JP7329983B2 - Learning data generation device and object detection device - Google Patents
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Description
本発明は、学習用データ生成装置及び物体検知装置に関する。 The present invention relates to a learning data generation device and an object detection device.
従来、鉄道等の車両の乗降場所であるプラットホームには、車両軌道への利用客の進入を防止するホームドアが設けられている。ホームドアは開閉するドアパネルを有しており、このドアパネルは、車両のドアと対応するように配置される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a platform, which is a place for getting on and off a vehicle such as a railway, is provided with a platform door for preventing users from entering the vehicle track. The platform door has a door panel that opens and closes, and this door panel is arranged to correspond to the door of the vehicle.
ホームドアは、車両がプラットホームに停車して、利用客が車両へ乗降する時には、ドアパネルが開き、車両の走行中又は車両がプラットホームに停車していない時には、ドアパネルを閉じる。 The platform door opens the door panel when the vehicle stops at the platform and a passenger gets on or off the vehicle, and closes the door panel while the vehicle is running or when the vehicle is not parked on the platform.
ホームドアには、ホームドア近傍の利用客又は障害物等の支障物を検知するセンサが配置される。センサの検知結果に基づいて、ドアパネルの開閉又は車両の運行が制御されて、利用客の安全が確保される。 A platform door is provided with a sensor for detecting an obstacle such as a user or an obstacle in the vicinity of the platform door. Based on the detection result of the sensor, the opening and closing of the door panel or the operation of the vehicle is controlled to ensure the safety of the passenger.
ホームドアのセンサとして、三次元距離センサが用いられており、この三次元距離センサが検知エリアを走査することにより三次元距離画像が取得されて、検知エリア内の支障物の有無が判断される。 A three-dimensional distance sensor is used as a platform door sensor, and the three-dimensional distance sensor scans the detection area to acquire a three-dimensional distance image, and the presence or absence of obstacles in the detection area is determined. .
検知エリアは、ホームドアと車両との間の空間を含むように生成される。ここで、検知エリア内の領域を規定する境界は、利用客の安全を確保すると共に、過剰な検知を行わないように設定される。例えば、検知エリアの境界は、ホームドアの上側の部分に利用客が手を乗せている場合、または、ホームドアの下側の部分に利用客が足先を置いている場合には、このような状況を検知しないように設定される。 A detection area is generated to include the space between the platform door and the vehicle. Here, the boundaries that define the regions within the detection area are set so as to ensure the safety of passengers and prevent excessive detection. For example, the boundaries of the detection area are defined when the passenger puts his hand on the upper part of the platform door or puts his feet on the lower part of the platform door. It is set not to detect such situations.
利用客の安全を確保する観点から、できるだけ多くの場所にホームドアを設置することが望まれている。 From the viewpoint of ensuring the safety of users, it is desirable to install platform doors in as many places as possible.
しかし、検知エリア内の支障物を検知する三次元距離センサが高価であることが、ホームドアの設置を促進することの妨げとなっている。 However, the high cost of the three-dimensional distance sensor that detects obstacles within the detection area hinders the promotion of the installation of platform doors.
そこで、カメラで車両のドアの周辺の画像を撮影して、支障物の有無を判定することが提案されている。例えば、特許文献1が開示する車両ドア監視システムは、カメラを用いて車両のドアの周辺のカメラ画像を撮影し、このカメラ画像からドアを検出し、検出されたドアの位置から判定エリアを設定し、カメラ画像から判定エリアの画像を取得して、判定エリアの画像に基づいて、ドアにおける異物の挟み込みの有無を判定する。
Therefore, it has been proposed to determine the presence or absence of an obstacle by photographing an image around the door of the vehicle with a camera. For example, a vehicle door monitoring system disclosed in
ここで、ホームドアの形状若しくは寸法、またはホームドアと車両との間の距離は、ホームドア及び車両との組み合わせごとに異なる場合があるので、支障物などの物体を検知するための検知エリアの境界は、ホームドアごと及び車両との組み合わせごと異なり得る。 Here, the shape or size of the platform door or the distance between the platform door and the vehicle may differ depending on the combination of the platform door and the vehicle. The boundaries may differ from platform door to platform door and vehicle combination.
また、カメラで撮影される画像を用いて、検知エリア内の物体を検知するためには、2次元情報である画像から、3次元的な物体の位置を見つけることが求められる。 Also, in order to detect an object within a detection area using an image captured by a camera, it is required to find the position of the three-dimensional object from the image, which is two-dimensional information.
そこで、本明細書では、ホームドアに設定された検知エリアを撮影した画像を用いて、ホームドア及び車両の組み合わせごとに異なり得る検知エリア内の物体を検知可能な機械学習器の学習用データを生成する学習用データ生成装置を提供することを課題とする。 Therefore, in this specification, using an image of the detection area set on the platform door, learning data for a machine learning device that can detect objects in the detection area that may differ depending on the combination of platform door and vehicle. An object of the present invention is to provide a learning data generation device that generates data.
また、本明細書では、ホームドアに設定された検知エリアを撮影した画像を用いて、ホームドアごと及び車両ごとに異なり得る検知エリア内の物体を検知可能な機械学習器を用いて物体を検知する物体検知装置を提供することを課題とする。 In addition, in this specification, an object is detected using a machine learning device that can detect objects in the detection area, which can differ for each platform door and for each vehicle, using an image of the detection area set on the platform door. An object of the present invention is to provide an object detection device that detects objects.
本明細書に開示する学習用データ生成装置によれば、車両が停車するホームのホームドアに対して設定された検知エリアを含む領域がカメラを用いて撮影された複数の画像であって、検知エリア内の物体の有無が3次元距離画像センサを用いて検知される複数の画像を入力し、かつ、複数の画像のそれぞれが撮影された時に、3次元距離画像センサを用いて検知エリアが検知された検知結果を入力する入力部と、検知結果に基づいて、検知エリア内における物体の有無を識別するラベルを生成するラベル生成部と、複数の画像のそれぞれに対して、当該画像が撮影された時の検知結果に基づいて生成されたラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成する学習用データ生成部と、学習用データを記憶する記憶部と、を有する。 According to the learning data generation device disclosed in the present specification, a region including a detection area set for the platform door of the platform where the vehicle stops is a plurality of images captured using a camera, and the detection A detection area is detected using a 3D range image sensor when a plurality of images whose presence or absence of an object in an area is detected using a 3D range image sensor is input, and each of the plurality of images is captured. an input unit for inputting the detection result obtained; a label generation unit for generating a label for identifying the presence or absence of an object in the detection area based on the detection result; a learning data generation unit that generates learning data for the machine learning device by associating a label generated based on the detection result at the time of detection; and a storage unit that stores the learning data.
また、本明細書に開示する物体検知装置によれば、上述した学習用データ生成装置が生成した学習用データを用いて、複数の画像のそれぞれと、当該画像と関連づけられているラベルとの関係性を学習する学習モデルを含む機械学習器と、車両が停車するホームのホームドアに対して設定された検知エリアに対して、学習用データの画像を撮影した時と同様の位置関係に配置されて、検知エリアを撮影するカメラと、カメラが撮影した画像を機械学習器に入力し、機械学習器の出力に基づいて、検知エリア内における物体の有無を判定する判定部とを有する。 Further, according to the object detection device disclosed in this specification, the relationship between each of a plurality of images and the labels associated with the images is determined using the learning data generated by the learning data generation device described above. It is placed in the same positional relationship as when the image of the learning data was taken with respect to the machine learning machine containing the learning model that learns the sex and the detection area set for the platform door of the platform where the vehicle stops. and a determination unit that inputs an image captured by the camera to a machine learning device and determines the presence or absence of an object in the detection area based on the output of the machine learning device.
上述した本明細書に開示する学習用データ生成装置によれば、画像を用いて、ホームドアごと及び車両ごとに異なり得る検知エリア内の物体を検知可能な機械学習器の学習用データを生成できる。 According to the above-described learning data generation device disclosed in this specification, images can be used to generate learning data for a machine learner capable of detecting objects in detection areas that may differ from one platform door to another and from one vehicle to another. .
また、上述した本明細書に開示する物体検知装置によれば、画像を用いて、ホームドアごと及び車両ごとに異なり得る検知エリア内の物体を検知可能である。 Further, according to the object detection device disclosed in the present specification described above, an image can be used to detect an object within a detection area that may differ from one platform door to another and from one vehicle to another.
以下、図を参照しつつ、学習用データ生成装置について説明する。この学習用データ生成装置は、車両が停車するホームのホームドアに対して設定された検知エリアを含む領域がカメラを用いて撮影された複数の画像であって、検知エリア内の物体の有無が3次元距離画像センサを用いて検知される複数の画像を入力する。また、学習用データ生成装置は、複数の画像のそれぞれが撮影された時に、3次元距離画像センサを用いて検知エリアが検知された検知結果を入力する。学習用データ生成装置は、検知結果に基づいて、検知エリア内における物体の有無を識別するラベルを生成する。そして、学習用データ生成装置は、複数の画像のそれぞれに対して、この画像が撮影された時の検知結果に基づいて生成されたラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成して、記憶部に記憶する。 The learning data generation device will be described below with reference to the drawings. This learning data generation device is a plurality of images of an area including a detection area set for a platform door of a platform where a vehicle stops, photographed using a camera, and the presence or absence of an object in the detection area. A plurality of images are input that are sensed using a 3D range image sensor. Further, the learning data generation device inputs the detection results obtained by detecting the detection area using the three-dimensional distance image sensor when each of the plurality of images is captured. The learning data generation device generates a label for identifying the presence or absence of an object within the detection area based on the detection result. Then, the learning data generation device associates each of the plurality of images with a label generated based on the detection result when the image was captured, and generates learning data for the machine learning device. , is stored in the storage unit.
以下では、学習用データ生成装置を、機械学習システムに適用した例について説明する。この例では、学習用データ生成装置が機械学習器の学習用データを生成し、機械学習器は、この学習用データを用いて、画像とラベルとの関係性を学習する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。 An example in which the learning data generation device is applied to a machine learning system will be described below. In this example, the learning data generation device generates learning data for the machine learner, and the machine learner uses this learning data to learn the relationship between the image and the label. However, the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
図1は、本明細書に開示する機械学習システムの一実施形態の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of one embodiment of the machine learning system disclosed in this specification.
本実施形態のシステム1は、学習用データ生成装置10と、物体検知装置20と、機械学習器60と、カメラ50とを備える。カメラ50は、図2~図4に示すように、プラットホーム2に設置されたホームドア30に対して設定された検知エリア40を含む領域の画像を撮影する。
A
ホームドア30は、ドアパネル33を収納する2つの戸袋パネル35と、戸袋パネル35を支持する防護支柱36を有する。支障物検知装置20は、ホームドア30の戸袋パネル35の軌道側の面に配置される。
The
ホームドア30は、車両6がプラットホーム2に停車して利用客が車両へ乗降する時を除いてドアパネル33を閉じており、プラットホーム2上の利用客が車両軌道へ進入することを防止する。
The
物体検知装置20は、学習用データ生成装置10と通信可能な通信部21と、三次元距離画像を取得する三次元距離画像センサ(以下、単にセンサともいう)22と、これらを制御する処理部23とを有する。図2~図4に示すように、センサ22は、所定の周期で、ホームドア3と車両6との間の空間を走査して、三次元距離画像を取得して処理部23へ出力する。センサ22は、例えば、画角の範囲内で、パルス状のレーザ光を照射して走査し、反射した光が戻るのに要する時間を計測することにより、画素毎の距離を測定して、三次元距離画像を取得する。
The
処理部23は、検知エリア40を記憶する設定ファイルに基づいて、センサ22を制御する。処理部23は、センサ22から三次元距離画像を入力する度に、検知エリア40内の物体の有無を判断し、物体の有無を示す検知結果を、検知した検知時刻と共に、通信部21を介して学習用データ生成装置10へ送信する。
The
図2~4に示すように、検知エリア40は、ホームドア30と車両6との間の空間に設定される三次元領域である。センサ22が検知エリア40を走査することにより、物体検知装置20は、検知エリア40内の物体を検知する。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
検知エリア40は、全体として、ホームドア30と車両6との間の空間の形状に対応した扁平な形状を有し、車両軌道側(車両6側)の領域である第1エリア41と、ホームドア30側の領域である第2エリア42とを有する。検知エリア40は、第1エリア41及び第2エリア42を有することにより、利用客の安全を確保すると共に、過剰な検知を行わないように境界が設定される。
The
第1エリア41は、扁平なほぼ直方体形状を有し、第2エリア42も、同様に扁平なほぼ直方体形状を有する。第2エリア42の高さ方向(プラットホーム2の床面に対して垂直な方向)の寸法は、第1エリア41よりも短い。第2エリア42の高さ方向の位置は、ドアパネル33の上側の部分に利用客が手を乗せている場合、又は、ドアパネル33の下側の部分に利用客が足先を置いている場合には、利用客が手又は足先を検知しないように決定されている。
The
第1エリア41の車両軌道側の形状は、車両の輪郭と対応するように決定され得る。同様に、第2エリア42のホームドア30側の形状は、ドアパネル33等の形状と対応するように決定され得る。これにより、検知エリア40の形状と、ホームドア30と車両6との間の空間の形状との一致度が高められるので、支障物の検知精度が向上する。なお、検知エリア40を、第1エリアと第2エリア42とに分けなくてもよい。
The shape of the
検知エリア40は、センサ22が取得する三次元距離画像の各画素に対して、センサ22に近い方の境界と、センサ22から遠い方の境界を有する。物体検知装置20の処理部23は、センサ22が測定した三次元距離画像を用いて、各画素から得られた距離が、検知エリア40内に存在すること、即ち、センサ22に近い方の境界と、センサ22から遠い方の境界との間に存在する場合、検知エリア40内に物体が存在すると判断する。
The
図5は、検知エリア40内に物体の一例である利用客501、502が存在する例を示す図である。図6は、検知エリア40内に物体の一例である鞄601が存在する例を示す図である。鞄601は、車両602のドア603に挟まれた状態で検知エリア40内に飛び出た状態にある。図7は、検知エリア40内に物体の一例である傘701が存在する例を示す図である。傘701は、車両702のドア703に挟まれた状態で検知エリア40内に飛び出た状態にある。図8は、検知エリア40内に物体の一例である缶801が存在する例を示す図である。缶801は、プラットホーム2上に落ちた状態になる。
FIG. 5 is a diagram showing an example in which
カメラ50は、学習用データ生成装置10により制御されて、図2に示すように、ホームドア30に設定された検知エリア40の画像を撮影する。カメラ50は、撮像部の一例であり、CCDあるいはC-MOSなど、可視光に感度を有する光電変換素子のアレイで構成された2次元検出器と、その2次元検出器上に撮影対象となる領域の像を結像する結像光学系を有する。カメラ50の光軸及び画角は、検知エリア40を含む空間を撮影するように調節される。カメラ50は、撮影した画像を学習用データ生成装置10へ送信する。図2に示す例では、カメラ50は、検知エリア40を斜め上方から撮影するように配置されているが、カメラ50は、センサ22の近傍の位置に配置されて、検知エリア40が側方から撮影するようにしてもよい。カメラ50は、撮影した画像を、その撮影時刻と共に学習用データ生成装置10へ送信する。
The
学習用データ生成装置10は、カメラ50を用いて、車両が停車するホーム2のホームドア30に対して設定された検知エリア40を含む領域を撮影する。また、学習用データ生成装置10は、カメラ50が画像を有力する度に、検知エリア40内における物体の有無を示す検知結果を入力して、検知エリア40内における物体の有無を識別するラベルを作成する。学習用データ生成装置10は、複数の画像のそれぞれに対してラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成して記憶する。
The learning
学習用データ生成装置10は、操作部11と、表示部12と、通信部13と、記憶部14と、処理部15を有する。
The learning
操作部11は、ユーザに操作されて、学習用データを生成するために必要な情報などを入力する。操作部11は、例えば、キーボード及びマウスなどのユーザの操作を入力する入力装置を有する。 The operation unit 11 is operated by a user to input information necessary for generating learning data. The operation unit 11 has an input device such as a keyboard and a mouse for inputting a user's operation.
表示部12は、カメラ50が撮影した画像などの学習用データを生成する処理に用いられる情報を表示する。表示部12は、例えば、液晶ディスプレイを有する。
The display unit 12 displays information, such as images captured by the
通信部13は、学習用データ生成装置10を、物体検知装置20、カメラ50及び機械学習器60に接続するためのインターフェース回路を有する。通信部13は、カメラ50が撮影した画像を入力する入力部の一例である。また、通信部13は、物体検知装置20から検知結果を入力する入力部の一例である。
The communication unit 13 has an interface circuit for connecting the learning
記憶部14は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。記憶部14は、カメラ50が撮影した画像、画像が撮影された時の物体検知装置20の検知結果、及び生成された学習用データなどを記憶する。例えば、カメラ50が撮影した画像は、撮影時刻と一致する検知時刻を有する検知結果と関連付けられて、記憶部14に記憶される。
The
処理部15は、1個または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部15は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。そして処理部15は、カメラ50が撮影した画像を記憶部14などから取得し、画像が撮影された時の物体検知装置20の検知結果に基づいて、検知エリア40内における物体の有無を識別するラベルを生成し、画像に対して、ラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成する。そして、処理部15は、ラベルが関連づけられた画像を、学習用データとして記憶部14に記憶する。
The
処理部15は、機械学習器の学習用データを生成する処理に関して、画像取得部15aと、ラベル生成部15bと、学習用データ生成部15cを有する。処理部15が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、処理部15が有するこれらの各部は、処理部15に設けられる、専用の演算回路であってもよい。処理部15は、機械学習器の学習用データを生成する処理に関して、学習用の元データを取得するモード及び学習用データを生成するモードを有する。
The
画像取得部15aは、学習用の元データを取得するモードでは、カメラ50を用いて、車両6が停車するプラットホーム2のホームドア30に対して設定された検知エリア40を含む領域の複数の画像を撮影する。そして、画像取得部15aは、検知エリア40が撮影された画像及び撮影時刻を、カメラ50から通信部13を介して受信して記憶部14に記憶する。また、画像取得部15aは、学習用データを生成するモードでは、画像及び撮影時刻を記憶部14から読み出して、撮影時刻をラベル生成部15bへ通知し、画像及び撮影時刻を学習用データ生成部15cへ通知する。また、
In the mode of acquiring original data for learning, the image acquisition unit 15a uses the
ラベル生成部15bは、学習用の元データを取得するモードでは、物体検知装置20から、検知結果及び検知時刻を受信する度に、検知結果を検知時刻と関連づけて記憶部14に記憶する。また、ラベル生成部15bは、学習用データを生成するモードでは、画像取得部15aから撮影時刻が通知される度に、撮影時刻と一致する検知時刻の検知結果を、を記憶部14から読み出して、この検知結果に基づいて、検知エリア40内における物体の有無を識別するラベルを生成し、このラベルを撮影時刻と共に、学習用データ生成部15cへ通知する。ラベル生成部15bは、撮影時刻と一致する検知時刻の検知結果がない場合、撮影時刻に対して所定の時刻の範囲内の検知結果を記憶部14から読み出して、この検知結果に基づいて、検知エリア40内における物体の有無を識別するラベルを生成してもよい。また、ラベル生成部15bは、検知エリア内に検知された物体が車両6の安全な運行に支障を与える支障物であるか否かを識別する情報を含めるようにラベルを生成してもよい。支障物である物体として、例えば、利用客、利用客が携帯する鞄または傘などが挙げられる。支障物ではない物体として、例えば、雨、雪、霧、ペットボトルまたは缶などの飲み物の容器、虫、太陽光などが挙げられる。この場合、ラベル生成部15bは、カメラ50が生成した画像を、記憶部14から読み出して表示部12に表示する。ユーザは、表示部12に表示された画像を目視で確認して、物体が表示されている場合、物体が支障物であるか否かを判断して、操作部11を用いて判断結果を学習用データ生成装置10へ入力する。ラベル生成部15bは、入力された判断結果に基づいて、物体が支障物であるか否かを識別する情報を、画像と関連付けられているラベルに追加する。このような学習用データを用いて学習した機械学習器は、カメラで撮影された画像に対して、検知エリア40内の支障物の有無を識別することができる。また、ラベル生成部15bは、検知エリア内に検知された物体の種類を識別する情報を含めるようにラベルを生成してもよい。この場合、ラベル生成部15bは、カメラ50が生成した画像を、記憶部14から読み出して表示部12に表示する。ユーザは、表示部12に表示された画像を見て、物体が表示されている場合、物体の種類を判断して、操作部11を用いて物体の種類を学習用データ生成装置10へ入力する。ラベル生成部15bは、入力された物体の種類を識別する情報を、画像と関連付けられているラベルに追加する。例えば、ラベル生成部15bは、検知エリア内に検知された物体が車両であるか否かを識別する情報を含めるようにラベルを生成してもよい。このような学習用データを用いて学習した機械学習器は、カメラで撮影された画像に対して、駅の車両軌道に進入している車両の有無を識別することができる。さらに、ラベル生成部15bは、検知エリア内に検知された物体が車両のドアであるか否かを識別する情報を含めるようにラベルを生成してもよい。このような学習用データを用いて学習した機械学習器を使用して、車両のドアが撮影された画像を識別することができる。そして、連続して撮影された画像のそれぞれのドアを示す領域の面積の経時変化を調べることにより、車両6のドアが開閉中であるか否かをさらに識別することができる。上述したように、ラベル生成部15bは、検知エリア内における物体の有無、物体が支障物であるか否か、物体の種類などの情報を識別するラベルを、各画像に対して生成し得る。
In the mode of acquiring the original data for learning, the
学習用データ生成部15cは、画像取得部15aから通知された画像に対して、撮影時刻を用いて、ラベル生成部15bから通知されたラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成して、記憶部14に記憶する。
The learning data generation unit 15c generates learning data for the machine learning device by associating the label notified from the
次に、機械学習システム1が、学習用データを生成する処理を、図9に示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
Next, the process of generating learning data by the
まず、カメラ50は、学習用データ生成装置10により制御された検知エリア40の複数の画像を撮影して、これらの画像を学習用データ生成装置10に送信し、物体検知装置20は、検知エリア40内の物体の有無を示す検知結果を学習用データ生成装置10に送信する(ステップS901)。この処理では、実際のプラットホーム2において、ホームドア30の検知エリア40に侵入し得る物体の種類及び検知エリア40の物体の位置などの状況を可能な限り想定して、各状況を表した画像を撮影すると共に、撮影時における検知エリア40内の物体の有無の検知が行われることが好ましい。
First, the
次に、学習用データ生成装置10は、カメラ50から受信した複数の画像を、物体検知装置20から受信した検知結果と関連づけて記憶する(ステップS902)。
Next, the learning
次に、学習用データ生成装置10は、検知結果に基づいて、及び、検知エリア内に物体が検知されている場合には、物体の種類に基づいて、画像を識別するラベルを生成する(ステップS903)。この処理では、複数の画像がある場合、各画像を識別するラベルをまとめて生成してもよい。
Next, the learning
次に、学習用データ生成装置10は、複数の画像のそれぞれに対して、その画像が撮影された時に生成された検知結果に基づいて生成されたラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成する(ステップS904)。この処理では、複数の画像がある場合、各画像にラベルを関連付ける処理をまとめて実行してもよい。
Next, the learning
次に、学習用データ生成装置10は、学習用データを記憶する(ステップS905)。
Next, the learning
次に、機械学習器60について、以下に説明する。
Next, the
機械学習器60は、1個または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。機械学習器60は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。機械学習器60は、学習用データ生成装置10と通信する通信部(図示せず)及び機械学習の処理に用いる情報を記憶する記憶部(図示せず)を有する。
The
機械学習器60は、学習モデル61と、誤差計算部62と、学習モデル更新部63を有する。学習モデル61として、教師あり学習により画像の特徴を学習して、画像とラベルとの関係性を学習するディープニューラルネットワーク(DNN)を用いることができる。なお、学習モデル61として、DNN以外のモデルを用いてもよい。学習モデル61は、複数の画像のそれぞれと、その画像と関連づけられているラベルとの関係性を学習する。
The
機械学習器60が、学習モデルを生成する動作を、図10に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。
The operation of the
まず、学習モデル61は、学習用データ生成装置10から学習用データの画像を入力する(ステップS1001)。例えば、画像を形成する各画素の情報が、ディープニューラルネットワークの入力層に入力される。 First, the learning model 61 receives an image of learning data from the learning data generation device 10 (step S1001). For example, information for each pixel forming an image is input to the input layer of a deep neural network.
次に、誤差計算部62は、学習用データ生成装置10から学習用データのラベルを入力し、学習モデル61により得られた出力及びラベルに基づいて、誤差を計算する(ステップS1002)。
Next, the
次に、学習モデル更新部63は、誤差が所定の条件を満たしたか否かを判定する(ステップS1003)。例えば、学習モデル更新部63は、数値で表された誤差が所定のしきい値以下であれば、所定の条件を満たしたと判定する(ステップS1003-Yes)。図10に示す処理は、学習用データ生成装置10が生成した全ての学習用データの画像を用いて行われる。
Next, the learning model updating unit 63 determines whether or not the error satisfies a predetermined condition (step S1003). For example, the learning model updating unit 63 determines that a predetermined condition is satisfied if the numerical error is equal to or less than a predetermined threshold value (step S1003-Yes). The processing shown in FIG. 10 is performed using all the learning data images generated by the learning
一方、誤差が所定の条件を満たしていない場合(ステップS1003-No)、学習モデル更新部63は、誤差に基づいて学習モデル61を更新して、再度、学習モデル61は、同じ学習用データの画像を入力する(ステップS1001)。例えば、学習モデル更新部63は、誤差を逆伝搬してニューラルネットワークの重みパラメータを更新してもよい。このようにして機械学習器60が生成した学習モデル61は、他の機械学習器において利用可能である。
On the other hand, if the error does not satisfy the predetermined condition (step S1003-No), the learning model updating unit 63 updates the learning model 61 based on the error, and the learning model 61 updates the same learning data again. An image is input (step S1001). For example, the learning model updating unit 63 may back-propagate the error to update the weight parameters of the neural network. The learning model 61 thus generated by the
次に、上述した学習モデルを有する機械学習器を備える物体検知装置の一例である支障物検知装置について、図11を参照しながら、以下に説明する。 Next, an obstacle detection device, which is an example of an object detection device equipped with a machine learning device having the learning model described above, will be described below with reference to FIG. 11 .
図11は、本明細書に開示する支障物検知装置の一実施形態の構成を示す図である。支障物検知装置70は、カメラ50を用いて撮影した画像に基づいて、ホームドア30の検知エリア40内の支障物の有無を検知する。支障物検知装置70は、検知エリア40における支障物の有無を検知して、支障物の有無を示す検知信号をホームドア30に出力する。ホームドア30は、検知信号に基づいて、ドアパネル33の開閉動作を行う。
FIG. 11 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the obstacle detection device disclosed in this specification. The
ホームドア30は、ドアパネル33を駆動して開閉する駆動部32と、支障物検知装置70と通信する通信部34と、これらを制御する制御部31を有する。ホームドア30の構成は、図2~図4に示す通りである。なお、ホームドアは、学習用データを生成するために使用されたものと同一でなくてもよい。ホームドアは、学習用データを生成するために使用されたものと同一の検知エリアを有するものであればよい。
The
カメラ50は、図2に示すように、機械学習器の学習用データを生成するための画像を撮影したのと同様の位置関係でホームドア30の検知エリア40に対して配置される。すなわち、カメラ50の光軸、画角などの光学特性及び検知エリア40との相対的な位置関係は、機械学習器の学習用データを生成するための画像を撮影した時と同じであることが好ましい。なお、カメラは、学習用データを生成するために使用されたものと同一でなくてもよい。カメラは、学習用データを生成するために使用されたものと同一の光軸及び画角などの光学特性及び結像光学系を有していて、ホームドアに対して設定された検知エリアに対して、学習用データの画像を撮影した時と同様の位置関係に配置されていればよい。
As shown in FIG. 2, the
支障物検知装置70は、通信部71と、記憶部72と、機械学習器60と、処理部73とを有する。
The
通信部71は、ホームドア30及びカメラ50に接続するためのインターフェース回路を有する。通信部71は、カメラ50が撮影した画像を、処理部73へ出力する。
The
記憶部72は、例えば、揮発性の半導体メモリ及び不揮発性の半導体メモリを有する。記憶部72は、支障物を検知する処理で使用される各種の情報を記憶する。
The
機械学習器60は、上述した機械学習システム1と同様のものを用いることができる。機械学習器60は、学習用データ生成装置10が生成した学習用データを用いて、画像とラベルとの関係性を学習した学習モデル61を有する。
A
処理部73は、1個または複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部73は、論理演算ユニット、数値演算ユニットあるいはグラフィック処理ユニットといった他の演算回路をさらに有していてもよい。そして処理部73は、カメラが撮影した画像を機械学習器60に入力し、機械学習器60の出力に基づいて、検知エリア40内の支障物の有無を判定する。支障物は、物体の一例である。
The processing unit 73 has one or more processors and their peripheral circuits. The processing section 73 may further comprise other arithmetic circuits such as a logical operation unit, a numerical operation unit or a graphics processing unit. Then, the processing unit 73 inputs the image captured by the camera to the
処理部73は、支障物を検知する処理に関して、判定部73aを有する。また、処理部73は、支障物を検知する処理に関して、駅の車両軌道に進入している車両のドアの開閉動作を検知する処理に関して、ドア開閉検知部73bを有する。処理部73が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ上で動作するコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、処理部73が有するこれらの各部は、処理部73に設けられる、専用の演算回路であってもよい。
The processing unit 73 has a determination unit 73a for the process of detecting obstacles. Further, the processing unit 73 has a door opening/
判定部73aは、カメラ50が生成した画像を、機械学習器60に入力して、機械学習器60の出力に基づいて、検知エリア40内における支障物の有無を判定する。判定部73aは、機械学習器60が画像内に支障物を識別した場合、検知エリア40内に支障物が有ると判定する。判定部73aは、検知エリア40内に利用者、鞄又は傘などの支障物として検知できる。一方、判定部73aは、検知エリア40内に雨、雪、霧、ペットボトル又は缶などの飲み物の容器、虫、太陽光などの物体は、支障物として検知しない。これにより、判定部73aは、検知エリア40のような複雑な空間形状内に位置する支障物の有無を、カメラ50が生成した画像に基づいて判定することができる。判定部73aは、検知エリア40内に支障物が有ると判定した場合、ドアパネル33を開くことを要求する検知信号を、通信部71を介してホームドア30へ送信する。また、判定部73aは、カメラ50が生成した画像を、機械学習器60に入力して、機械学習器60の出力に基づいて、物体の種類を判定する。例えば、判定部73aは、機械学習器60が画像に写された物体が電車であることを識別した場合、電車が駅の車両軌道に進入していると判定することができる。これにより、電車を検知するセンサを別途設けることなく、支障物検知装置70を用いて電車を検知することが可能となる。また、判定部73aは、機械学習器60が画像に写された物体が電車のドアであることを識別した場合、この画像をドア開閉検知部73bへ通知する。
The determination unit 73 a inputs the image generated by the
ドア開閉検知部73bは、通知された画像内の電車のドアに対応する領域を識別する。ドア開閉検知部73bは、例えば、画像上に設定されるウィンドウから算出される特徴量(例えば、Histograms of Oriented Gradients, HOG)を入力として、そのウィンドウに検出対象となる電車のドアが表される確信度を出力するように予め学習されたサポートベクトルマシン(SVM)を用いてもよい。また、ドア開閉検知部73bは、検出対象となる電車のドアが表されたテンプレートと画像との間でテンプレートマッチングを行うことで、ドアの領域を検出してもよい。ドア開閉検知部73bは、電車のドアが撮影されている、時系列的に連続する複数の画像に対して、画像内の電車のドアに対応する領域を識別し、これらの領域の面積が増加しているのか、又は、減少しているのかを判定する。そして、ドア開閉検知部73bは、面積が増加している場合、電車のドアは閉じつつあると判定する。一方、ドア開閉検知部73bは、面積が減少している場合、電車のドアは開きつつあると判定する。これにより、電車のドアの開閉状態を検知するセンサを別途設けることなく、支障物検知装置70を用いて電車のドアの開閉状態を検知することが可能となる。例えば、処理部73は、検知エリア40に支障物を検知し、かつ、電車のドアが閉じつつあると判定した場合、ホームドア30に対して、ドアパネル33を開くことを要求する信号を通信部71を介して送信してもよい。なお、電車が走行している時に撮影された画像では、電車のドアは閉じた状態にあるので、画像内の電車のドアに対応する領域の面積は一定で変化しないため、ドア開閉検知部73bは、ドアが開閉中であるとは判定しない。
The door open/
また、支障物検知装置70は、ホームドア30が三次元距離センサを有している場合、カメラ50を用いて、学習用データの画像及び検知結果を取得して、機械学習器60の学習モデル61を生成又は更新してもよい。
In addition, when the
支障物検知装置70は、学習用データを生成したのと同様の検知エリアを有するホームドアに対して適用可能であるので、1つの学習モデルを生成すれば、この学習モデルを用いる支障物検知装置70を、学習データを生成したのと同じホームドアに配置することができる。これにより、高価な3次元距離を用いることなく、複数の支障物検知装置70を各ホームドアに配置して、利用客の安全をさらに確保できる。
Since the
本発明では、上述した実施形態の学習用データ生成装置及び物体検知装置は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。 In the present invention, the learning data generation device and the object detection device of the above-described embodiments can be modified as appropriate without departing from the gist of the present invention.
また、物体検知装置は、検知エリア内の物体の有無を検知する3次元距離画像センサと、検知エリアの画像と画像内の物体の種類との関係を学習可能な機械学習器とを有していてもよい。物体検知装置は、3次元距離画像センサを用いて、検知エリア内の物体を検知した場合、機械学習器を用いて画像内の物体が支障物であるか否かを識別して、検知エリア内の支障物を検知するようにしてもよい。 Also, the object detection device has a three-dimensional distance image sensor that detects the presence or absence of an object within the detection area, and a machine learning device capable of learning the relationship between the image of the detection area and the type of object in the image. may When an object within the detection area is detected using a 3D range image sensor, the object detection apparatus uses a machine learning device to identify whether or not the object in the image is an obstacle, and detects the object within the detection area. may be detected.
1 システム
2 ホーム
6 車両
10 学習用データ生成装置
11 操作部
12 表示部
13 通信部
14 記憶部
15 処理部
15a 画像取得部
15b ラベル生成部
15c 学習用データ生成部
20 物体検知装置
21 通信部
22 三次元距離画像センサ
23 処理部
30 ホームドア
31 制御部
32 駆動部
33 ドアパネル
34 通信部
35 戸袋パネル
36 防護支柱
40 検知エリア
41 第1エリア
42 第2エリア
50 カメラ
60 機械学習器
61 学習モデル
62 誤差計算部
63 学習モデル更新部
70 支障物検知装置
71 通信部
72 記憶部
73 処理部
73a 判定部
73b ドア開閉検知部
1
Claims (4)
前記検知結果に基づいて、前記検知エリア内における物体の有無を識別するラベルを生成するラベル生成部と、
前記複数の画像のそれぞれに対して、当該画像が撮影された時の前記検知結果に基づいて生成された前記ラベルを関連づけて、機械学習器の学習用データを生成する学習用データ生成部と、
前記学習用データを記憶する記憶部と、
を有し、
前記ラベルは、前記物体が車両であるか否かを識別する情報を含む、学習用データ生成装置。 inputting a plurality of images of an area including a detection area set for the platform door of the platform where the vehicle is parked and photographed using a camera, and when each of the plurality of images is photographed ; an input unit for inputting a detection result obtained by detecting the presence or absence of an object in the detection area using a dimensional distance image sensor;
a label generation unit that generates a label for identifying the presence or absence of an object in the detection area based on the detection result;
a learning data generation unit that generates learning data for a machine learning device by associating each of the plurality of images with the label generated based on the detection result when the image was captured;
a storage unit that stores the learning data;
has
The learning data generation device , wherein the label includes information identifying whether the object is a vehicle .
車両が停車するホームのホームドアに対して設定された検知エリアに対して、前記学習用データの前記画像を撮影した時と同様の位置関係に配置されて、前記検知エリアを撮影するカメラと、
前記カメラが撮影した画像を前記機械学習器に入力し、前記機械学習器の出力に基づいて、前記検知エリア内における物体の有無を判定する判定部と、
を有する物体検知装置。 A learning model that learns the relationship between each of the plurality of images and the labels associated with the images using the learning data generated by the learning data generation device according to claim 1. a machine learner;
a camera that is arranged in the same positional relationship as when the image of the learning data was captured with respect to a detection area set for the platform door of the platform where the vehicle stops, and captures the detection area;
a determination unit that inputs an image captured by the camera to the machine learning device and determines whether an object exists in the detection area based on the output of the machine learning device;
An object detection device having
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