動画像を、前記文字列が発音される際の口の形状を示す辞書情報を生成するための動画像と判別する、
ことを特徴とする画像判別方法。 - コンピュータに、
文字列が発音された期間のシーンが映った入力動画像の各フレームから口の領域を検出し、
前記入力動画像のフレームのうち、口の領域が検出されなかったフレームの数が所定数以下である場合に、前記入力動画像を、前記文字列が発音される際の口の形状を示す辞書情報を生成するための動画像と判別する、
処理を実行させることを特徴とする画像判別プログラム。
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