JP7453828B2 - プログラム、ニューラルネットワークシステム、情報処理方法およびニューラルネットワークモデルの生成方法 - Google Patents
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Description
図1は、ニューラルネットワークシステム10の概要を説明する説明図である。ニューラルネットワークシステム10は、入力画像41が入力された場合に、入力画像41に対応する分類を推定した推定結果46を出力する。図1においては、入力画像41が「車」のラベルに対応する確率が5パーセント、「鳥」のラベルに対応する確率が3パーセント、「虎」のラベルに対応する確率が90パーセント等であると出力されている。なお、ニューラルネットワークシステム10の出力は、推定結果に限られない。
S(x,y)は、座標(x,y)の画素の正規化後のピクセルバリューである。
Imaxは、コピー画像を構成する画素の最大値である。
Iminは、コピー画像を構成する画素の最小値である。
Aは、スライス画像の階調数である。
本実施の形態は、ニューラルネットワークシステム10の機械学習を行なうプログラムに関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
本実施の形態のニューラルネットワークシステム10の効果を説明する第1のシミュレーションについて説明する。図13は、シミュレーション例-1で用いる画像ノイズの例を説明する説明図である。図13Aは、入力画像41の例を示す。図13Bおよび図13Cは、入力画像41に黒点ノイズをランダムに重畳させたノイズ重畳画像49の例を示す。図13Bにおいては、入力画像41の面積の30パーセントが黒点ノイズに覆われており、ノイズ量は30パーセントである。図13Cにおいては、入力画像41の面積の50パーセントが黒点ノイズに覆われており、ノイズ量は50%である。
本実施の形態のニューラルネットワークシステム10の効果を説明する第2のシミュレーションについて説明する。図15は、シミュレーション例-2で用いる画像ノイズの例を説明する説明図である。シミュレーション例-1と共通する部分については、説明を省略する。
本実施の形態のニューラルネットワークシステム10の効果を説明する第3のシミュレーションについて説明する。
本実施の形態は、スライス画像42を作成する条件の一部が重複しているニューラルネットワークシステム10に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
本実施の形態は、追加層15を有するニューラルネットワークシステム10に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
y(x)=α・x
αは、学習可能なパラメータ
の式で表現されるLA(Linear Activation layer)である。
本実施の形態は、入力画像41を座標に基づいてスライスするニューラルネットワークシステム10に関する。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
図24は、実施の形態6の情報処理装置20の機能ブロック図である。情報処理装置20は、画像取得部81、スライス画像生成部82、複数の特徴ベクトル抽出部83、結合特徴ベクトル生成部84および出力部85を有する。複数の特徴ベクトル抽出部83は、互いに並列に接続されている。
本実施の形態は、汎用のコンピュータ90とプログラム97とを組み合わせて動作させることにより、本実施の形態の情報処理装置20を実現する形態に関する。図25は、実施の形態7の情報処理装置20の構成を示す説明図である。実施の形態1と共通する部分については、説明を省略する。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
11 スライス部
12 ストリーム
121 コンボリューション層
122 プーリング層
13 全結合層
14 ソフトマックス層
15 追加層
16 結合特徴ベクトル生成層
17 スキップコネクション
19 学習モデル
20 情報処理装置
21 制御部
22 主記憶装置
23 補助記憶装置
24 通信部
25 出力部
26 入力部
29 読取部
41 入力画像(画像データ)
42 スライス画像
43 特徴ベクトル
44 結合特徴ベクトル
46 推定結果
49 ノイズ重畳画像
61 スライス条件DB
81 画像取得部
82 スライス画像生成部
83 特徴ベクトル抽出部
84 結合特徴ベクトル生成部
85 出力部
90 コンピュータ
96 可搬型記録媒体
97 プログラム
98 半導体メモリ
Claims (9)
- 画像データを取得し、
取得した前記画像データを複数のピクセルバリュー範囲に基づいてそれぞれスライスすることにより、複数のスライス画像データを生成し、
コンボリューション層とプーリング層とを繰り返して構成した複数のストリームが相互に並列に配置されており、複数の前記ストリームのそれぞれに生成した前記スライス画像データを入力することにより、複数の前記スライス画像データそれぞれの特徴ベクトルを抽出し、
抽出した複数の前記特徴ベクトルを結合して1つの結合特徴ベクトルを生成し、
生成した前記結合特徴ベクトルを全結合層に入力して、前記全結合層から出力される推定結果を出力する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。 - 複数の前記ピクセルバリュー範囲は、一部が相互に重複している
請求項1に記載のプログラム。 - 前記全結合層に連結したソフトマックス層を介して前記推定結果を出力する
請求項1または請求項2に記載のプログラム。 - 抽出した前記特徴ベクトルを、学習可能なパラメータを有する追加層に入力して変換し、
変換した前記特徴ベクトルを結合して、前記結合特徴ベクトルを生成する
請求項1から請求項3のいずれか一つに記載のプログラム。 - 画像データを複数のピクセルバリュー範囲に基づいてそれぞれスライスすることにより生成された複数のスライス画像データそれぞれの特徴ベクトルを抽出する、相互に並列配置された複数のストリームと、
前記ストリームがそれぞれ抽出した複数の特徴ベクトルを結合した一つの特徴ベクトルが入力される全結合層と、
を備えるニューラルネットワークシステム。 - 前記ストリームと、前記全結合層との間に、学習可能なパラメータを有する追加層を備える
請求項5に記載のニューラルネットワークシステム。 - 前記ストリームは、スキップコネクションを有する
請求項5または請求項6に記載のニューラルネットワークシステム。 - 画像データを取得し、
取得した前記画像データを複数のピクセルバリュー範囲に基づいてそれぞれスライスすることにより、複数のスライス画像データを生成し、
コンボリューション層とプーリング層とを繰り返して構成した複数のストリームが相互に並列に配置されており、複数の前記ストリームのそれぞれに生成した前記スライス画像データを入力することにより、複数の前記スライス画像データそれぞれの特徴ベクトルを抽出し、
抽出した複数の前記特徴ベクトルを結合して1つの結合特徴ベクトルを生成し、
生成した前記結合特徴ベクトルを全結合層に入力して、前記全結合層から出力される推定結果を出力する
処理をコンピュータが実行する情報処理方法。 - 画像データを複数のピクセルバリュー範囲に基づいてそれぞれスライスすることにより生成された複数のスライス画像のセットとラベルとを関連づけて複数組記録した学習データを取得し、
複数のスライス画像データそれぞれの特徴ベクトルを抽出する、相互に並列配置された複数のストリーム、および、複数の前記ストリームがそれぞれ抽出した複数の特徴ベクトルを結合した一つの特徴ベクトルが入力される全結合層を備えるニューラルネットワークモデルを用意し、
前記学習データを用いて、前記セットを構成する複数の前記スライス画像のそれぞれを複数の前記ストリームのそれぞれに入力した場合に、前記画像データに関連するラベルの予測値を出力するように前記ニューラルネットワークモデルのパラメータを調整する
処理をコンピュータが実行するニューラルネットワークモデルの生成方法。
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内田 祐介,外1名,畳み込みニューラルネットワークの研究動向,電子情報通信学会技術研究報告 Vol.117 No.362,日本,一般社団法人電子情報通信学会,2017年,第117巻 |
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