KR20220104426A - Apparatus and Method for Person Re-Identification based on Heterogeneous Sensor Camera - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사람 재식별 장치 및 방법에 관한 것으로, 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for re-identifying a person, and to an apparatus and method for re-identifying a person based on a heterogeneous sensor camera.
서로 다른 환경에서 촬영된 동일한 사람을 탐색할 수 있는 사람 재식별(Person Re-identification: reID 라고 함) 기술에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.Research on a Person Re-identification (reID) technology that can search for the same person photographed in different environments is being actively conducted.
도 1은 사람 재식별의 개념을 나타내고, 도 2는 사람 재식별을 이용하는 분야 중 하나로 사람 추적 기술의 일 예를 나타낸다.1 shows the concept of human re-identification, and FIG. 2 shows an example of a person tracking technology as one of the fields using human re-identification.
도 1에 도시된 바와 같이, 사람 재식별은 서로 다른 조건에서 촬영된 동일한 사람을 식별하여 검출하는 기법으로서, 자세의 변화, 배경의 변화, 조명의 변화, 촬영 거리 및 각도 변화와 같이 여러 환경 조건이 변화하여도 동일한 사람이 포함된 이미지를 정확하게 검출하는 것을 목적으로 한다.1, person re-identification is a technique for identifying and detecting the same person photographed under different conditions, and various environmental conditions such as change of posture, change of background, change of lighting, change of shooting distance and angle It aims to accurately detect an image in which the same person is included even if this changes.
이러한 사람 재식별 기술은 도 2에 도시된 바와 같이, 실종자 탐색 또는 범죄자 추적 등 다수의 이미지에서 특정인을 탐색 및 추적하는 다양한 분야에 이용될 수 있다.As shown in FIG. 2 , this person re-identification technology may be used in various fields of searching and tracking a specific person in a plurality of images, such as searching for missing persons or tracking criminals.
이러한 사람 재식별 기술은 이미지로부터 주로 인공 신경망을 이용하여 개인을 식별하기 위해 사람의 특정 부분이 아닌 정체성을 나타내는 특징을 추출하고, 추출된 특징을 기반으로 동일한 사람을 식별할 수 있도록 한다. 즉 사람의 얼굴 형태나 특정한 자세, 배경, 촬영 각도, 조명 등에 한정되지 않고 개개인 각각의 정체성을 나타내는 특징을 추출하여 사람을 재식별함으로써, 서로 다른 다수의 이미지에서 동일한 사람을 검출할 수 있도록 한다. 다만 기존의 사람 재식별은 주로 동일한 종류의 센서 카메라에서 획득된 이미지에서 동일한 사람을 재식별하기 위해 집중되어 있었다.This person re-identification technology extracts a feature representing an identity rather than a specific part of a person to identify an individual using an artificial neural network mainly from an image, and allows the same person to be identified based on the extracted feature. That is, it is not limited to a person's face shape, specific posture, background, shooting angle, lighting, etc., but by extracting features representing each individual identity and re-identifying the person, the same person can be detected from a plurality of different images. However, the existing human re-identification was mainly focused on re-identifying the same person in images acquired from the same type of sensor camera.
도 3은 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지의 일 예를 나타내고, 도 4는 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 개념을 나타낸다.3 shows an example of an image acquired by a heterogeneous sensor camera, and FIG. 4 shows a concept of human re-identification based on a heterogeneous sensor camera.
도 3과 상단 3개의 이미지 중 왼쪽 2개의 이미지 각각 일반적인 가시 카메라(RGB camera 또는 Visible camera)에서 주간 및 야간에 획득된 이미지이고, 오른쪽 이미지는 적외선(Infrared: 이하 IR) 카메라에서 야간에 획득된 이미지를 나타낸다. 3 and the top three images, the left two images are images acquired during the day and night by a general visible camera (RGB camera or Visible camera), respectively, and the right image is an image acquired at night by an infrared (Infrared: IR) camera indicates
가운데 좌측 이미지는 주간에 가시 카메라에서 획득된 이미지로부터 추출된 사람 영역을 나타내고, 우측 다수의 이미지는 재식별을 위해 비교 대상이 되는 이미지를 나타낸다. 그리고 하단 우측 이미지는 야간에 IR 카메라에서 획득된 이미지로부터 추출된 사람 영역을 나타내고, 좌측 다수의 이미지는 재식별을 위해 비교 대상이 되는 이미지를 나타낸다.The middle left image represents a human region extracted from an image acquired by a visible camera during the day, and a plurality of right images represents an image to be compared for re-identification. And the lower right image represents the human region extracted from the image acquired by the IR camera at night, and the plurality of images on the left represents the image to be compared for re-identification.
도 3에 도시된 바와 같이, 가시 카메라는 주간에 이미지를 획득하는 경우, 사람 식별이 가능한 수준의 이미지를 획득할 수 있으나, 야간에는 주변 환경과 구분되지 않아 사람 식별이 불가능하다. 그에 반해, 가시 카메라와 다른 IR 센서를 이용하는 IR 카메라를 이용하는 경우, 야간에 사람을 정확하게 식별할 수 있다.As shown in FIG. 3 , when the visible camera acquires an image during the day, it may acquire an image of a level capable of identifying a person, but at night, it is not distinguished from the surrounding environment, so that it is impossible to identify a person. In contrast, when an IR camera using an IR sensor different from a visible camera is used, it is possible to accurately identify a person at night.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 환경 변화에 무관하게 사람을 식별하고 추적할 수 있도록 하기 위해서는 서로 다른 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지에서 사람을 재식별할 수 있어야 한다.Therefore, as shown in FIG. 4 , in order to identify and track a person regardless of environmental changes, it is necessary to re-identify a person from images acquired by different heterogeneous sensor cameras.
도 5은 사람 재식별에서의 오정렬 문제를 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a misalignment problem in human re-identification.
도 5에서 상단과 하단에서 동일한 행에 위치한 이미지는 동일한 객체, 즉 동일한 사람에 대한 이미지이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 가시 카메라로 획득된 이미지에서도 사람은 여러 조건에 따라 매우 상이한 형태로 나타날 수 있으며, 이로 인해 각 이미지에서 동일한 사람이 식별하기 어렵게 될 수 있다. 다만 동일한 가시 카메라에서 획득된 이미지의 경우, 컬러 분포 등에 따른 특징을 기반으로도 사람을 재식별할 수도 있다.In FIG. 5 , images located in the same row at the top and bottom are images of the same object, that is, the same person. As shown in FIG. 5 , even in images acquired with the same visible camera, a person may appear in very different forms depending on various conditions, and this may make it difficult to identify the same person in each image. However, in the case of an image obtained from the same visible camera, a person may be re-identified based on a characteristic according to a color distribution or the like.
그러나 가시 카메라와 달리 IR 카메라의 경우, 색상 정보가 포함되지 않으므로 가시 카메라에서 획득된 컬러 이미지의 특징과 IR 카메라에서 획득된 IR 이미지의 특징 사이의 비교가 용이하지 않다. 즉 재식별을 위해 서로 비교할 수 특징이 제한된다. 이와 같은 모달리티 차이를 극복하기 위해 기존에는 RGB 이미지와 IR 이미지를 모두 가상의 특징 공간(common feature space)에 임베딩(embedding)하고, 특징 공간에 임베딩된 특징을 이미지 또는 파트 수준으로 추출하여 비교하는 방식으로 학습을 수행한다. 그러나 이와 같은 공통 특징 공간에 임베딩하는 방식에서는 특징점들에 대한 밀집 정합 오류로 인한 객체 오정렬(misalignment)에 의한 문제가 발생할 수 있다.However, unlike a visible camera, an IR camera does not include color information, so it is not easy to compare the characteristics of the color image acquired by the visible camera and the characteristics of the IR image acquired by the IR camera. That is, features that can be compared with each other for re-identification are limited. In order to overcome such a difference in modality, conventionally, both RGB and IR images are embedded in a virtual feature space (common feature space), and features embedded in the feature space are extracted and compared at the image or part level. perform learning with However, in such a method of embedding in the common feature space, a problem may occur due to object misalignment due to a dense matching error for feature points.
기존에는 서로 다른 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지에서 사람을 재식별하는 경우, 각 이미지에 포함된 사람이 서로 정렬되어 있다고 가정하여 이미지 또는 파트 수준에서의 특징을 학습하는데 집중하였다. 즉 두 이미지가 개략적일지라도 서로 일정 수준 이상 정렬된 것으로 가정하여 학습을 수행하였다. 일 예로 이미지를 기지정된 횡방향 그리드로 구분하고 두 이미지에서 각 그리드에 포함되는 신체 부위(예를 들면, 어깨, 무릎 등)가 서로 대응하도록 정렬된 것으로 가정하여 학습된다.In the past, when people were re-identified from images acquired from different heterogeneous sensor cameras, it was assumed that the people included in each image were aligned with each other and focused on learning features at the image or part level. That is, learning was performed assuming that the two images were aligned with each other at a certain level or more, even if they were rough. For example, an image is divided into a predetermined horizontal grid, and body parts (eg, shoulder, knee, etc.) included in each grid in the two images are learned assuming that they are aligned to correspond to each other.
그러나 도 5와 같이 비록 동일 객체에 대한 이미지일지라도 실제로 이미지 내에서 객체의 위치, 크기, 포즈 등은 매우 상이한 경우가 많으며, 이와 같이 두 이미지가 정렬되지 않은 상태에서 학습이 수행되면 오정렬로 인해 학습이 정상적으로 수행되지 않아 사람 재식별 오차가 크게 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 상기한 바와 같이, 이러한 오정렬 문제는 특히 특성이 다른 두 모달리티 간 영상의 객체 재식별에서 문제가 더 크게 나타날 수 있다.However, as shown in FIG. 5, even if the image is of the same object, the position, size, pose, etc. of the object in the image are often very different. Since it is not performed normally, a problem in which a human re-identification error occurs may occur. As described above, such a misalignment problem may be particularly problematic in object re-identification of an image between two modalities having different characteristics.
또한 공통 특징 공간에 임베딩하는 방식에서는 객체 재식별에 크게 도움이 될 수 있는 세분화된 로컬 정보가 간과되는 경향이 있어 재식별 성능에 한계가 있다.In addition, in the method of embedding in the common feature space, there is a tendency to overlook detailed local information that can greatly help object re-identification, so there is a limit to the re-identification performance.
본 발명의 목적은 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지로부터 사람을 정확하게 재식별할 수 있는 사람 재식별 장치 및 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for re-identifying a person capable of accurately re-identifying a person from an image obtained by a heterogeneous sensor camera.
본 발명의 다른 목적은 정렬되지 않은 이미지에서도 교차 모달리티 객체 이미지간 밀집 정합을 이용하여 정확하게 사람을 재식별할 수 있는 사람 재식별 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for re-identifying a person that can accurately re-identify a person even in an unaligned image by using dense matching between cross-modality object images.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 사람 재식별 장치는 서로 다른 이종의 센서를 이용하여 획득된 제1 및 제2 이미지를 인가받아 학습되는 방식에 따라 특징을 추출하여 제1 및 제2 특징맵을 획득하고, 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 표현자를 획득하는 특징 풀링부; 학습 시에 구비되어, 상기 제1 및 제2 특징맵을 인가받아 서로 대응하는 픽셀을 추정하고, 추정된 대응 픽셀의 위치를 기반으로 상호 와핑을 수행하여, 상기 제2 특징맵이 상기 제1 특징맵에 대응하도록 와핑된 제1 와핑 특징맵과 상기 제1 특징맵이 상기 제2 특징맵에 대응하도록 와핑된 제2 와핑 특징맵 획득하며, 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 교차 모달 정렬부; 학습되는 방식에 따라 상기 제1 및 제2 표현자와 상기 제1 및 제2 와핑 표현자 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 스코어맵에서 가장 높은 확률의 클래스의 식별자를 획득하는 재식별부; 및 학습 시에 구비되어, 상기 제1 특징맵과 상기 제1 와핑 특징맵 사이의 차이와 상기 제2 특징맵과 상기 제2 와핑 특징맵 사이의 차이를 동일한 식별자인 경우의 포지티브와 서로 다른 식별자인 경우의 네거티브로 구분하여 밀집 삼중 손실을 계산하는 손실 계산부를 포함한다.A person re-identification apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object extracts features according to a learning method by receiving the first and second images obtained using different heterogeneous sensors and learning the first and second images. a feature pooling unit that obtains a second feature map and pools them in a predetermined manner to obtain first and second presenters; It is provided during learning, receives the first and second feature maps to estimate pixels corresponding to each other, and performs mutual warping based on the estimated positions of the corresponding pixels, so that the second feature map becomes the first feature A first warping feature map warped to correspond to the map and a second warping feature map warped so that the first feature map corresponds to the second feature map are obtained, and the first and second warping feature maps are pooled to obtain a first and a cross-modal aligner for obtaining a second warping presenter; first and second scoremaps representing probabilities that the first and second descriptors and each of the first and second warping descriptors respectively correspond to a plurality of predefined classes, respectively, according to the manner in which they are learned; a re-identification unit for obtaining a warping scoremap and obtaining an identifier of a class having the highest probability from the obtained first and second scoremaps; and a positive identifier different from the positive in case the difference between the first feature map and the first warping feature map and the difference between the second feature map and the second warping feature map is the same identifier, provided at the time of learning. It includes a loss calculator for calculating the dense triple loss by dividing the case into negatives.
상기 교차 모달 정렬부는 기지정된 방식에 따라 상기 제1 및 제2 특징맵 사이의 픽셀간 유사도를 계산하여 유사도맵을 획득하는 유사도 측정부; 상기 유사도 맵을 기반으로 상기 제1 및 제2 특징맵의 각 픽셀별 매칭 확률을 계산하여 매칭 확률맵을 획득하는 매칭 확률 추정부; 상기 매칭 확률맵을 이용하여 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하여 상대 특징맵으로 와핑함으로써 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 획득하는 소프트 와핑부; 및 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 와핑 풀링부를 포함할 수 있다.The cross-modal alignment unit may include: a similarity measurer configured to obtain a similarity map by calculating a similarity between pixels between the first and second feature maps according to a predetermined method; a matching probability estimator for obtaining a matching probability map by calculating a matching probability for each pixel of the first and second feature maps based on the similarity map; The first and second warping feature maps are obtained by weighting the probability that pixels of each of the first and second feature maps are matched with each pixel of the relative feature map using the matching probability map and warping the relative feature map. a soft warping unit; and a warping pooling unit configured to pool the first and second warping feature maps in a predetermined manner to obtain first and second warping presenters.
상기 교차 모달 정렬부는 상기 제1 및 제2 특징맵의 각 위치별 픽셀의 크기를 정규화하여 제1 및 제2 마스크를 획득하는 마스크 제공부를 더 포함할 수 있다.The cross modal aligner may further include a mask providing unit configured to obtain first and second masks by normalizing sizes of pixels for each position of the first and second feature maps.
상기 소프트 와핑부는 상기 제1 및 제2 마스크를 인가받아 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하고, 가중 집계된 와핑 픽셀값에 마스크의 픽셀값을 추가로 가중하여 와핑할 수 있다.The soft warping unit receives the first and second masks, weights and aggregates the probability that the pixels of each of the first and second feature maps match each pixel of the relative feature map, and adds the mask to the weighted aggregated warping pixel value. You can warp by additionally weighting the pixel value.
상기 손실 계산부는 상기 제1 및 제2 이미지 모두에서 모두 확인 가능한 사람 영역을 강조하는 제1 및 제2 공통 주의맵을 획득하고, 상기 제1 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제1 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이와 상기 제2 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제2 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제2 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이를 누적하여 상기 밀집 삼중 손실을 계산할 수 있다.The loss calculator acquires first and second common attention maps that emphasize human regions that can be identified in both the first and second images, and includes an identifier of the first feature map that is an anchor in the first common attention map and The difference between the positive of the first warping feature map estimated with the same identifier and the negative of the first warping feature map estimated with a different identifier is the same as the identifier of the second feature map that is the anchor in the second common attention map. The dense triple loss may be calculated by accumulating differences between positives estimated as identifiers and negatives as second warping feature maps estimated as different identifiers.
상기 손실 계산부는 상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 학습 시에 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 차이에 따른 식별 손실과 상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 사이의 차이에 따른 일관성 손실을 더 계산하고, 상기 식별 손실과 상기 일관성 손실 및 상기 밀집 삼중 손실을 가중합하여 계산되는 총 손실을 역전파하여 학습을 수행할 수 있다.The loss calculator includes an identification loss according to a difference between each of the first and second scoremaps and an identifier applied by labeling the first and second images during training, and the first and second scoremaps and the first and further calculating a consistency loss according to a difference between the second warping scoremaps, and performing learning by backpropagating a total loss calculated by weighting the identification loss, the consistency loss, and the dense triple loss.
상기 손실 계산부는 상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 식별 손실을 획득하고, 상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 중 대응하는 와핑 스코어맵 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 일관성 손실을 계산할 수 있다.The loss calculator obtains the identification loss by calculating a negative cross entropy between the first and second scoremaps and the identifiers labeled and applied to the first and second images, and the first and second scoremaps The coherence loss may be calculated by calculating a negative cross entropy between each and a corresponding one of the first and second warping scoremaps.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 사람 재식별 방법은 학습 단계; 및 인공 신경망을 이용하여, 서로 다른 이종의 센서를 이용하여 획득된 이미지들을 인가받아 각 이미지에 포함된 사람에 대한 식별자를 획득하는 사람 재식별 단계를 포함하고, 상기 학습 단계는 학습 데이터로서 서로 다른 이종의 센서를 이용하여 획득되고 식별자가 미리 레이블된 제1 및 제2 이미지를 인가받아 학습되는 방식에 따라 특징을 추출하여 제1 및 제2 특징맵을 획득하고, 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 표현자를 획득하는 단계; 상기 제1 및 제2 특징맵을 인가받아 서로 대응하는 픽셀을 추정하고, 추정된 대응 픽셀의 위치를 기반으로 상호 와핑을 수행하여, 상기 제2 특징맵이 상기 제1 특징맵에 대응하도록 와핑된 제1 와핑 특징맵과 상기 제1 특징맵이 상기 제2 특징맵에 대응하도록 와핑된 제2 와핑 특징맵 획득하며, 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 단계; 상기 제1 및 제2 표현자와 상기 제1 및 제2 와핑 표현자 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 스코어맵에서 가장 높은 확률의 클래스의 식별자를 획득하는 단계; 및 상기 제1 특징맵과 상기 제1 와핑 특징맵 사이의 차이와 상기 제2 특징맵과 상기 제2 와핑 특징맵 사이의 차이를 동일한 식별자인 경우의 포지티브와 서로 다른 식별자인 경우의 네거티브로 구분하여 손실을 계산하는 단계를 포함한다.Person re-identification method according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is a learning step; and a person re-identification step of using an artificial neural network to obtain an identifier for a person included in each image by receiving images obtained using different heterogeneous sensors, wherein the learning step is different from each other as learning data. First and second images obtained using heterogeneous sensors and previously labeled with identifiers are obtained by extracting features according to a learning method, obtaining first and second feature maps, and pooling the first and second images in a predetermined manner and obtaining a second presenter; The first and second feature maps are applied, pixels corresponding to each other are estimated, and mutual warping is performed based on the estimated positions of the corresponding pixels, so that the second feature map is warped to correspond to the first feature map. A first warping feature map and a second warping feature map warped so that the first feature map corresponds to the second feature map are obtained, and first and second warping presenters are generated by pooling the first and second warping feature maps. obtaining; obtaining first and second scoremaps and first and second warping scoremaps representing probabilities of the first and second presenters and each of the first and second warping presenters corresponding to each of a plurality of predefined classes and obtaining the identifier of the class with the highest probability from the obtained first and second scoremaps; and dividing the difference between the first feature map and the first warping feature map and the difference between the second feature map and the second warping feature map into a positive in the case of the same identifier and a negative in the case of a different identifier. calculating the loss.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 사람 재식별 장치 및 방법은 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지들에서 추출된 특징맵과 함께 특징맵에서 서로 대응하는 픽셀을 와핑한 와핑 특징맵을 기반으로 학습을 수행하며, 특히 특징맵과 와핑 특징맵에 대한 밀집 삼중 손실을 계산하여 학습에 반영함으로써, 정렬되지 않은 이미지들에서도 세분화된 로컬 정보를 추출할 수 있어 다양한 카메라에서 매우 상이한 조건에서 획득된 이미지로부터도 사람을 정확하게 재식별할 수 있다.Therefore, the person re-identification apparatus and method according to an embodiment of the present invention perform learning based on a warping feature map obtained by warping pixels corresponding to each other in a feature map together with a feature map extracted from images obtained from heterogeneous sensor cameras. In particular, by calculating the dense triple loss for the feature map and the warping feature map and reflecting it in learning, segmented local information can be extracted even from unaligned images, so it is possible to extract human information from images acquired under very different conditions from various cameras. can be accurately re-identified.
도 1은 사람 재식별의 개념을 나타낸다.
도 2는 사람 재식별을 이용하는 분야 중 하나로 사람 추적 기술의 일 예를 나타낸다.
도 3은 이종 센서 카메라에서 획득된 이미지의 일 예를 나타낸다.
도 4는 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 개념을 나타낸다.
도 5는 사람 재식별에서의 오정렬 문제를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 장치의 개략적 구조를 나타낸다.
도 7은 도 6의 사람 재식별 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 공통 주의맵을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 사람 재식별 장치의 손실 설정에 따른 성능 변화를 나타낸다.
도 10은 본 실시예에 따른 사람 재식별 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 방법을 나타낸다.1 shows the concept of human re-identification.
2 shows an example of a person tracking technology as one of the fields using human re-identification.
3 shows an example of an image obtained by a heterogeneous sensor camera.
4 shows a heterogeneous sensor camera-based human re-identification concept.
5 is a diagram for explaining a misalignment problem in human re-identification.
6 shows a schematic structure of a heterogeneous sensor camera-based human re-identification apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the operation of the person re-identification apparatus of FIG.
8 is a diagram for explaining a common attention map.
9 shows the performance change according to the loss setting of the human re-identification apparatus.
10 shows a simulation result of the performance of the human re-identification apparatus according to the present embodiment.
11 illustrates a method for re-identifying a person based on a heterogeneous sensor camera according to an embodiment of the present invention.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. In order to fully understand the present invention, the operational advantages of the present invention, and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by describing preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it does not exclude other components unless otherwise stated, meaning that other components may be further included. In addition, terms such as "... unit", "... group", "module", and "block" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which is hardware, software, or hardware. and a combination of software.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 장치의 개략적 구조를 나타내고, 도 7은 도 6의 사람 재식별 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 공통 주의맵을 설명하기 위한 도면이다.6 shows a schematic structure of a heterogeneous sensor camera-based human re-identification apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the person re-identification apparatus of FIG. 6, and FIG. 8 is a common attention map It is a drawing for explaining.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 실시예의 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 장치는 이종 이미지 획득부(100), 특징 추출부(200), 풀링부(300), 재식별부(400), 교차 모달 정렬부(500) 및 손실 계산부(600)를 포함할 수 있다.6 and 7, the heterogeneous sensor camera-based human re-identification apparatus of this embodiment includes a heterogeneous
이종 이미지 획득부(100)는 서로 다른 센서 카메라에서 획득된 이종 이미지를 획득한다. 이종 이미지 획득부(100)는 제1 이미지와 제2 이미지를 획득할 수 있으며, 여기서는 일 예로 제1 이미지는 가시 카메라를 이용하여 획득된 RGB 이미지이고, 제2 이미지는 IR 카메라를 이용하여 획득된 IR 이미지인 것으로 가정하여 설명한다. 이종 이미지 획득부(100)는 제1 이미지를 획득하는 제1 이미지 획득부(110)와 제2 이미지를 획득하는 제2 이미지 획득부(120)를 포함할 수 있다. 다만 본 실시예의 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 장치는 가시 카메라나 IR 카메라 이외에 다른 종류의 센서 카메라를 이용하여 이미지를 획득할 수도 있다. 이때, 제1 이미지와 제2 이미지는 각각 단일 프레임의 이미지일 수도 있으나, 다수 프레임으로 구성된 이미지일 수 있으며, 동일한 사람이 포함되거나 다른 사람이 포함된 이미지일 수 있다.The heterogeneous
제1 이미지 획득부(110)와 제2 이미지 획득부(120)는 각각 서로 다른 센서를 포함하는 이종 센서 카메라로 구현되거나, 이종 센서 카메라를 이용하여 획득된 이미지를 저장하는 저장 장치 또는 외부에서 이종 센서 카메라를 이용하여 획득된 이미지를 인가받는 통신 모듈 등으로 구현될 수도 있다.The first
특징 추출부(200)는 이종 이미지 획득부(100)에서 획득된 이종 이미지 각각으로부터 특징을 추출하여 특징맵을 획득한다. 특징 추출부(200)는 각각 CNN(Convolutional neural network)과 같은 인공 신경망으로 구현되는 제1 특징 추출부(210)와 제2 특징 추출부(220)를 포함할 수 있다. 제1 특징 추출부(210)는 제1 이미지 획득부(110)에서 획득된 제1 이미지를 인가받아 미리 학습된 방식에 따라 특징을 추출하여 제1 특징맵(fRGB)을 획득하고, 제2 특징 추출부(220)는 제2 이미지 획득부(120)에서 획득된 제2 이미지를 인가받아 미리 학습된 방식에 따라 특징을 추출하여 제2 특징맵(fIR)을 획득한다.The
이때 제1 특징맵(fRGB ∈ )과 제2 특징맵(fIR ∈ )은 동일한 높이(h)와 폭(w) 및 채널(d)을 갖는 h × w × d 크기로 추출될 수 있다.At this time, the first feature map (f RGB ∈ ) and the second feature map (f IR ∈ ) can be extracted in the size h × w × d with the same height (h), width (w), and channel (d).
풀링부(300)는 특징 추출부(200)에서 획득된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)을 인가받아 각각 미리 지정된 방식으로 풀링하여, 제1 및 제2 표현자를 획득한다. 풀링부(300)는 제1 풀링부(310)와 제2 풀링부(320)를 포함할 수 있다. 제1 풀링부(310)는 제1 특징맵(fRGB)을 인가받아 풀링하여 제1 표현자(ø(fRGB))를 획득하고, 제2 풀링부(320)는 제2 특징맵(fIR)을 인가받아 풀링하여 제2 표현자(ø(fIR))를 획득할 수 있다. 여기서 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))각각은 채널(d) 길이에 대응하는 1차원 벡터 형태를 갖고, 이미지에 포함된 사람을 식별할 수 있도록 하는 특징 표현자로 볼 수 있다.The
여기서 특징 추출부(200)와 풀링부(300)는 특징 풀링부로 통합될 수 있다.Here, the
재식별부(400)는 이미지에 포함된 사람의 특징 표현자인 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))를 인가받아, 제1 및 제2 이미지에 포함된 사람을 재식별한다. 재식별부(400)는 일 예로 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR)) 사이의 유사도를 측정하여 제1 및 제2 이미지에 포함된 사람이 동일한 사람이지 여부를 판별할 수 있다. 그러나 재식별부(400)는 미리 지정된 다수의 사람에 대응하도록 설정된 다수의 클래스 중 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))에 대응하는 클래스를 확인하여 식별자를 획득하도록 구성될 수도 있다. 즉 재식별부(400)는 이종 이미지 각각에 포함된 사람의 식별자를 획득하여 동일한 사람인지 여부를 확인할 수 있다.The
여기서 재식별부(400)는 일 예로 소프트 맥스와 같은 활성화 함수와 완전 연결 레이어(Fully Connected Layer)를 포함하는 구성되는 인공 신경망으로 구현되어, 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR)) 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 스코어맵을 획득하고, 획득된 스코어맵에서 가장 높은 확률의 클래스를 확인하여 식별자를 선택할 수 있다.Here, the
도 6에서는 설명의 편의를 위하여 특징 추출부(200)와 풀링부(300) 및 재식별부(400)를 별도의 구성으로 도시하였으나, 특징 추출부(200)와 풀링부(300) 및 재식별부(400)는 사람을 재식별하기 위한 재식별 인공 신경망에서 서로 다른 기능을 수행하는 레이어들로 구성될 수 있다.In FIG. 6 , the
사람 재식별 장치는 실제 적용 시에 이종 이미지 획득부(100), 특징 추출부(200), 풀링부(300) 및 재식별부(400)만으로 구성될 수 있다. 다만, 사람 재식별 장치는 실제 적용되기 이전에 인공 신경망으로 구성되는 특징 추출부(200), 풀링부(300) 및 재식별부(400) 등이 학습되어야만 한다. 이에 본 실시예의 사람 재식별 장치는 학습을 수행하는 동안 교차 모달 정렬부(500) 및 손실 계산부(600)를 더 포함할 수 있으며, 학습이 완료되면 제외할 수 있다.The apparatus for re-identifying a person may be composed of only the heterogeneous
교차 모달 정렬부(500)는 서로 다른 이종 이미지에서 추출된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)을 인가받고, 인가된 제1 특징맵(fRGB)과 제2 특징맵(fIR)의 픽셀간 유사도에 기반하여 서로 대응하는 픽셀을 추정하고, 추정된 대응 픽셀의 위치를 기반으로 상호 와핑을 수행하여, 제1 및 제2 와핑 특징맵(, )을 획득한다. 여기서 제1 와핑 특징맵()은 제2 이미지에서 추출된 제2 특징맵(fIR)을 와핑하여 획득되는 특징맵이고, 제2 와핑 특징맵()은 제1 이미지에서 추출된 제1 특징맵(fRGB)을 와핑하여 획득되는 특징맵이다. 즉 제1 및 제2 와핑 특징맵(, )은 서로 상대의 이종 이미지로부터 추출된 특징맵을 와핑하여 모달리티를 교차하여 획득된다.The
구체적으로 살펴보면, 교차 모달 정렬부(500)는 유사도 측정부(510), 매칭 확률 추정부(520), 마스크 제공부(530), 소프트 와핑부(540) 및 와핑 풀링부(550)를 포함할 수 있다.Specifically, the
유사도 측정부(510)는 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)을 인가받고, 인가된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR) 사이의 픽셀간 유사도를 계산하여 유사도맵(C(p,q))을 획득한다. 유사도 측정부(510)는 제1 특징맵(fRGB)의 h × w 평면 상에서 각 위치(p)별 채널 방향 길이(d)를 갖는 1차원 벡터인 픽셀 벡터와 제2 특징맵(fIR)의 h × w 평면 상에서 각 위치(q)별 채널 방향 길이(d)를 갖는 1차원 벡터인 픽셀 벡터 사이의 유사도를 수학식 1과 같이 코사인 유사도를 기반으로 계산하여 유사도맵(C(p,q))을 획득할 수 있다.The
여기서 fRGB(p)는 제1 특징맵(fRGB)의 위치(p)별 픽셀 벡터를 나타내고, fIR(q)는 제2 특징맵(fIR)의 위치(q)별 픽셀 벡터를 나타내며, ∥·∥2는 L2 놈 함수를 나타내며, T는 전치 행렬를 나타낸다.Here, f RGB (p) denotes a pixel vector for each position (p) of the first feature map (f RGB ), f IR (q) denotes a pixel vector for each position (q) of the second feature map (f IR ), , |||| 2 represents the L2 norm function, and T represents the transpose matrix.
매칭 확률 추정부(520)는 유사도 측정부(510)에서 획득된 유사도맵(C(p,q))을 인가받아 각 픽셀별 일치 확률을 계산한다. 매칭 확률 추정부(520)는 제1 특징맵(fRGB)과 제2 특징맵(fIR)의 각 픽셀 벡터 사이의 유사성을 기반으로 제1 특징맵(fRGB)과 제2 특징맵(fIR)의 픽셀 위치별 매칭 확률을 나타내는 h × w × h × w의 크기의 매칭 확률맵(P(p,q))을 수학식 2에 따라 계산하여 획득한다.The matching
여기서 β는 온도 파라미터이다.where β is the temperature parameter.
마스크 제공부(530)는 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)을 인가받아, 제1 특징맵(fRGB)에 대응하는 제1 마스크(MRGB)와 제2 특징맵(fIR)에 대응하는 제2 마스크(MIR)를 획득하여 소프트 와핑부(540)로 출력한다.The
마스크 제공부(530)는 학습이 수행됨에 따라 제1 및 제2 이미지에서 사람에 해당하는 영역, 즉 전경이 나머지 영역에 비해 특징이 두드러진다는 가정 하에, 실제 사람 영역에 대한 레이블이 없는 제1 이미지에서 획득된 제1 특징맵(fRGB)으로부터 사람 영역이 강조된 제1 마스크(MRGB)를 수학식 3에 따라 획득할 수 있다.As learning is performed, the
여기서 f는 수학식 4로 정의되는 최대-최소 정규화 함수이다.Here, f is the maximum-minimum normalization function defined by Equation (4).
이와 유사하게 마스크 제공부(530)는 제2 이미지에서 획득된 제2 특징맵(fIR)으로부터 사람 영역에 대응하는 제2 마스크(MIR) 또한 획득할 수 있다.Similarly, the
즉 마스크 제공부(530)는 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)의 각 위치별 픽셀 벡터의 크기를 정규화하여 마스크를 획득한다. 만일 마스크 제공부(530)가 이진 마스크를 이용하는 경우, 전경과 배경이 명확하게 구분될 수 있는 경우에는 유효하지만 명확하게 구분되지 않는 경우에는 오히려 큰 오차를 유발할 수 있게 된다. 이러한 오차가 발생되는 것을 방지하기 위해, 본 실시예의 마스크 제공부(530)는 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)의 각 위치별 픽셀 벡터의 크기를 정규화하여 전경 영역이 배경 영역에 비해 강조되는 제1 및 제2 마스크(MRGB, MIR)를 획득한다.That is, the
한편 소프트 와핑부(540)는 수학식 2에 따라 획득된 픽셀간 매칭 확률맵(P(p,q))을 기반으로 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)의 각 픽셀을 서로 대응하는 픽셀의 위치로 소프트 와핑함으로써 제1 및 제2 와핑 특징맵(, )을 획득한다.On the other hand, the
이때 소프트 와핑부(540)는 마스크 제공부(530)로부터 제공되는 제1 및 제2 마스크(MRGB, MIR)를 이용하여, 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)에서 사람에 해당하는 전경 영역에 집중적으로 와핑을 수행할 수 있다.In this case, the
소프트 와핑부(540)는 제2 특징맵(fIR)의 각 픽셀이 제1 특징맵(fRGB)의 사람에 해당하는 전경 영역이 강조되어 와핑되도록 수학식 5에 따라 제1 마스크(MRGB)를 이용하여 소프트 와핑을 수행함으로써 제1 와핑 특징맵()을 획득할 수 있다.The
여기서 W는 수학식 6으로 정의되는 소프트 와핑 함수이다.Here, W is a soft warping function defined by Equation (6).
수학식 5 및 6에 따르면, 소프트 와핑부(540)는 소프트 와핑 함수(W)를 이용하여 제2 특징맵(fIR)의 각 위치(q)별 픽셀 벡터를 매칭 확률에 따라 가중 집계하여 제1 특징맵(fRGB)의 대응하는 픽셀 위치(p)로 와핑하되, 제1 마스크(MRGB)에 의해 지정되는 사람 영역에 제2 특징맵(fIR)의 매칭 확률 가중 집계된 픽셀 벡터가 강조되어 와핑되도록 하고, 나머지 영역은 제1 특징맵(fRGB)의 픽셀 벡터가 가급적 유지되도록 한다. 즉 제1 특징맵(fRGB)에서 사람에 해당하는 전경 영역은 제2 특징맵(fIR)에서 매칭 확률에 따라 가중 집계되어 와핑된 픽셀 벡터가 강조되는 반면, 나머지 배경 영역은 제1 특징맵(fRGB)의 픽셀 벡터가 강조되도록 하여 제1 와핑 특징맵()을 획득한다.According to Equations 5 and 6, the
또한 소프트 와핑부(540)는 수학식 5 및 6과 유사하게 소프트 와핑 함수와 제2 마스크(MIR)를 이용하여, 제2 특징맵(fIR)에서 사람에 해당하는 전경 영역은 제1 특징맵(fRGB)에서 와핑된 픽셀 벡터가 강조되고, 나머지 배경 영역은 제2 특징맵(fIR)의 픽셀 벡터가 강조되도록 하여 제2 와핑 특징맵()을 획득한다.In addition, the
본 실시예에서 교차 모달 정렬부(500)가 소프트 와핑 함수(W)를 이용하는 것은 서로 다른 이미지에서 픽셀간 매칭을 위해 일반적으로 사용되는 argmax 함수를 이용하는 경우, 매우 하드하게 픽셀간 매칭이 수행되기 때문에 명시적인 대응 픽셀을 설정할 수 있는 반면, 서로 다른 이미지의 질감이나 폐색 등으로 인해 대응점이 조밀하지 않고 분산되거나 대응점이 존재하지 않는 경우가 빈번하게 발생될 수 있기 때문이다. 특히 본 실시예에서와 같이 이종의 이미지에서 추출된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR) 사이의 대응 픽셀을 검출하고자 하는 경우, 이미지의 색상이나 질감과 같은 디테일한 특징보다 이미지의 개략적 형상 변화에 더욱 치중되어야 한다. 이에 본 실시예에서는 argmax 함수가 아닌 소프트 와핑 함수(W)를 이용하여 이종 이미지에서 서로 대응하는 픽셀의 위치로 와핑을 수행한다.The reason that the
와핑 풀링부(550)는 제1 및 제2 풀링부(310, 320)와 동일한 방식으로 소프트 와핑부(540)에서 획득된 제1 와핑 특징맵()과 제2 와핑 특징맵() 각각을 풀링하여 제1 와핑 표현자(ø())과 제2 와핑 표현자(ø())를 획득한다.The
그리고 재식별부(400)는 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))과 마찬가지로, 제1 및 제2 와핑 표현자(ø(), ø())을 인가받아 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))에 대한 식별자를 추출할 수 있다.And the
손실 계산부(600)는 학습 과정에서 발생하는 손실을 기지정된 방식으로 계산하고, 계산된 손실을 역전파함으로써, 특징 추출부(200), 풀링부(300), 재식별부(400) 및 교차 모달 정렬부(500)를 학습시킨다.The
본 실시예에서 손실 계산부(600)는 식별 손실(Identity loss)(LID)과 일관성 손실(Identity Consistency loss)(LIC) 및 밀집 삼중 손실(Dense Triplet loss)(LDT)를 각각 계산하고, 계산된 식별 손실(LID)과 일관성 손실(LIC) 및 밀집 삼중 손실(LDT)을 결합하여 계산되는 총 손실(L)을 역전파함으로써 학습을 수행할 수 있다.In this embodiment, the
손실 계산부(600)는 우선 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))을 기반으로 식별 손실(LID)을 획득할 수 있다. 여기서 식별 손실(LID)은 제1 및 제2 표현자(ø(fRGB), ø(fIR))으로부터 획득되는 제1 및 제2 스코어맵과 학습시에 입력되는 제1 및 제2 이미지에 미리 레이블된 사람에 대한 식별자 사이의 차이를 기반으로 계산되어 획득될 수 있다. 즉 본 실시예의 사람 재식별 장치는 학습 시에 사람에 대한 식별자가 미리 레이블된 이종 이미지를 학습 데이터로 인가받아 지도 학습(Supervised Learning) 방식으로 학습이 수행될 수 있다.The
손실 계산부(600)는 제1 및 제2 스코어맵과 학습 데이터로서 인가된 식별자 사이의 음의 크로스 엔트로피(negative cross-entropy)를 계산하여 식별 손실(LID)을 계산할 수 있다. 여기서 음의 크로스 엔트로피를 기반으로 식별 손실(LID)을 계산하는 방법은 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.The
한편, 손실 계산부(600)는 교차 모달 정렬부(500)에 의해 이종 이미지에서 획득된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)의 전경 영역이 정상적으로 와핑되었다면, 제1 및 제2 스코어맵로부터 추출되는 식별자와 제1 및 제2 와핑 스코어맵에서 추출되는 식별자가 동일해야 한다는 일관성 손실(LIC)을 계산한다.On the other hand, the
이때 손실 계산부(600)는 학습에 의해 최종적으로는 제1 및 제2 스코어맵에서 추출되는 식별자가 학습 데이터에 레이블된 식별자와 동일해지므로, 제1 및 제2 스코어맵으로부터 식별 손실(LID)을 계산하는 방식과 동일하게 제1 및 제2 스코어맵과 학습 데이터에 레이블된 식별자를 기반으로 일관성 손실(LIC)을 계산할 수 있다.In this case, the
그러나 일관성 손실(LIC)은 실제 이미지에 대한 식별자보다는 제1 및 제2 스코어맵로부터 추출되는 식별자와 제1 및 제2 와핑 스코어맵에서 추출되는 식별자의 차이를 나타내므로, 손실 계산부(600)는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵 사이의 음의 크로스 엔트로피로 일관성 손실(LIC)을 계산할 수 있다.However, since the loss of consistency (L IC ) represents a difference between the identifier extracted from the first and second scoremaps and the identifier extracted from the first and second warping scoremaps rather than the identifier for the actual image, the loss calculator 600 ) may compute the coherence loss (L IC ) as the negative cross entropy between the first and second scoremaps and the first and second warping scoremaps.
한편 특징 추출부(200)에서 획득된 제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)과 소프트 와핑부(540)에서 획득된 제1 및 제2 와핑 특징맵(, )을 인가받고, 이중 서로 대응하는 특징맵과 와핑 특징맵을 기반으로 제1 및 제2 공통 주의맵(co-attention map)을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 공통 주의맵을 이용하여 밀집 삼중 손실(LDT)을 계산한다.Meanwhile, the first and second feature maps f RGB , f IR obtained by the
제1 및 제2 특징맵(fRGB, fIR)과 소프트 와핑되어 재구성된 제1 및 제2 와핑 특징맵(, ) 사이의 오차를 계산하는 가장 직접적인 방식은 L2 놈 함수를 적용하여 대응하는 픽셀간 L2 거리를 계산하는 것이다. 그러나, 이는 폐색 영역 등을 고려하지 않는다는 한계가 있다. 이에 본 실시예에서 손실 계산부(600)는 이종의 이미지 양측에서 모두 확인 가능한 사람 영역을 강조하는 공통 주의맵을 획득하고, 공통 주의맵 상에서 특징맵과 와핑 특징맵 사이의 오차를 계산하여 밀집 삼중 손실(LDT)을 획득한다.The first and second feature maps (f RGB , f IR ) and the soft-warped reconstructed first and second warping feature maps ( , ), the most direct way to calculate the error between the pixels is to calculate the L 2 distance between the corresponding pixels by applying the L 2 norm function. However, this has a limitation in that it does not consider an occluded area or the like. Accordingly, in the present embodiment, the
우선 제1 이미지에 대한 제1 공통 주의맵(ARGB)은 수학식 7에 따라 획득될 수 있다.First, the first common attention map (A RGB ) for the first image may be obtained according to Equation (7).
수학식 7을 살펴보면, 제1 공통 주의맵(ARGB(p))은 제1 마스크(MRGB)와 와핑된 제2 마스크(MIR) 사이의 교차점으로 구성되는 맵을 나타낸다.Referring to Equation 7, the first common attention map A RGB (p) represents a map composed of intersections between the first mask M RGB and the warped second mask M IR .
마찬가지로 제2 이미지에 대한 제2 공통 주의맵(AIR) 또한 동일한 방식으로 획득될 수 있다.Similarly, the second common attention map (A IR ) for the second image may also be obtained in the same manner.
도 8에서 왼쪽 그림은 제2 마스크(MIR)를 나타내고, 오른쪽 그림은 제1 마스크(MRGB)를 나타내며, 가운데 그림은 제2 공통 주의맵(AIR)을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 마스크(MIR)와 와핑된 제1 마스크(MRGB) 사이의 교차점을 나타내는 제2 공통 주의맵(AIR)은 비록 제1 이미지에 포함된 사람의 일부 영역이 가려져 있음에도 제1 및 제2 이미지에서 공통적으로 표시되는 역역만이 강조되고, 적어도 하나의 이미지에서 표시되지 않은 영역(예를 들면 무릎)은 억제되도록 할 수 있다.In FIG. 8 , the left figure shows the second mask (M IR ), the right figure shows the first mask (M RGB ), and the middle figure shows the second common attention map (A IR ). As shown in FIG. 8 , the second common attention map A IR representing the intersection between the second mask M IR and the warped first mask M RGB is a portion of a person included in the first image. Even though the region is covered, only a region commonly displayed in the first and second images may be emphasized, and an unmarked region (eg, a knee) in at least one image may be suppressed.
제1 및 제2 공통 주의맵(ARGB, AIR)이 획득되면, 손실 계산부(600)는 앵커를 기준으로 동일한 식별자에 대한 특징맵을 나타내는 포지티브와 다른 식별자에 대한 특징맵을 나타내는 네거티브를 비교하는 삼중(triplet) 학습 방식을 이용하여 손실을 계산한다. 여기서 포지티브 및 네거티브는 앵커와 다른 이종의 이미지(예를 들면, 앵커가 제1 이미지일 때, 포지티브 및 네거티브 쌍은 이종의 제2 이미지)에서 획득된다.When the first and second common attention maps (A RGB , A IR ) are obtained, the
일 예로 제1 특징맵(fRGB)이 앵커(fa RGB)인 경우, 포지티브()는 앵커(fa RGB)와 동일한 식별자를 갖는 포지티브 제2 특징맵(fp IR)을 와핑하여 재구성된 제1 와핑 특징맵()을 나타내고, 네거티브()는 앵커(fa RGB)와 다른 식별자를 갖는 네거티브 제2 특징맵(fn IR)을 와핑하여 재구성된 제1 와핑 특징맵()을 나타낸다.For example, if the first feature map (f RGB ) is an anchor (f a RGB ), positive ( ) is the first warping feature map reconstructed by warping the second positive feature map f p IR having the same identifier as the anchor f a RGB ( ), and negative ( ) is the first warping feature map ( ) is indicated.
유사하게 제2 특징맵(fIR)이 앵커(fa IR)인 경우, 포지티브()는 앵커(fa IR)와 동일한 식별자를 갖는 포지티브 제1 특징맵(fp RGB)을 와핑하여 재구성된 제2 와핑 특징맵()을 나타내고, 네거티브()는 앵커(fa IR)와 다른 식별자를 갖는 네거티브 제1 특징맵(fn RGB)을 와핑하여 재구성된 제2 와핑 특징맵()을 나타낸다.Similarly, when the second feature map (f IR ) is an anchor (f a IR ), positive ( ) is the second warping feature map reconstructed by warping the positive first feature map (f p RGB ) having the same identifier as the anchor (f a IR ) ), and negative ( ) is the second warping feature map ( ) is indicated.
이에 손실 계산부(600)는 제1 및 제2 공통 주의맵(Ai, i ∈ {RGB, IR}) 각각을 기반으로 밀집 삼중 손실(LDT)을 수학식 8에 따라 계산할 수 있다.Accordingly, the
여기서 α는 미리 정의된 마진을 나타내고, di +(p)와 di -(p)는 각각 수학식 9에 따라 계산되는 앵커와 포지티브 사이의 오차 및 앵커와 네거티브 각각 사이의 오차를 나타낸다.Here, α represents a predefined margin, and d i + (p) and d i - (p) represent the error between the anchor and the positive and the error between the anchor and the negative, respectively, calculated according to Equation 9, respectively.
식별 손실(LIC)과 일관성 손실(LIC) 및 밀집 삼중 손실(LDT)이 계산되면, 손실 계산부(600)는 수학식 10에 따라 총 손실(L)을 계산하고 역전파함으로써, 학습을 수행할 수 있다.When the identification loss (L IC ), the coherence loss (L IC ), and the dense triple loss (L DT ) are calculated, the
여기서 λIC, λDT 는 각각 일관성 손실 가중치 및 밀집 삼중 손실 가중치이다.where λ IC and λ DT are the coherence loss weight and the dense triple loss weight, respectively.
도 9는 사람 재식별 장치의 손실 설정에 따른 성능 변화를 나타낸다.9 shows the performance change according to the loss setting of the human re-identification apparatus.
도 9에서 (a)는 식별 손실(LIC)만을 적용하여 학습을 수행한 경우, 이종 이미지에서 상호 매칭되는 픽셀을 나타내고, (b)는 식별 손실(LIC)과 일관성 손실(LIC)을 적용하여 학습을 수행한 경우, 이종 이미지에서 상호 매칭되는 픽셀을 나타낸다. 그리고 (c)는 식별 손실(LIC)과 일관성 손실(LIC) 및 밀집 삼중 손실(LDT)을 적용하여 학습을 수행한 경우, 상호 매칭되는 픽셀을 나타낸다.In FIG. 9, (a) shows pixels that match each other in heterogeneous images when learning is performed by applying only identification loss (L IC ), and (b) shows identification loss (L IC ) and coherence loss (L IC ) When learning is performed by applying, it indicates pixels that are mutually matched in heterogeneous images. And (c) shows pixels that match each other when learning is performed by applying identification loss (L IC ), coherence loss (L IC ), and dense triple loss (L DT ).
도 9의 (c)에 도시된 바와 같이, 식별 손실(LIC)과 일관성 손실(LIC) 및 밀집 삼중 손실(LDT)을 적용하여 학습을 수행하는 경우, 이종 이미지에서 사람 영역의 각 픽셀이 서로 대응하는 위치에 정확하게 매칭됨을 알 수 있다. 그리고 이는 본 실시예의 사람 재식별 장치가 매우 높은 정확도로 사람을 재식별할 수 있음을 나타낸다.As shown in Fig. 9(c), when learning is performed by applying the identification loss (L IC ), the coherence loss (L IC ), and the dense triple loss (L DT ), each pixel of the human region in the heterogeneous image It can be seen that these are precisely matched to positions corresponding to each other. And this indicates that the person re-identification apparatus of the present embodiment can re-identify a person with very high accuracy.
도 10은 본 실시예에 따른 사람 재식별 장치의 성능을 시뮬레이션한 결과를 나타낸다.10 shows a simulation result of the performance of the human re-identification apparatus according to the present embodiment.
상기한 바와 같이, 이종 이미지에서 사람 영역의 각 픽셀이 서로 대응하는 위치에 정확하게 매칭시킬 수 있으며, 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 서로 다른 스케일이나 (b)의 시점 변화 및 (c)와 같이 여러 사람이 포함된 이미지에서도 정확하게 대응하는 픽셀을 매칭시킬 수 있어 사람을 재식별 할 수 있도록 한다.As described above, in heterogeneous images, each pixel of the human region can be precisely matched to a position corresponding to each other, and as shown in FIG. Even in an image containing multiple people, such as , it is possible to accurately match the corresponding pixels, so that people can be re-identified.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 방법을 나타낸다.11 illustrates a method for re-identifying a person based on a heterogeneous sensor camera according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 이종 센서 카메라 기반 사람 재식별 방법은 크게 학습 단계(S10)와 이종 이미지 사람 재식별 단계(S20)로 구분될 수 있다. 도 6 및 도 7을 참조하여, 우선 학습 단계(S10)를 설명하면, 이종 센서 카메라에서 획득되고, 각각 포함된 사람의 식별자가 레이블된 이종 이미지인 제1 및 제2 이미지를 학습 데이터로서 획득한다(S11). 이때, 제1 이미지와 제2 이미지는 각각 단일 프레임의 이미지일 수도 있으며, 다수 프레임으로 구성된 이미지일 수 있다. 또한 동일한 사람이 포함된 이미지이거나 서로 다른 사람이 포함된 이미지일 수도 있다.Referring to FIG. 11 , the heterogeneous sensor camera-based person re-identification method according to the present embodiment can be largely divided into a learning step ( S10 ) and a heterogeneous image person re-identification step ( S20 ). Referring to FIGS. 6 and 7 , first, the learning step S10 is described. First and second images, which are heterogeneous images obtained from a heterogeneous sensor camera and labeled with an identifier of a person included in each, are acquired as learning data. (S11). In this case, each of the first image and the second image may be an image of a single frame or an image composed of a plurality of frames. Also, it may be an image containing the same person or an image containing different people.
그리고 학습되는 방식에 따라 제1 및 제2 이미지 각각의 특징을 추출하여 제1 및 제2 학습 특징맵을 획득한다(S12). 이후 획득된 제1 및 제2 학습 특징맵 사이의 기지정된 방식으로 픽셀간 유사도를 계산하여 유사도맵(C(p,q))을 획득한다(S14). 여기서 유사도맵(C(p,q))은 일 예로 코사인 유사도를 기반으로 수학식 1에 따라 계산할 수 있다.Then, the first and second learning feature maps are obtained by extracting features of each of the first and second images according to the learning method (S12). Thereafter, the similarity map C(p, q) is obtained by calculating the similarity between pixels in a predetermined manner between the obtained first and second learning feature maps (S14). Here, the similarity map C(p, q) may be calculated according to Equation 1 based on, for example, cosine similarity.
유사도맵(C(p,q))이 획득되면, 획득된 유사도맵(C(p,q))을 기반으로 제1 및 제2 학습 특징맵에서 픽셀 위치별 매칭 확률을 수학식 2에 따라 계산하여 매칭 확률맵(P(p,q))을 획득한다(S15). 그리고 매칭 확률맵(P(p,q))을 이용하여 제1 및 제2 학습 특징맵에서 서로 대응하는 픽셀을 소프트 와핑하여 와핑 특징맵을 획득한다(S15). 이때 소프트 와핑은 제1 및 제2 학습 특징맵 각각에서 미리 사람 영역이 강조된 제1 및 제2 마스크를 수학식 3 및 4에 따라 획득하고, 수학식 5 및 6으로 나타난 바와 같이, 획득된 제1 및 제2 마스크 중 대응하는 마스크를 이용하여 픽셀이 와핑되는 특징맵의 사람 영역에 집중되어 와핑되도록 하고 나머지 영역은 기존 특징맵의 픽셀이 유지되도록 수행된다. 즉 제1 학습 특징맵의 픽셀은 제2 마스크를 이용하여 제2 특징맵의 사람 영역에 해당하는 위치로 와핑되고, 나머지 영역은 제2 학습 특징맵의 픽셀이 유지되어 제2 와핑 특징맵이 획득된다. 그리고 제2 학습 특징맵의 픽셀은 제1 마스크를 이용하여 제1 특징맵의 사람 영역에 해당하는 위치로 와핑되고, 나머지 영역은 제2 학습 특징맵의 픽셀이 유지되어 제1 와핑 특징맵이 획득된다. 제1 및 제2 와핑 특징맵이 획득되면, 제1 및 제2 학습 특징맵과 제1 및 제2 와핑 특징맵 각각을 풀링하여, 제1 및 제2 표현자와 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득한다(S16).When the similarity map C(p,q) is obtained, the matching probability for each pixel position in the first and second learning feature maps is calculated according to Equation 2 based on the obtained similarity map C(p,q)) to obtain a matching probability map (P(p, q)) (S15). Then, using the matching probability map (P(p, q)), pixels corresponding to each other in the first and second learning feature maps are soft-warped to obtain a warping feature map (S15). In this case, in the soft warping, first and second masks in which the human region is emphasized in advance in each of the first and second learning feature maps are obtained according to Equations 3 and 4, and as shown in Equations 5 and 6, the obtained first masks are obtained. and using a corresponding mask among the second masks to concentrate and warp the human area of the warped feature map, while maintaining the pixels of the existing feature map in the remaining areas. That is, the pixels of the first learning feature map are warped to positions corresponding to the human region of the second feature map using the second mask, and the pixels of the second learning feature map are maintained in the remaining regions to obtain the second warped feature map. do. The pixels of the second learning feature map are warped to a position corresponding to the human region of the first feature map using the first mask, and the pixels of the second learning feature map are maintained in the remaining regions to obtain the first warped feature map. do. When the first and second warping feature maps are obtained, the first and second learning feature maps and the first and second warping feature maps are respectively pooled to obtain the first and second presenters and the first and second warping presenters. Acquire (S16).
이후 획득된 제1 및 제2 표현자와 제1 및 제2 와핑 표현자 각각을 기반으로 기지정된 클래스별 대응확률을 나타내는 클래스를 분류를 수행하여 각각에 대응하는 식별자를 획득한다(S17). 일 예로 식별자는 제1 및 제2 표현자와 제1 및 제2 와핑 표현자 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응할 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵 각각을 기반으로 가장 높은 확률을 나타내는 클래스의 식별자를 추출하여 획득할 수 있다.Thereafter, based on the obtained first and second descriptors and each of the first and second warping descriptors, classes representing predetermined corresponding probabilities for each class are classified to obtain an identifier corresponding to each (S17). As an example, the identifier includes first and second scoremaps and first and second warping scoremaps indicating probabilities that the first and second presenters and the first and second warping presenters respectively correspond to a plurality of predetermined classes, respectively. The identifier of the class representing the highest probability may be extracted and obtained based on the obtained first and second scoremaps and the first and second warping scoremaps, respectively.
그리고 식별자가 획득되면, 획득된 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵 그리고 제1 및 제2 학습 이미지에 레이블된 식별자를 이용하여 식별 손실(LID)과 일관성 손실(LIC)을 계산하고, 제1 및 제2 특징맵과 제1 및 제2 와핑 특징맵을 이용하여 밀집 삼중 손실(LDT)을 계산하여 총 손실을 계산하고 역전파한다(S18).And when the identifier is obtained, the identification loss (L ID ) and the consistency loss (L IC ) is calculated, and the total loss is calculated and backpropagated by calculating the dense triple loss (L DT ) using the first and second feature maps and the first and second warping feature maps ( S18 ).
여기서 식별 손실(LID)은 제1 및 제2 표현자에서 획득된 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 학습 이미지에 레이블된 식별자 사이의 차이로 계산되며, 일 예로 제1 및 제2 스코어맵과 레이블된 식별자들 사이의 음의 크로스 엔트로피로 계산될 수 있다.where the identification loss (L ID ) is calculated as the difference between the first and second scoremaps obtained from the first and second presenters and the identifiers labeled in the first and second training images, for example, the first and second 2 It can be computed as the negative cross entropy between the scoremap and the labeled identifiers.
그리고 일관성 손실(LIC)은 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 획득될 수 있다.And the loss of consistency (L IC ) may be obtained by calculating a negative cross entropy between the first and second scoremaps and the first and second warping scoremaps.
한편, 밀집 삼중 손실(LDT)은 제1 및 제2 학습 특징맵과 제1 및 제2 와핑 특징맵에서 서로 대응하는 학습 특징맵과 와핑 특징맵을 기반으로 이종의 학습 이미지 양측에서 모두 확인 가능한 사람 영역을 강조하는 제1 및 제2 공통 주의맵을 획득하고 공통 주의맵 상에서 학습 특징맵인 앵커와 앵커의 식별자와 동일한 식별자에 대한 와핑 특징맵인 포지티브와 다른 식별자에 대한 와핑 특징맵인 네거티브 사이의 오차를 계산하여 밀집 삼중 손실(LDT)을 획득한다.On the other hand, the dense triple loss (L DT ) can be confirmed from both sides of the heterogeneous learning image based on the learning feature map and the warping feature map corresponding to each other in the first and second learning feature maps and the first and second warping feature maps. First and second common attention maps emphasizing the human region are obtained, and on the common attention map, between the anchor, which is a learning feature map, and the positive, which is a warping feature map for the same identifier as the anchor's identifier, and the negative, which is a warping feature map for another identifier, on the common attention map. Calculate the error of to obtain the dense triple loss (L DT ).
그리고 계산된 식별 손실(LIC)과 일관성 손실(LIC) 및 밀집 삼중 손실(LDT)을 가중합하여 총 손실을 계산하고 역전파하여 학습을 수행한다. 학습은 기지정된 횟수로 수행되거나 총 손실이 기지정된 기준 손실이 이하가 될 때까지 반복 수행될 수 있다.Then, the total loss is calculated by weighted summing the calculated identification loss (L IC ), coherence loss (L IC ), and dense triple loss (L DT ), and learning is performed by backpropagating it. Learning may be performed a predetermined number of times or may be repeatedly performed until the total loss becomes less than or equal to a predetermined reference loss.
한편, 학습이 완료되면, 실제 사람 재식별을 위해 적용되어 이종 이미지 사람 재식별 단계(S20)를 수행한다.On the other hand, when the learning is completed, it is applied for real person re-identification to perform the heterogeneous image person re-identification step ( S20 ).
이종 이미지 사람 재식별 단계에서는 우선 사람 재식별이 수행되어야 하는 이종의 제1 및 제2 이미지를 획득한다(S21). 그리고 학습 단계에서 학습된 방식에 따라 획득된 제1 및 제2 이미지 각각에서 특징을 추출하여 제1 및 제2 특징맵을 획득한다(S22). 이후 제1 및 제2 특징맵을 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 표현자를 획득한다(S23). 제1 및 제2 표현자가 획득되면, 획득된 제1 및 제2 표현자가 재식별 대상이 되는 다수의 사람에 대응하도록 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵을 획득하고, 획득된 스코어맵을 기반으로 가장 높은 확률의 클래스에 대응하는 식별자를 추출함으로써 사람을 재식별한다.In the heterogeneous image person re-identification step, first and second heterogeneous images for which person re-identification is to be performed are first acquired ( S21 ). Then, first and second feature maps are obtained by extracting features from each of the first and second images obtained according to the method learned in the learning step (S22). Thereafter, first and second presenters are obtained by pooling the first and second feature maps in a predetermined manner (S23). When the first and second presenters are obtained, first and second scoremaps representing the probability that the obtained first and second presenters correspond to each of a plurality of predefined classes corresponding to a plurality of persons to be re-identified are generated. and re-identify the person by extracting the identifier corresponding to the class with the highest probability based on the obtained score map.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행시키기 위한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 여기서 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 또한 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함하며, ROM(판독 전용 메모리), RAM(랜덤 액세스 메모리), CD(컴팩트 디스크)-ROM, DVD(디지털 비디오 디스크)-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함할 수 있다.The method according to the present invention may be implemented as a computer program stored in a medium for execution by a computer. Here, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media. Computer storage media includes both volatile and nonvolatile, removable and non-removable media implemented in any method or technology for storage of information such as computer readable instructions, data structures, program modules or other data, and read dedicated memory), RAM (Random Access Memory), CD (Compact Disk)-ROM, DVD (Digital Video Disk)-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, which is only exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.
100: 이종 이미지 획득부
110: 제1 이미지 획득부
120: 제2 이미지 획득부
200: 특징 추출부
210: 제1 특징 추출부
220: 제2 특징 추출부
300: 풀링부
310: 제1 풀링부
320: 제2 풀링부
400: 재식별부
500: 교차 모달 정렬부
510: 유사도 측정부
520: 매칭 확률 추정부
530: 마스크 제공부
540: 소프트 와핑부
550: 와핑 풀링부
600: 손실 계산부100: heterogeneous image acquisition unit 110: first image acquisition unit
120: second image acquisition unit 200: feature extraction unit
210: first feature extraction unit 220: second feature extraction unit
300: pulling unit 310: first pulling unit
320: second pulling unit 400: re-identification unit
500: cross modal alignment unit 510: similarity measurement unit
520: matching probability estimation unit 530: mask providing unit
540: soft warping unit 550: warping pulling unit
600: loss calculator
Claims (20)
학습 시에 구비되어, 상기 제1 및 제2 특징맵을 인가받아 서로 대응하는 픽셀을 추정하고, 추정된 대응 픽셀의 위치를 기반으로 상호 와핑을 수행하여, 상기 제2 특징맵이 상기 제1 특징맵에 대응하도록 와핑된 제1 와핑 특징맵과 상기 제1 특징맵이 상기 제2 특징맵에 대응하도록 와핑된 제2 와핑 특징맵 획득하며, 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 교차 모달 정렬부;
학습되는 방식에 따라 상기 제1 및 제2 표현자와 상기 제1 및 제2 와핑 표현자 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 스코어맵에서 가장 높은 확률의 클래스의 식별자를 획득하는 재식별부; 및
학습 시에 구비되어, 상기 제1 특징맵과 상기 제1 와핑 특징맵 사이의 차이와 상기 제2 특징맵과 상기 제2 와핑 특징맵 사이의 차이를 동일한 식별자인 경우의 포지티브와 서로 다른 식별자인 경우의 네거티브로 구분하여 밀집 삼중 손실을 계산하는 손실 계산부를 포함하는 사람 재식별 장치.The first and second images obtained using different heterogeneous sensors are obtained by extracting features according to a learning method and first and second feature maps are obtained, and the first and second features are pooled by a predetermined method. a feature pooling unit for obtaining a presenter;
It is provided during learning, receives the first and second feature maps to estimate pixels corresponding to each other, and performs mutual warping based on the estimated positions of the corresponding pixels, so that the second feature map becomes the first feature A first warping feature map warped to correspond to the map and a second warping feature map warped so that the first feature map corresponds to the second feature map are obtained, and the first and second warping feature maps are pooled to obtain a first and a cross-modal aligner for obtaining a second warping presenter;
first and second scoremaps representing probabilities that the first and second descriptors and each of the first and second warping descriptors respectively correspond to a plurality of predefined classes, respectively, according to the manner in which they are learned; a re-identification unit for obtaining a warping scoremap and obtaining an identifier of a class having the highest probability from the obtained first and second scoremaps; and
It is provided at the time of learning, and the difference between the first feature map and the first warping feature map and the difference between the second feature map and the second warping feature map are positive when the same identifier and different identifiers Person re-identification device including a loss calculator for calculating the dense triple loss by dividing the negative of.
기지정된 방식에 따라 상기 제1 및 제2 특징맵 사이의 픽셀간 유사도를 계산하여 유사도맵을 획득하는 유사도 측정부;
상기 유사도 맵을 기반으로 상기 제1 및 제2 특징맵의 각 픽셀별 매칭 확률을 계산하여 매칭 확률맵을 획득하는 매칭 확률 추정부;
상기 매칭 확률맵을 이용하여 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하여 상대 특징맵으로 와핑함으로써 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 획득하는 소프트 와핑부; 및
상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 와핑 풀링부를 포함하는 사람 재식별 장치.According to claim 1, wherein the cross-modal alignment unit
a similarity measuring unit for obtaining a similarity map by calculating a similarity between pixels between the first and second feature maps according to a predetermined method;
a matching probability estimator for obtaining a matching probability map by calculating a matching probability for each pixel of the first and second feature maps based on the similarity map;
The first and second warping feature maps are obtained by weighting the probability that pixels of each of the first and second feature maps are matched with each pixel of the relative feature map using the matching probability map and warping the relative feature map. a soft warping unit; and
and a warping pooling unit configured to pool the first and second warping feature maps in a predetermined manner to obtain first and second warping presenters.
상기 제1 및 제2 특징맵의 각 위치별 픽셀의 크기를 정규화하여 제1 및 제2 마스크를 획득하는 마스크 제공부를 더 포함하는 사람 재식별 장치.According to claim 2, wherein the cross-modal alignment unit
The apparatus for re-identifying a person further comprising a mask providing unit for obtaining first and second masks by normalizing the sizes of pixels for each location of the first and second feature maps.
상기 제1 및 제2 마스크를 인가받아 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하고, 가중 집계된 와핑 픽셀값에 마스크의 픽셀값을 추가로 가중하여 와핑하는 사람 재식별 장치.According to claim 3, wherein the soft warping portion
By receiving the first and second masks, the probability that the pixels of each of the first and second feature maps match each pixel of the relative feature map is weighted and aggregated, and the pixel value of the mask is added to the weighted aggregated warping pixel value. A warping person re-identification device weighted by
상기 제1 특징맵(fRGB)으로부터 상기 제1 마스크(MRGB)를 수학식
(여기서 ∥·∥2는 L2 놈 함수이고, f는 최대-최소 정규화 함수이다.)
에 따라 획득하고,
상기 소프트 와핑부는
상기 제1 특징맵(fRGB)과 상기 제2 특징맵(fIR), 상기 제1 마스크(MRGB)로부터 상기 제1 와핑 특징맵()을 수학식
(여기서 W는 매칭 확률맵(P(p,q))에 따라 로 나타나는 소프트 와핑 함수이다.)
에 따라 획득하는 사람 재식별 장치.The method of claim 4, wherein the mask providing unit
The first mask (M RGB ) from the first feature map (f RGB ) is calculated
(Where ||||||] 2 is an L 2 norm function, and f is a max-min regularization function.)
obtained according to
The soft warping part
From the first feature map f RGB , the second feature map f IR , and the first mask M RGB , the first warping feature map ( ) to the formula
(where W is according to the matching probability map (P(p,q)) It is a soft warping function represented by .)
A person re-identification device that is acquired according to
상기 제1 및 제2 이미지 모두에서 모두 확인 가능한 사람 영역을 강조하는 제1 및 제2 공통 주의맵을 획득하고, 상기 제1 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제1 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이와 상기 제2 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제2 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제2 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이를 누적하여 상기 밀집 삼중 손실을 계산하는 사람 재식별 장치.The method of claim 4, wherein the loss calculator
First and second common attention maps that emphasize human regions that can be identified in both the first and second images are acquired, and estimated as the same identifier as the identifier of the first feature map that is an anchor in the first common attention map The difference between the positive, which is the first warping feature map, and the negative, which is the first warping feature map estimated with a different identifier, and the identifier that is the same as the identifier of the second feature map that is the anchor in the second common attention map. A person re-identification apparatus for calculating the dense triple loss by accumulating differences between positive and negative second warping feature maps estimated with different identifiers.
상기 제1 및 제2 공통 주의맵(Ai, i ∈ {RGB, IR})을 기반으로 상기 밀집 삼중 손실(LDT)을 수학식
(여기서 α는 미리 정의된 마진을 나타내고, di +(p)와 di -(p)는 각각 로 계산되는 앵커(fi a)와 포지티브(fi p) 사이의 오차 및 앵커(fi a)와 네거티브(fi n) 각각 사이의 오차를 나타낸다.)
에 따라 계산하는 사람 재식별 장치.The method of claim 6, wherein the loss calculator
Based on the first and second common attention map (A i , i ∈ {RGB, IR}), the dense triple loss (L DT ) is calculated by the equation
(where α denotes a predefined margin, and d i + (p) and d i - (p) are respectively represents the error between the anchor (f i a ) and the positive (f i p ) and the error between the anchor (f i a ) and the negative (f i n ), respectively, calculated as .
A person re-identification device that counts according to.
상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 학습 시에 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 차이에 따른 식별 손실과 상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 사이의 차이에 따른 일관성 손실을 더 계산하고, 상기 식별 손실과 상기 일관성 손실 및 상기 밀집 삼중 손실을 가중합하여 계산되는 총 손실을 역전파하여 학습을 수행하는 사람 재식별 장치.The method of claim 7, wherein the loss calculator
Identification loss due to a difference between each of the first and second scoremaps and identifiers that are labeled and applied to the first and second images during training, and the first and second scoremaps and the first and second warping A person re-identification apparatus for performing learning by further calculating a coherence loss according to a difference between the scoremaps, and backpropagating a total loss calculated by weighting the identification loss, the coherence loss, and the dense triple loss.
상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 식별 손실을 획득하고, 상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 중 대응하는 와핑 스코어맵 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 일관성 손실을 계산하는 사람 재식별 장치.The method of claim 8, wherein the loss calculator
The identification loss is obtained by calculating a negative cross entropy between the first and second scoremaps and the identifiers labeled and applied to the first and second images, and each of the first and second scoremaps and the second image A person re-identification device for calculating the coherence loss by calculating a negative cross entropy between the corresponding warping scoremaps among the first and second warping scoremaps.
인공 신경망을 이용하여, 서로 다른 이종의 센서를 이용하여 획득된 이미지들을 인가받아 각 이미지에 포함된 사람에 대한 식별자를 획득하는 사람 재식별 단계를 포함하고,
상기 학습 단계는
학습 데이터로서 서로 다른 이종의 센서를 이용하여 획득되고 식별자가 미리 레이블된 제1 및 제2 이미지를 인가받아 학습되는 방식에 따라 특징을 추출하여 제1 및 제2 특징맵을 획득하고, 기지정된 방식으로 풀링하여 제1 및 제2 표현자를 획득하는 단계;
상기 제1 및 제2 특징맵을 인가받아 서로 대응하는 픽셀을 추정하고, 추정된 대응 픽셀의 위치를 기반으로 상호 와핑을 수행하여, 상기 제2 특징맵이 상기 제1 특징맵에 대응하도록 와핑된 제1 와핑 특징맵과 상기 제1 특징맵이 상기 제2 특징맵에 대응하도록 와핑된 제2 와핑 특징맵 획득하며, 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 풀링하여 제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하는 단계;
상기 제1 및 제2 표현자와 상기 제1 및 제2 와핑 표현자 각각이 기지정된 다수의 클래스 각각에 대응하는 확률을 나타내는 제1 및 제2 스코어맵과 제1 및 제2 와핑 스코어맵을 획득하고, 획득된 제1 및 제2 스코어맵에서 가장 높은 확률의 클래스의 식별자를 획득하는 단계; 및
상기 제1 특징맵과 상기 제1 와핑 특징맵 사이의 차이와 상기 제2 특징맵과 상기 제2 와핑 특징맵 사이의 차이를 동일한 식별자인 경우의 포지티브와 서로 다른 식별자인 경우의 네거티브로 구분하여 손실을 계산하는 단계를 포함하는 사람 재식별 방법.learning stage; and
A person re-identification step of using an artificial neural network to obtain an identifier for a person included in each image by receiving images obtained using different heterogeneous sensors,
The learning step is
The first and second images acquired using different heterogeneous sensors as learning data and the identifiers are pre-labeled are applied and the features are extracted according to the learning method to obtain the first and second feature maps, and a predetermined method pooling to obtain first and second presenters;
The first and second feature maps are applied, pixels corresponding to each other are estimated, and mutual warping is performed based on the estimated positions of the corresponding pixels, so that the second feature map is warped to correspond to the first feature map. A first warping feature map and a second warping feature map warped so that the first feature map corresponds to the second feature map are obtained, and first and second warping presenters are generated by pooling the first and second warping feature maps. obtaining;
obtaining first and second scoremaps and first and second warping scoremaps representing probabilities of the first and second presenters and each of the first and second warping presenters corresponding to each of a plurality of predefined classes and obtaining the identifier of the class with the highest probability from the obtained first and second scoremaps; and
Loss by dividing the difference between the first feature map and the first warping feature map and the difference between the second feature map and the second warping feature map into a positive in case of the same identifier and a negative in the case of different identifiers A method of re-identification of a person comprising the step of calculating
기지정된 방식에 따라 상기 제1 및 제2 특징맵 사이의 픽셀간 유사도를 계산하여 유사도맵을 획득하는 단계;
상기 유사도 맵을 기반으로 상기 제1 및 제2 특징맵의 각 픽셀별 매칭 확률을 계산하여 매칭 확률맵을 획득하는 단계;
상기 매칭 확률맵을 이용하여 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하여 상대 특징맵으로 와핑함으로써 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 획득하는 단계; 및
제1 및 제2 와핑 표현자를 획득하기 위해 기지정된 방식으로 상기 제1 및 제2 와핑 특징맵을 풀링하는 단계를 포함하는 사람 재식별 방법.12. The method of claim 11, wherein obtaining the first and second warping descriptors comprises:
obtaining a similarity map by calculating a similarity between pixels between the first and second feature maps according to a predetermined method;
obtaining a matching probability map by calculating a matching probability for each pixel of the first and second feature maps based on the similarity map;
The first and second warping feature maps are obtained by weighting the probability that pixels of each of the first and second feature maps are matched with each pixel of the relative feature map using the matching probability map and warping the relative feature map. to do; and
and pooling the first and second warping feature maps in a predefined manner to obtain first and second warping descriptors.
상기 제1 및 제2 특징맵의 각 위치별 픽셀의 크기를 정규화하여 제1 및 제2 마스크를 획득하는 단계를 더 포함하는 사람 재식별 방법.13. The method of claim 12, wherein obtaining the first and second warping descriptors comprises:
and obtaining first and second masks by normalizing the sizes of pixels for each location of the first and second feature maps.
상기 제1 및 제2 마스크를 인가받아 상기 제1 및 제2 특징맵 각각의 픽셀들이 상대 특징맵의 각 픽셀에 매칭될 확률을 가중 집계하는 단계; 및
가중 집계된 와핑 픽셀값에 마스크의 픽셀값을 추가로 가중하여 와핑하는 단계를 포함하는 사람 재식별 방법.14. The method of claim 13, wherein the obtaining of the first and second warping feature maps comprises:
receiving the first and second masks and weighting and counting probabilities that pixels of each of the first and second feature maps match each pixel of a relative feature map; and
A method of re-identifying a person, comprising the step of warping by additionally weighting the pixel values of the mask to the weighted aggregated warping pixel values.
상기 제1 특징맵(fRGB)으로부터 상기 제1 마스크(MRGB)를 수학식
(여기서 ∥·∥2는 L2 놈 함수이고, f는 최대-최소 정규화 함수이다.)
에 따라 획득하고,
상기 추가로 가중하여 와핑하는 단계는
상기 제1 특징맵(fRGB)과 상기 제2 특징맵(fIR), 상기 제1 마스크(MRGB)로부터 상기 제1 와핑 특징맵()을 수학식
(여기서 W는 매칭 확률맵(P(p,q))에 따라 로 나타나는 소프트 와핑 함수이다.)
에 따라 획득하는 사람 재식별 방법.15. The method of claim 14, wherein obtaining the mask comprises:
The first mask (M RGB ) from the first feature map (f RGB ) is calculated
(Where ||||||] 2 is an L 2 norm function, and f is a max-min regularization function.)
obtained according to
The step of warping by adding weight is
From the first feature map f RGB , the second feature map f IR , and the first mask M RGB , the first warping feature map ( ) to the formula
(where W is according to the matching probability map (P(p,q)) It is a soft warping function represented by .)
How to re-identify the person you acquire according to.
상기 제1 및 제2 이미지 모두에서 모두 확인 가능한 사람 영역을 강조하는 제1 및 제2 공통 주의맵을 획득하는 단계; 및
상기 제1 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제1 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제1 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이와 상기 제2 공통 주의맵에서 앵커인 상기 제2 특징맵의 식별자와 동일한 식별자로 추정되는 포지티브 및 서로 다른 식별자로 추정되는 제2 와핑 특징맵인 네거티브 각각의 사이의 차이를 누적하여 계산되는 밀집 삼중 손실을 획득하는 단계를 포함하는 사람 재식별 방법.15. The method of claim 14, wherein calculating the loss comprises:
obtaining first and second common attention maps emphasizing a human region that can be identified in both the first and second images; and
In the first common attention map, the difference between the positive, which is the first warping feature map estimated with the same identifier as the identifier of the first feature map, which is the anchor, and the negative, which is the first warping feature map, estimated with different identifiers, respectively, and the In the second common attention map, the density triple loss calculated by accumulating the difference between the positives estimated with the same identifier as the identifier of the second feature map, which is the anchor, and the negative, the second warping feature map, estimated with different identifiers. A method of re-identification of a person comprising the step of obtaining.
상기 제1 및 제2 공통 주의맵(Ai, i ∈ {RGB, IR})을 기반으로 상기 밀집 삼중 손실(LDT)을 수학식
(여기서 α는 미리 정의된 마진을 나타내고, di +(p)와 di -(p)는 각각 로 계산되는 앵커(fi a)와 포지티브(fi p) 사이의 오차 및 앵커(fi a)와 네거티브(fi n) 각각 사이의 오차를 나타낸다.)
에 따라 계산하는 사람 재식별 방법.17. The method of claim 16, wherein obtaining the dense triple loss comprises:
Based on the first and second common attention map (A i , i ∈ {RGB, IR}), the dense triple loss (L DT ) is calculated by the equation
(where α denotes a predefined margin, and d i + (p) and d i - (p) are respectively represents the error between the anchor (f i a ) and the positive (f i p ) and the error between the anchor (f i a ) and the negative (f i n ), respectively, calculated as .
The method of re-identification of the person counting according to.
상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 학습 시에 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 차이에 따른 식별 손실을 계산하는 단계;
상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 사이의 차이에 따른 일관성 손실을 계산하는 단계; 및
상기 식별 손실과 상기 일관성 손실 및 상기 밀집 삼중 손실을 가중합하여 계산되는 총 손실을 역전파하는 단계를 더 포함하는 사람 재식별 방법.18. The method of claim 17, wherein calculating the loss comprises:
calculating an identification loss according to a difference between each of the first and second scoremaps and an identifier that is labeled and applied to the first and second images during learning;
calculating a consistency loss according to a difference between the first and second scoremaps and the first and second warping scoremaps; and
and backpropagating a total loss calculated by weighting the identification loss, the coherence loss, and the dense triple loss.
상기 제1 및 제2 스코어맵과 상기 제1 및 제2 이미지에 레이블되어 인가되는 식별자 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 식별 손실을 획득하고,
상기 일관성 손실을 계산하는 단계는
상기 제1 및 제2 스코어맵 각각과 상기 제1 및 제2 와핑 스코어맵 중 대응하는 와핑 스코어맵 사이의 음의 크로스 엔트로피를 계산하여 상기 일관성 손실을 계산하는 사람 재식별 방법.19. The method of claim 18, wherein calculating the identification loss comprises:
obtaining the identification loss by calculating a negative cross entropy between the first and second scoremaps and the identifiers labeled and applied to the first and second images;
Calculating the consistency loss comprises:
and calculating the coherence loss by calculating a negative cross entropy between each of the first and second scoremaps and a corresponding one of the first and second warping scoremaps.
상기 학습 단계에서 미리 학습된 방식에 따라 인가되는 이종 이미지 각각의 특징을 추출하여 특징맵을 획득하는 단계;
이종 이미지 각각으로부터 획득된 특징맵을 기지정된 방식으로 풀링하여 대응하는 표현자를 획득하는 단계; 및
미리 학습된 방식에 따라 획득된 표현자 각각에 대응하는 스코어맵을 획득하고, 획득된 스코어맵을 기반으로 인가된 이종 이미지 각각에 포함된 사람에 대한 식별자를 획득하는 단계를 포함하는 사람 재식별 방법.The method of claim 11, wherein the step of re-identifying the person
obtaining a feature map by extracting features of each of the heterogeneous images applied according to the method previously learned in the learning step;
pooling a feature map obtained from each of the heterogeneous images in a predetermined manner to obtain a corresponding presenter; and
A method of re-identifying a person, comprising: obtaining a scoremap corresponding to each obtained presenter according to a pre-learned method; .
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JP2012098170A (en) * | 2010-11-02 | 2012-05-24 | Shimizu Corp | Image data processing system |
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KR20200101521A (en) * | 2019-01-31 | 2020-08-28 | 연세대학교 산학협력단 | Semantic matchaing apparatus and method |
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- 2021-01-18 KR KR1020210006683A patent/KR102540290B1/en active IP Right Grant
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