JP4743312B2 - 画像識別装置 - Google Patents
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Description
また、判定閾値は、一般的には、弱識別器での識別結果の多数決によって対象画像が指定画像であるか否かが判断されるように、最大獲得スコア(全ての弱識別器が反応した場合の獲得スコア)の例えば1/2に設定される。
この場合、安全係数の振る舞いは、弱識別器の数によらず、弱識別器の数(全体数)に対する適用済弱識別器の数の比に応じて決まることになる。
[第1実施形態]
<全体構成>
図1は、本発明が適用された車載用の運転支援システム1の概略構成を示すブロック図である。
<顔位置検出部>
図2は、顔位置検出部5の詳細を示すブロック図である。なお、この顔位置検出部5が本発明の画像識別装置に相当する。
画像切出部10は、取得画像の左上から右方向を主走査方向、下方向を副走査方向として、予め設定された規定サイズの切出用ウインドを用いて部分画像を切り出す。なお、部分画像は、取得画像を分割するように切り出してもよいし、隣接するもの同士でその一部の領域が互いに重なり合うように切り出してもよい。
スコア生成部20は、それぞれが互いに異なった特定のパターンを有した画像に反応するように設定された複数の弱識別器に関する情報を記憶する弱識別器データベース21を備えている。
そして、弱識別器データベース21には、反応確率p(fn |c)を弱識別器に対応づけて示した反応確率テーブルが記憶されている。なお、図3は、反応確率テーブルの内容(顔クラスに対する正判定確率/非顔クラスに対する誤判定確率)を、横軸を弱識別器のインデックス、縦軸を顔画像であると判定する確率に設定したグラフによって例示したものである。
クラスの事後確率であるクラス確率p(c|f1:Nf)は、ベイズの定理を示した(6)式からもわかるように、クラスの尤度p(f1:Nf|c)と事前分布p(c)とから算出される。
ここで顔位置検出部5での全体的な処理の流れを、図4に示すフローチャートに沿って説明する。
また、S130では、切出用ウインドのサイズが新たに選択される毎に、最初に取得画像の左上隅の位置を選択し、以後、S130が実行される毎に、右方向を主走査方向、下方向を副走査方向として順次シフトした位置を選択して切り出しを行う。
S240にて肯定判断された場合、即ち、現在の選択識別器に対して全ての弱識別器が適用済みである場合は、S230にて算出された獲得スコアS(-) 1:Nf を判定スコアSとして出力することでスコア記憶部30に記憶させて(S300)、本処理を終了する。
以上説明したように、運転支援システム1によれば、入力画像から切り出した対象画像に対して複数の弱識別器を適宜適用して判定値を求める過程において、対象画像に対する処理を継続するか打ち切るかを判断(早期判断)する際に、適用済弱識別器群の識別結果に基づく獲得スコアS(-) 1:nだけでなく、未適用弱識別器群を適用した場合に得られるであろう獲得スコアの予測分布(期待値En [Sn+1:Nf|f1:n ]=S(+) n+1:Nf,分散Vn )によって、未適用弱識別器群の振る舞いを予測することによって判断している。
なお、上記実施形態において、弱識別器データベース21に記憶されている弱識別器群が識別手段、識別器選択適用部22が適用手段、獲得スコア算出部23がスコア算出手段、予測分布算出部25が分布算出手段、継続制御部26が早期判断手段、確率テーブルを記憶する弱識別器データベース21が記憶手段、クラス確率算出部24が確率算出手段に相当する。
次に、第2実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、識別器選択適用部22が実行するS220での処理、及び予測分布算出部25が実行するS260の処理の一部が、第1実施形態とは異なっているだけであるため、この相違する部分を中心に説明する。
即ち、本実施形態では、S260において、予測分布の分散Vn [Sn+1:Nf|f1:n ]を算出する際に(12)式に従って算出される個々の弱識別器についての分散Vn [Sm |f1:n ]のうち、最も値が大きかった弱識別器を記憶する。
このように構成された運転支援システム1によれば、予測分布の分散Vn [Sn+1:Nf|f1:n ]を速やかに減少させることができるため、早期判断をより速い段階で行うことができる。その結果、顔位置の特定に要する時間を更に短縮することができる。
顔位置検出部5での処理の有効性を確認するため、実際の車内で撮影された画像(取得画像に相当)を用いて実験を行った。
取得画像中の正解顔領域は人手で指定し、そこからサイズと位置とをランダムにずらした画像を顔画像として生成した。また、正解顔領域を一部含むもの、正解顔領域を全く含まないものを非顔画像としてランダムに生成し、これを弱識別器の学習に用いる訓練画像集合とした。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
Claims (6)
- それぞれが互いに異なった特定のパターンを有した画像に反応するように設定された複数の弱識別器からなる識別手段と、
前記識別手段を構成する前記弱識別器の一つを適宜選択し、該選択した弱識別器を、識別対象となる入力画像である対象画像に対して適用する適用手段と、
前記適用手段により前記対象画像に対して適用された前記弱識別器を適用済弱識別器群として、前記適用手段により前記弱識別器が適用される毎に、前記弱識別器での識別の信頼度を表す重みを用いて、前記適用済弱識別器群の識別結果の重み付け加算値である獲得スコアを算出するスコア算出手段と、
前記適用手段により前記対象画像に対して未だ適用されていない前記弱識別器を未適用弱識別器群として、前記適用手段により前記弱識別器が適用される毎に、前記未適用弱識別器群を前記対象画像に対して適用した場合に獲得し得る前記獲得スコアの予測分布を算出する分布算出手段と、
前記獲得スコアに前記予測分布の期待値を加算した予測スコア、及び前記予測分布の分散に基づく前記予測スコアのバラツキ範囲を求め、前記バラツキ範囲の上限値が予め設定された判定閾値より小さい場合、又は、前記バラツキ範囲の下限値が前記判定閾値より大きい場合に、前記予測スコアを、前記対象画像についての最終的な獲得スコアであるものとして、前記対象画像に対する処理を打ち切る早期判断手段と、
を備えることを特徴とする画像識別装置。 - 前記分布算出手段は、前記未適用弱識別器群に属する弱識別器毎に算出した個別予測分布を求め、該個別予測分布のパラメータを加算することで前記獲得スコアの予測分布のパラメータを算出し、
前記適用手段は、前記未適用弱識別器群の中で次に適用する弱識別器として、前記個別予測分布の分散が最も大きいものを選択することを特徴とする請求項1に記載の画像識別装置。 - 前記弱識別器毎、且つ前記対象画像を分類するために予め設定されたクラス毎に、該クラスに属する対象画像に対して前記弱識別器が肯定的な判断を行う正判定確率、及び該クラスに属さない対象画像に対して前記弱識別器が肯定的な判断を行う誤判定確率を設定した確率テーブルを記憶する記憶手段と、
前記適用済弱識別器群を構成する各弱識別器の識別結果に基づいて、前記クラス毎に、前記対象画像が該クラスに属することの事後確率を表すクラス確率を算出する確率算出手段と、
を備え、
前記分布算出手段は、前記獲得スコアの予測分布を、前記クラス確率及び前記確率テーブルを用いて算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の画像識別装置。 - 前記判定手段は、前記適用済弱識別器群に属する弱識別器の数が多いほど小さな値となるように設定された安全係数を前記予測分布の標準偏差に乗じた値を許容値とし、該許容値を前記予測スコアに加算又は減算した値を、前記バラツキ範囲の上限値及び下限値とすることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の画像識別装置。
- 前記安全係数は、前記識別手段を構成する弱識別器の数によって正規化されていることを特徴とする請求項4に記載の画像識別装置。
- 前記対象画像は、車両のドライバを撮影した画像から、予め設定された規定サイズを有する切出用ウインドにより切り出した画像であり、
前記クラスには、顔が映っている画像を表す顔クラスと、顔が映っていない画像を表す非顔クラスが少なくとも含まれていることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の画像識別装置。
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