JP7345664B2 - 不確実性を有するランドマーク位置推定のための画像処理システムおよび方法 - Google Patents
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Description
システムの概要
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- 確率的な画像ベースのランドマーク位置推定に基づいてタスクを実行するためのコントローラであって、
ランドマークの構造化セットを有するオブジェクトの種類の入力画像のセットを受付けるように構成された入力インターフェイスと、
前記ランドマークの構造化セットを有する前記種類のオブジェクトの画像を処理して、処理された各画像における各ランドマークの位置にわたってパラメータの値によって定義されたパラメトリック確率分布を生成するように訓練されたニューラルネットワークを格納するように構成されたメモリと、
プロセッサとを備え、
前記プロセッサは、(1)前記入力画像のセットを前記ニューラルネットワークにサブミットして、各入力画像の前記ランドマークの構造化セットにおける各ランドマークの前記位置にわたって前記パラメトリック確率分布を定義する前記パラメータの前記値を生成し、(2)入力画像ごとに、前記入力画像における前記ランドマークのパラメトリック確率分布に基づいて、前記画像についてグローバルランドマーク不確実性を求め、かつ、(3)各入力画像におけるランドマークの前記パラメトリック確率分布と、各入力画像の前記グローバルランドマーク不確実性とに基づいて、前記タスクを実行するように構成される、コントローラ。 - ランドマークごとの前記パラメトリック確率分布の異なるパラメータは、前記ランドマークの前記位置の点推定値と、前記ランドマークについての前記位置推定の不確実性とを定義する、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記プロセッサは、各画像における前記ランドマークの前記位置の前記点推定値と、各入力画像の前記グローバルランドマーク不確実性とに基づいて、前記タスクを実行する、請求項2に記載のコントローラ。
- 入力画像ごとの前記ランドマーク位置推定の精度を求めるために、前記プロセッサは、
前記ランドマークについて生成される前記パラメトリック確率分布の不確実性の測定値に基づいて、前記入力画像におけるランドマークごとに位置推定の不確実性を求め、かつ、
入力画像ごとに、前記画像における前記ランドマークの推定の求められた不確実性を組合わせて、前記入力画像についての前記グローバルランドマーク不確実性を生成するように構成される、請求項1に記載のコントローラ。 - 前記オブジェクトの種類は人間の顔であり、
前記ニューラルネットワークは異なる顔の画像を処理するように訓練され、
前記ランドマークの構造化セットは、典型的な顔に存在する特定の顔のランドマークを定義する、請求項1に記載のコントローラ。 - 前記入力画像のセットは、前記人間の顔の画像の時間的なシーケンスである、請求項5に記載のコントローラ。
- 前記オブジェクトは人間の体であり、
前記ニューラルネットワークは、異なる人間の体の画像を処理するように訓練され、
前記ランドマークの構造化セットは前記人間の体の特定の関節を定義する、請求項1に記載のコントローラ。 - 前記入力画像のセットは、前記人間の体の画像の時間的なシーケンスである、請求項7に記載のコントローラ。
- 前記ランドマークの前記パラメトリック確率分布はガウス確率分布であり、
前記ランドマークの前記位置の前記点推定値は、前記ガウス確率分布の前記平均によって求められ、
前記ランドマークの前記位置推定の不確実性は、前記ガウス確率分布の共分散行列から求められる、請求項2に記載のコントローラ。 - 前記ガウス確率分布の平均は1つ以上のヒートマップから取得され、前記共分散行列を求める前記パラメータは直接回帰によって取得される、請求項9に記載のコントローラ。
- 前記ランドマークについての位置推定の不確実性は、前記ガウス確率分布の前記共分散行列の決定要素のn乗根である、請求項9に記載のコントローラ。
- 前記ランドマークについての前記位置推定の不確実性は、前記ガウス確率分布の前記共分散行列の固有値の平均である、請求項9に記載のコントローラ。
- 前記ニューラルネットワークは砂時計型サブネットワークのスタックを含み、
各砂時計は、前記砂時計の最後の最大の特徴マップ層からランドマークごとにヒートマップを出力し、
ヒートマップは、前記ランドマークの前記位置を示す強度画像であり、前記パラメトリック確率分布の平均は、前記ヒートマップの正の値の位置の加重平均であり、
各砂時計はボトルネック層から特徴を出力し、
前記ボトルネック層の特徴値は、コレスキー推定量ネットワークによって処理されて、各ランドマークの前記共分散行列が導出される値を生成し、
前記コレスキー推定量ネットワークは、各ランドマーク位置ごとに、2Dガウス確率分布の共分散行列のコレスキー係数を推定するように構成される、請求項9に記載のコントローラ。 - 前記ニューラルネットワークは、前記入力画像から前記ガウス確率分布に、グランドトゥルース・ランドマーク位置の尤度を最大化するマッピングを提供するように訓練される、請求項9に記載のコントローラ。
- 前記ニューラルネットワークは、損失関数として負の対数尤度を用いて訓練される、請求項14に記載のコントローラ。
- 現在の入力画像についてのランドマークの前記パラメトリック確率分布はガウス確率分布であり、
前記プロセッサは、カルマンフィルタを用いて、前記画像内の前記ランドマークの前記位置にわたって最終的なガウス確率分布を取得するように構成され、
前記カルマンフィルタは、以前の入力画像について求められたガウス確率分布を用いて出力された、前記現在の入力画像についての前記ガウス確率分布を更新する、請求項1に記載のコントローラ。 - タスク実行は、前記入力画像についての前記グローバルランドマーク不確実性が閾値より小さい場合、第1の一連のアクションを取ることと、前記入力画像についての前記グローバルランドマーク不確実性が閾値より大きい場合、第2の一連のアクションを取ることとを含む、請求項1に記載のコントローラ。
- 入力画像の前記グローバルランドマーク不確実性は、前記画像についての前記ランドマーク位置推定を提供するために用いられる不確実性フィードバックを提供する、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記入力画像の前記グローバルランドマーク不確実性が閾値より大きい場合、前記プロセッサは、
毎回異なるランダム摂動を使用し、かつ、グローバルランドマーク不確実性を算出して、前記入力画像に対して前記ランドマーク位置推定を複数回実行し、
前記グローバルランドマーク不確実性を比較し、かつ、
最小のグローバルランドマーク不確実性を生じる前記ランドマーク位置推定の実行の結果を選択するように構成される、請求項18に記載のコントローラ。 - 前記タスクは車両運転手監視システムの一部である、請求項1に記載のコントローラ。
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