KR101866381B1 - Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model - Google Patents

Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model Download PDF

Info

Publication number
KR101866381B1
KR101866381B1 KR1020160069003A KR20160069003A KR101866381B1 KR 101866381 B1 KR101866381 B1 KR 101866381B1 KR 1020160069003 A KR1020160069003 A KR 1020160069003A KR 20160069003 A KR20160069003 A KR 20160069003A KR 101866381 B1 KR101866381 B1 KR 101866381B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pedestrian
image
unit
matching
hog
Prior art date
Application number
KR1020160069003A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20170137273A (en
Inventor
최광남
최혜지
Original Assignee
중앙대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 중앙대학교 산학협력단 filed Critical 중앙대학교 산학협력단
Priority to KR1020160069003A priority Critical patent/KR101866381B1/en
Publication of KR20170137273A publication Critical patent/KR20170137273A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101866381B1 publication Critical patent/KR101866381B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V40/00Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
    • G06V40/10Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
    • G06K9/00362
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00Pattern recognition
    • G06F18/20Analysing
    • G06F18/24Classification techniques
    • G06F18/241Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches
    • G06F18/2413Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches based on distances to training or reference patterns
    • G06K9/00805
    • G06K9/627
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/50Context or environment of the image
    • G06V20/56Context or environment of the image exterior to a vehicle by using sensors mounted on the vehicle
    • G06V20/58Recognition of moving objects or obstacles, e.g. vehicles or pedestrians; Recognition of traffic objects, e.g. traffic signs, traffic lights or roads

Abstract

본 발명은 DPM(Deformable Part Model)을 사용한 여러 논문들은 보행자의 부분(part)을 평균 4개로 사용하였으며, 가장 작게 나눈 부분(part)은 3개이지만, 본 발명은 단순히 2 부분(part)을 사용하여 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 이미지가 입력되면, 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 이미지 분할부와, 입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하여 보행자의 이미지를 검출하는 HOG 특징 추출부와, 학습을 통해 상기 HOG 특징 추출부에서 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 이미지 분할부에서 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 매칭을 수행하는 DPM 매칭부와, 상기 DPM 매칭부에서 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 보행자 이미지를 검출하는 보행자 검출부를 포함하여 구성되는데 있다.In the present invention, a plurality of articles using a DPM (Deformable Part Model) use an average of four pedestrian parts, and the smallest part is three, but the present invention uses only two parts An image dividing unit for dividing the pedestrian learning data of an input image into images of two parts of an upper half body and a lower half body, A HOG feature extraction unit for extracting a Histogram of Oriented Gradient (HOG) feature common to the input images to detect an image of a pedestrian; and a display unit for displaying a detailed shape information of a pedestrian image of the HOG feature extracted from the HOG feature extraction unit A DPM matching unit which performs matching with learning data of two parts divided in the image division unit, And a pedestrian detection unit for detecting a pedestrian image from a neighboring facility to a pedestrian area covered with a part of the body through matching.

Description

변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치 및 방법{Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a pedestrian detection apparatus and a pedestrian detection method using a deformable part model,

본 발명은 보행자 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 실제 차량 전방환경에서 획득한 영상에 차와 보행자 또는 주변 교통 시설 등 여러 물건에 의해 보행자가 가려져 차단(occlusion)이 발생하여도 강건한 보행자를 검출 가능한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a pedestrian, and more particularly, to a method and apparatus for detecting a pedestrian even when occlusion occurs due to obstacles of a pedestrian due to various objects such as a car, a pedestrian, Apparatus and method.

보행자 검출은 현재 자율주행차 또는 지능형 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assisance System : ADAS), 보행자 보호 시스템(Pedestrian Protection System : PPS)에 이용되고 있다. 본 발명은 운전자 보호 시스템에 집중하여 거리에 다니는 보행자나 횡단보도를 이용하는 보행자를 위해 도로주행 환경에서 촬영된 영상을 사용한다.Pedestrian detection is currently used in autonomous vehicles or ADAS and pedestrian protection systems (PPS). The present invention uses an image photographed in a road driving environment for a pedestrian traveling on a street or a pedestrian using a pedestrian crossing focusing on a driver protection system.

보행자 검출 과정은 먼저 수집한 영상에서 특징을 추출한 뒤, 기계학습을 통해 보행자 영상이 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 만든다. 그리고 최종적으로 목표하는 대상영상에서 매칭을 통해 보행자 영역을 검출하는 과정으로 이루어진다. The pedestrian detection process first extracts features from the acquired images, and then creates a function with features common to pedestrian images through machine learning. And finally detecting the pedestrian area through matching in the target image.

이때, 보행자의 검출은 얼굴과 자동차 등과는 다르게 동작에 따라 다양한 형태변화를 가지기 때문에 매우 도전적인 과제이며 다양한 연구가 이루어지고 있다. 대표적으로 사용되는 영상 특징으로 Haar features와, HOG, LBP 등이 있으며, 이들 특징을 다양한 기계학습 방법으로 학습시킨다.At this time, the detection of pedestrians is a very challenging task and various studies are being carried out because the detection of pedestrians has a variety of shape changes depending on the action, unlike face and automobile. Haar features, HOG, and LBP are used as representative image features, and these features are learned by various machine learning methods.

거의 모든 보행자 검출 시스템에서 쓰이는 방법은 보행자를 HOG(N. Dalal and B. Triggs, "Histograms of Oriented Gradients for Human Detection". in Proc. IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition, Vol. 1, pp. 886-893, 2005 참조) 특징화하는 것인데, 기존의 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 사용한 검출기는 단일 물체 모델을 사용하기 때문에 보행자의 전신이 모두 나와야만 검출할 수 있다. 다시 말해, 차(Vehicle) 또는 주변 시설로부터 신체 중 일부를 가린 경우 검출률이 현저하게 떨어진다.The method used in almost all pedestrian detection systems is based on the HOG (N. Dalal and B. Triggs, "Histograms of Oriented Gradients for Human Detection", Proc. IEEE Conf. Computer Vision and Pattern Recognition, Vol. -893, 2005). However, since the detector using the existing HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature uses a single object model, it can be detected only when the entire body of the pedestrian exits. In other words, the detection rate is significantly lower when a part of the body is covered by a vehicle or a nearby facility.

이와 같은 문제점을 보완하기 위해 Felzenszwalb(P.F.Felzenszwalb, R.B.Girshick, D.McAllester, D.Ramanan, "Object Detection with Discriminatively Trained Part Based Model", Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.32, pp.1627-1645, 2010 참조)는 DPM(Deformable Part Model)을 제안하였다. 이 기술은 물체의 전체적인 모습뿐만 아니라 물체를 구성하는 부분(Part)들도 같이 검출하기 때문에 물체의 일부만 보여도 검출하는 장점이 있다.In order to overcome such a problem, it is proposed to use the method of Felzenszwalb (PFFelzenszwalb, RBGirshick, D. McAllester, D. Ramanan, " Object Detection with Discriminatively Trained Part Based Model ", Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol.32, pp.1627-1645, 2010) proposed a DPM (Deformable Part Model). This technology has the advantage of detecting not only the whole image of an object but also the parts constituting the object, so that even a part of the object can be detected.

한편, 상기 DPM(Deformable Part Model)을 처음 고안한 Felzenszwalb는 보행자를 5개(Head, Right-shoulder, Left-shoulder, Upper-leg, Lower-leg)로 나누어 부분(part)으로 사용했으며, DPM을 사용한 종래 기술은 평균 4개로 보행자의 부분을 나누어서 물체를 검출하고 있다. Felzenszwalb, who first devised the DPM (Deformable Part Model), divided pedestrians into five parts (Head, Right-shoulder, Left-shoulder, Upper-leg and Lower-leg) In the conventional technique used, an object is detected by dividing the portion of the pedestrian by an average of four.

그러나 물체의 검출을 위해 이처럼 나누어지는 부분(part) 많아질수록, 물체의 검출률을 향상시킬 수 있는데 반해, 전처리 및 영상의 특징점 검출을 통한 물체의 검출을 위한 처리량이 증가하게 되는 문제점이 있다, 이는 검출속도를 낮추게 되어 물체의 검출시간이 오래 걸리는 문제점으로 발생되게 된다.However, there is a problem in that the amount of processing for object detection through the preprocessing and detection of the feature points of the image is increased, while the detection rate of the object can be improved as the number of such divided parts increases for the detection of the object. The detection speed is lowered and the detection time of the object takes longer.

등록특허공보 제10-1419837호 (등록일자 2014.07.09)Registered Patent Publication No. 10-1419837 (registered date 2014.07.09) 공개특허공보 제10-2011-0073924호 (공개일자 2011.06.30)Published Japanese Patent Application No. 10-2011-0073924 (published on June 30, 2011)

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, DPM(Deformable Part Model)을 사용한 여러 논문들은 보행자의 부분(part)을 평균 4개로 사용하였으며, 가장 작게 나눈 부분(part)은 3개이지만, 본 발명은 단순히 2 부분(part)을 사용하여 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-mentioned problems. In the DPM (Deformable Part Model), several articles of pedestrians are used as an average of four parts, and the smallest parts are three The present invention aims at providing a pedestrian detecting apparatus and method using a deformable part model by simply using two parts.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치의 특징은 이미지가 입력되면, 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 이미지 분할부와, 입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하여 보행자의 이미지를 검출하는 HOG 특징 추출부와, 학습을 통해 상기 HOG 특징 추출부에서 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 이미지 분할부에서 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 매칭을 수행하는 DPM 매칭부와, 상기 DPM 매칭부에서 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 보행자 이미지를 검출하는 보행자 검출부를 포함하여 구성되는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a pedestrian detection apparatus using a deformable part model, the pedestrian detection method comprising the steps of dividing pedestrian learning data of an input image into two parts of an upper body and a lower body, A HOG feature extraction unit for extracting a HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature common to the input images and detecting an image of a pedestrian; and a HOG feature extraction unit for extracting the HOG feature extracted from the HOG feature extraction unit through learning A DPM matching unit for matching detailed shape information of a pedestrian image with learning data of two parts divided in the image division unit; And a pedestrian detection unit for detecting a pedestrian image up to the covered pedestrian zone.

바람직하게 상기 HOG 특징 검출부는 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 통해 이미지에서 각각의 특징을 검출하는 특징 검출부와, 상기 학습을 통해 보행자 이미지들이 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 생성하는 특징함수 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the HOG feature detection unit includes a feature detection unit for detecting each feature in the image through the pedestrian learning data of the input image, and a feature function generation unit for generating a function having the features common to pedestrian images through the learning .

바람직하게 상기 DPM 매칭부는 학습된 모델에서 상반신과 하반신으로 분류된 각 부분(part)의 이미지들과 상기 HOG 특징 추출부에서 추출된 HOG 특징과의 상대적인 위치로 정의되는 기준 위치(anchor position)와의 변형 위치(거리)를 기반으로 평균 정밀도(average precision)를 산출하는 이진 분류기를 구성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the DPM matching unit includes a transformation unit that transforms an image of each part classified into the upper half body and the lower half body in the learned model and an anchor position defined as a position relative to the HOG feature extracted from the HOG feature extraction unit And a binary classifier for calculating an average precision based on the position (distance).

바람직하게 상기 이진 분류기는 다음 수식

Figure 112016053533875-pat00001
를 이용하여 평균 정밀도를 산출하며, 이때, 상기
Figure 112016053533875-pat00002
는 학습된 필터들에 의한 점수를 나타내고, 상기
Figure 112016053533875-pat00003
는 부분(part)(x, y)들의 위치 변형에 의한 벌칙을 나타내는 것을 특징으로 한다.Preferably, the binary classifier comprises:
Figure 112016053533875-pat00001
The average precision is calculated using the equation
Figure 112016053533875-pat00002
Represents the score by the learned filters,
Figure 112016053533875-pat00003
(X, y) represents a penalty due to the positional deformation of the part (x, y).

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 방법의 특징은 (A) 입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 HOG 특징 추출부를 통해 추출하여 보행자 이미지를 검출하는 단계와, (B) 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 이미지 분할부를 통해 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 단계와, (C) 학습을 통해 상기 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 DPM 매칭부를 통해 매칭을 수행하는 단계와, (D) 상기 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 보행자 이미지를 검출하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a pedestrian using a deformable part model, the method comprising: (A) extracting a Histogram of Oriented Gradient (HOG) (B) dividing the pedestrian learning data of the input image into two parts of an upper body and a lower body through an image partitioning part; (C) A step of matching detailed shape information of a pedestrian image of the HOG feature with the learning data of the two divided parts through a DPM matching unit; and (D) And detecting a pedestrian image to a covered pedestrian zone.

바람직하게 상기 (A) 단계는 수집한 이미지에서 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하는 단계와, 기계학습을 통해 보행자 이미지가 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 생성하여 보행자 이미지를 검출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (A) includes the steps of extracting a Histogram of Oriented Gradient (HOG) characteristic from the collected image, and detecting a pedestrian image by generating a function having characteristics common to pedestrian images through machine learning And the like.

바람직하게 상기 (C) 단계는 학습된 필터들에 의한 점수(

Figure 112016053533875-pat00004
)들의 합에서 부분(part)(x, y)들의 위치 변형에 의한 벌칙(
Figure 112016053533875-pat00005
)을 뺀 점수를 이용하여 평균 정밀도를 산출하여 매칭을 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (C) further comprises:
Figure 112016053533875-pat00004
(X, y) by the displacement of the position of the part (x, y)
Figure 112016053533875-pat00005
) Is subtracted from the average precision, and the matching is performed.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The pedestrian detection apparatus and method using the deformable part model according to the present invention as described above have the following effects.

본 발명은 차단(occlusion)이 발생하여도 강건하며, 간단한 보행자의 부분(part)을 사용한 검출기이다. 이 검출기는 기존 검출기보다 검출률을 향상시켰으며, 보행자의 검출률을 향상시키는 시스템에 활용될 수 있다.The present invention is robust even when occlusion occurs, and is a detector using a simple pedestrian part. This detector improves the detection rate and can be applied to a system that improves the detection rate of pedestrians.

그리고 추정 정확도가 높아 검출속도를 빠르게 해주는 CUDA나 병렬처리를 사용하게 된다면 전 자동 시스템으로 발전될 수 있다.And if you use CUDA or parallel processing to increase detection speed because of high estimation accuracy, it can be developed as full automatic system.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도
도 2 는 도 1에서 이미지 분할부를 통해 보행자 이미지가 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 상태를 나타낸 구성도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 도 3에서 보행자 이미지의 검출 과정을 설명하기 위한 도면
도 5 는 도 3에서 DPM 매칭부를 통해 매칭을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면
1 is a block diagram showing a configuration of a pedestrian detecting apparatus using a deformable part model according to an embodiment of the present invention
2 is a block diagram showing a state in which a pedestrian image is divided into images of two parts through an image dividing unit in FIG.
3 is a flowchart for explaining a pedestrian detection method using a deformable part model according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view for explaining the process of detecting a pedestrian image in FIG.
5 is a diagram for explaining a process of performing matching through the DPM matching unit in FIG.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a pedestrian detection apparatus and method using a deformable part model according to the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided to let you know. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a pedestrian detecting apparatus using a deformable part model according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 보행자 검출 장치는 DPM기반 알고리즘의 학습데이터 구성을 위해 먼저, 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 이미지가 입력되면, 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 이미지 분할부(100)와, 입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하여 보행자의 이미지를 검출하는 HOG 특징 추출부(200)와, 학습을 통해 상기 HOG 특징 추출부(200)에서 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 이미지 분할부(100)에서 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 매칭을 수행하는 DPM 매칭부(300)와, 상기 DPM 매칭부(300)에서 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 보행자 이미지를 검출하는 보행자 검출부(400)로 구성된다.As shown in FIG. 2, the pedestrian detection apparatus detects the pedestrian learning data of the input image in the upper half and lower half of the image, as shown in FIG. 2, A HOG feature extraction unit 200 for extracting a Histogram of Oriented Gradient (HOG) characteristic common to input images and detecting an image of a pedestrian, A DPM matching process for matching the detailed shape information of the pedestrian image of the HOG feature extracted by the HOG feature extraction unit 200 with the learning data of the two parts in the image divider 100, And a pedestrian detection unit 300 for detecting a pedestrian image from neighboring facilities to a pedestrian zone where a part of the body is covered through matching performed by the DPM matching unit 300. [ And a detection unit 400.

이때, 상기 HOG 특징 검출부(200)는 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 통해 이미지에서 각각의 특징을 검출하는 특징 검출부(210)와, 상기 학습을 통해 보행자 이미지들이 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 생성하는 특징함수 생성부(220)를 포함하여 구성된다.The HOG feature detection unit 200 includes a feature detection unit 210 for detecting each feature in the image through the pedestrian learning data of the input image, and a function generation unit 210 for generating a function having features common to pedestrian images And a feature generating unit 220 for generating a feature function.

상기 HOG 특징 검출부(200)는 단일 물체 모델을 사용하기 때문에 보행자의 전신이 모두 나와야만 보행자 영역을 검출할 수 있다. 다시 말해, 차(vehicle) 또는 주변 시설로부터 신체 중 일부를 가릴 경우 검출률이 현저하게 떨어지게 된다.Since the HOG characteristic detecting unit 200 uses a single object model, the entire body of the pedestrian must be entirely detected to detect the pedestrian area. In other words, the detection rate is significantly reduced when a part of the body is covered by a vehicle or a nearby facility.

이를 해결하기 위해, 상기 DPM 매칭부(300)는 이진 분류기(310)를 통해 학습된 모델에서 상반신과 하반신으로 분류된 각 부분(part)의 이미지들과 상기 HOG 특징 추출부(200)에서 추출된 HOG 특징과의 상대적인 위치로 정의되는 기준 위치(anchor position)와의 변형 위치(거리)를 기반으로 평균 정밀도(average precision)를 산출한다.In order to solve this problem, the DPM matching unit 300 extracts images of each part classified into the upper half body and the lower half body from the learned model through the binary classifier 310 and the images extracted from the HOG feature extraction unit 200 The average precision is calculated based on the anchor position and the deformation position (distance) defined by the relative position with respect to the HOG feature.

상기 이진 분류기(310)는 다음 수학식 1을 통해 평균 정밀도를 산출한다.The binary classifier 310 calculates the average precision through the following equation (1).

Figure 112016053533875-pat00006
Figure 112016053533875-pat00006

상기 수학식 1에서와 같이, 평균 정밀도는 학습된 필터들에 의한 점수(

Figure 112016053533875-pat00007
)들의 합에서 부분(part)(x, y)들의 위치 변형에 의한 벌칙(
Figure 112016053533875-pat00008
)을 뺀 점수가 된다.As in Equation (1) above, the average precision is determined by the score
Figure 112016053533875-pat00007
(X, y) by the displacement of the position of the part (x, y)
Figure 112016053533875-pat00008
).

상기 HOG 특징 검출부(200)만을 이용한 경우와, 상기 DPM 매칭부(300)까지 이용한 경우를 비교한 성능지표는 PASCAL VOC의 지표인 평균 정밀도(average precision)로 계산하였다. 이 결과 다음 표 1과 같이 검출률이 1.5 AP 향상됨을 확인하였다.The performance index comparing the case of using only the HOG feature detector 200 and the case of using up to the DPM matching unit 300 was calculated by an average precision which is an index of the PASCAL VOC. As a result, it was confirmed that the detection rate was improved by 1.5 AP as shown in Table 1 below.

Figure 112016053533875-pat00009
Figure 112016053533875-pat00009

이는, 보행자의 일부가 어느 물체에 10~30%까지 가려진 차단(occlusion)이 발생한 상태일 때, 기존 알고리즘보다 검출률이 10% 증가함을 나타낸다.This shows that the detection rate is 10% higher than the existing algorithm when a part of the pedestrian is occlusion occluded by 10 ~ 30% to an object.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. The operation of the pedestrian detecting device using the deformable part model according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in FIG. 1 or FIG. 2 denote the same members performing the same function.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a pedestrian detection method using a deformable part model according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 HOG 특징 추출부(200)를 통해 입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하여 보행자 이미지를 검출한다(S10). Referring to FIG. 3, the HOG feature extraction unit 200 extracts a HOG (Histogram of Oriented Gradient) feature common to the images, and detects a pedestrian image (S10).

이때, 상기 보행자 이미지의 검출 과정은 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 수집한 이미지에서 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출한 뒤, 기계학습을 통해 보행자 이미지가 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 만든다. 이와 같은 보행자 이미지의 검출은 얼굴과 자동차 등과는 다르게 동작에 따라 다양한 형태변화를 가지기 때문에 매우 도전적인 과제이며, 다양한 연구가 이루어지고 있다.In this case, as shown in FIG. 4, the process of detecting the pedestrian image extracts HOG (Histogram of Oriented Gradient) features from the collected image, and then generates a function having features common to pedestrian images through machine learning . The detection of such a pedestrian image is a very challenging task because it has a variety of shape changes according to its motion, unlike a face and an automobile, and various studies have been made.

이어, 이미지 분할부(100)를 통해 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할한다(S20).Next, as shown in FIG. 2, the image dividing unit 100 divides the pedestrian learning data of the input image into images of two parts of an upper body and a lower body (S20).

그리고 DPM 매칭부(300)를 통해 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이, 학습을 통해 상기 HOG 특징 추출부(200)에서 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 이미지 분할부(100)에서 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 매칭을 수행한다(S30).5, detailed information on the shape of a pedestrian image of the HOG feature extracted from the HOG feature extraction unit 200 through learning is transmitted to the image division unit 100 through the DPM matching unit 300 And performs matching with the learning data of the two divided parts (S30).

다시 설명하면, 상기 학습된 데이터는 물체 전체의 모양 정보를 담는 낮은 해상도의 뿌리 필터와 부분의 자세한 모양 정보를 담는 더 높은 해상도의 파트 필터들로 구성되는 스타트 모델(start model)을 사용한다. 학습된 모델에서 각각의 파트들은 뿌리필터와의 상대적인 위치로 정의된 기준 위치(anchor position)를 가지며, 각 파트는 이 기준위치로부터 멀어질수록 상기 주어진 수학식 1에 의해 벌칙을 받는다. 즉, 이진 분류기(310)에 의한 점수는 학습된 필터들에 의한 점수들의 합에서 파트들의 위치 변형에 의한 벌칙을 뺀 점수가 된다.In other words, the learned data uses a start model consisting of a low-resolution root filter containing shape information of the entire object and higher-resolution part filters containing detailed shape information of the part. Each part in the learned model has a defined anchor position with respect to the root filter and each part is penalized by the given equation (1) as it gets further away from this reference position. That is, the score by the binary classifier 310 becomes a score obtained by subtracting the penalty caused by the position transformation of the parts from the sum of the scores by the learned filters.

이에 따라, 보행자 검출부(400)는 상기 DPM 매칭부(300)에서 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 보행자 이미지를 검출하게 된다(S40). 이는 위에서 표 1을 통해 설명하고 있는 것과 같이, 검출률이 향상되었다.Accordingly, the pedestrian detecting unit 400 detects the pedestrian image from the surrounding facilities to the pedestrian zone where some of the body is covered through the matching performed in the DPM matching unit 300 (S40). This improves the detection rate as described in Table 1 above.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims (7)

이미지가 입력되면, 입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 상반신과 하반신의 두 부분(part)의 이미지로 분할하는 이미지 분할부와,
입력되는 이미지들이 공통적으로 갖는 HOG(Histogram of Oriented Gradient) 특징을 추출하여 보행자의 이미지를 검출하는 HOG 특징 추출부와,
학습을 통해 상기 HOG 특징 추출부에서 추출된 HOG 특징의 보행자 이미지의 상세한 모양 정보를 상기 이미지 분할부에서 분할된 두 부분(part)의 학습 데이터와 매칭을 수행하는 DPM 매칭부와,
상기 DPM 매칭부에서 수행되는 매칭을 통해 주변 시설들로부터 신체 중 일부가 가린 보행자 영역까지 변형 위치에 따른 변형 정도를 이용하여 보행자 이미지를 검출하는 보행자 검출부를 포함하여 구성되고,
상기 DPM 매칭부는 학습된 모델에서 상반신과 하반신으로 분류된 각 부분(part)의 이미지들과 상기 HOG 특징 추출부에서 추출된 HOG 특징과의 상대적인 위치로 정의되는 기준 위치(anchor position)와의 변형 위치(거리)를 기반으로 평균 정밀도(average precision)를 산출하는 이진 분류기를 구성하고,
상기 이진 분류기는 다음 수식
Figure 112017067589377-pat00020
를 이용하여 평균 정밀도를 산출하며,
이때, 상기
Figure 112017067589377-pat00021
는 학습된 필터들에 의한 점수를 나타내고, 상기
Figure 112017067589377-pat00022
는 부분(part)(x, y)들의 위치 변형에 의한 벌칙을 나타내는 것을 특징으로 하는 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치.
An image dividing unit for dividing the pedestrian learning data of an input image into images of two parts of an upper half body and a lower half body,
A HOG feature extracting unit for extracting a Histogram of Oriented Gradient (HOG) characteristic common to input images and detecting an image of a pedestrian;
A DPM matching unit for matching detailed shape information of the HOG feature pedestrian image extracted by the HOG feature extraction unit with learning data of two parts divided in the image partition unit,
And a pedestrian detection unit for detecting a pedestrian image using a degree of deformation according to a deformation position from neighboring facilities to a pedestrian zone where a part of the body is covered through matching performed in the DPM matching unit,
The DPM matching unit may include a transformed position of an anchor position defined as a relative position between the images of each part classified into upper and lower halves of the learned model and the HOG feature extracted from the HOG feature extraction unit Distance), and a binary classifier for calculating an average precision is constructed.
The binary classifier may be represented by the following equation
Figure 112017067589377-pat00020
To calculate the average precision,
At this time,
Figure 112017067589377-pat00021
Represents the score by the learned filters,
Figure 112017067589377-pat00022
(X, y) represents a penalty due to positional deformation of the part (x, y).
제 1 항에 있어서, 상기 HOG 특징 검출부는
입력되는 이미지의 보행자 학습 데이터를 통해 이미지에서 각각의 특징을 검출하는 특징 검출부와,
상기 학습을 통해 보행자 이미지들이 공통적으로 갖는 특징들을 갖는 함수를 생성하는 특징함수 생성부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 변형 가능한 파트 모델을 사용한 보행자 검출 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the HOG feature detector comprises:
A feature detecting unit that detects each feature in an image through pedestrian learning data of an input image;
And a characteristic function generation unit for generating a function having features common to pedestrian images through the learning.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020160069003A 2016-06-02 2016-06-02 Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model KR101866381B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160069003A KR101866381B1 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160069003A KR101866381B1 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170137273A KR20170137273A (en) 2017-12-13
KR101866381B1 true KR101866381B1 (en) 2018-06-12

Family

ID=60944252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160069003A KR101866381B1 (en) 2016-06-02 2016-06-02 Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101866381B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109657633A (en) * 2018-12-26 2019-04-19 哈工大机器人(山东)智能装备研究院 A kind of far infrared security-protecting and monitoring method based on the learning machine that transfinites

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108010063A (en) * 2017-12-27 2018-05-08 天津天地伟业投资管理有限公司 A kind of moving target based on video enters or leaves the detection method in region
CN108229380B (en) * 2017-12-29 2022-02-15 深圳市神州云海智能科技有限公司 Target image detection method and device, storage medium and robot
CN108154130B (en) * 2017-12-29 2022-04-15 深圳市神州云海智能科技有限公司 Target image detection method and device, storage medium and robot
CN109165554B (en) * 2018-07-24 2021-09-24 高新兴科技集团股份有限公司 Human face feature comparison method based on cuda technology

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498114B1 (en) * 2013-11-28 2015-03-05 현대모비스 주식회사 Device and method for detecting pedestrains
JP5742873B2 (en) 2013-05-08 2015-07-01 株式会社デンソー Object identification device
KR101612779B1 (en) 2014-11-03 2016-04-15 계명대학교 산학협력단 Method of detecting view-invariant, partially occluded human in a plurality of still images using part bases and random forest and a computing device performing the method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101644190B1 (en) 2009-12-24 2016-08-01 중앙대학교 산학협력단 Apparatus and method for detecting pedestrian using edge projections
KR101419837B1 (en) 2013-05-07 2014-07-21 성균관대학교산학협력단 Method and apparatus for adaboost-based object detection using partitioned image cells
KR20150101205A (en) * 2014-02-26 2015-09-03 한국전자통신연구원 Pedestrian Recognition Apparatus and the Method of Using Integral Vertical Edge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5742873B2 (en) 2013-05-08 2015-07-01 株式会社デンソー Object identification device
KR101498114B1 (en) * 2013-11-28 2015-03-05 현대모비스 주식회사 Device and method for detecting pedestrains
KR101612779B1 (en) 2014-11-03 2016-04-15 계명대학교 산학협력단 Method of detecting view-invariant, partially occluded human in a plurality of still images using part bases and random forest and a computing device performing the method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[논문1] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109657633A (en) * 2018-12-26 2019-04-19 哈工大机器人(山东)智能装备研究院 A kind of far infrared security-protecting and monitoring method based on the learning machine that transfinites

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170137273A (en) 2017-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101866381B1 (en) Apparatus and Method for Pedestrian Detection using Deformable Part Model
Prioletti et al. Part-based pedestrian detection and feature-based tracking for driver assistance: real-time, robust algorithms, and evaluation
Keller et al. The benefits of dense stereo for pedestrian detection
Köhler et al. Early detection of the pedestrian's intention to cross the street
Huang et al. Vehicle detection and inter-vehicle distance estimation using single-lens video camera on urban/suburb roads
Quintero et al. Pedestrian path prediction using body language traits
CN110543807B (en) Method for verifying obstacle candidates
CN104239867A (en) License plate locating method and system
CN103942577A (en) Identity identification method based on self-established sample library and composite characters in video monitoring
CN105404857A (en) Infrared-based night intelligent vehicle front pedestrian detection method
Hassannejad et al. Detection of moving objects in roundabouts based on a monocular system
Messelodi et al. Vision-based bicycle/motorcycle classification
JP6226368B2 (en) Vehicle monitoring apparatus and vehicle monitoring method
CN104915642B (en) Front vehicles distance measuring method and device
Iloie et al. UV disparity based obstacle detection and pedestrian classification in urban traffic scenarios
Liu et al. ROI perspective transform based road marking detection and recognition
JP2012221162A (en) Object detection device and program
JP2012203884A (en) Jumping-out pedestrian determining device and program
Ghasemi et al. A real-time multiple vehicle classification and tracking system with occlusion handling
da Silva Soares et al. Methodology based on texture, color and shape features for traffic light detection and recognition
Deng et al. Skeleton model based behavior recognition for pedestrians and cyclists from vehicle sce ne camera
Ho et al. Intelligent speed bump system with dynamic license plate recognition
KR20170138842A (en) System and Method for Tracking Vehicle on the basis on Template Matching
Burlacu et al. Stereo vision based environment analysis and perception for autonomous driving applications
Kim et al. Real Time multi-lane detection using relevant lines based on line labeling method

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant