JP7354344B2 - Image analysis device, image analysis method, and program - Google Patents
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Description
特許法第30条第2項適用 公開日 平成30年7月16日 発表会名 第27回国際人口知能会議、第23回 欧州人工知能会議(IJCAI―ECAI2018) メイントラック2日目 発表会場 ストックホルム会議場(The Stockholm Convention Center)(Massvagen 1,Stockholm,Sweden) ウェブサイトの掲載日 平成30年7月16日 ウェブサイトのアドレス(https://www.ijcai-18.org/)(http://static.ijcai.org/2018-Program.html)(https://www.ijcai.org/proceedings/2018/0214.pdf)Application of Article 30,
本発明は、画像解析装置、画像解析方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an image analysis device, an image analysis method, and a program.
従来、人物を撮像した画像の特徴(例えば、発話前に確認される癖や表情)と、その特徴が確認された際に発話する確率とを学習した学習結果に基づいて、発話者が実際に話す前に発話者を予測することで、TV会議システムなどでマイク、カメラ等の円滑なスイッチングを実現する技術が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, based on the learning results of learning the characteristics of an image of a person (for example, the mannerisms and facial expressions seen before speaking) and the probability of speaking when those characteristics are confirmed, 2. Description of the Related Art There is a known technology that achieves smooth switching of microphones, cameras, etc. in TV conference systems and the like by predicting the speaker before speaking (see Patent Document 1).
また、画像に映る人物の目線を検出する技術が知られている(非特許文献1参照)。 Furthermore, a technique for detecting the line of sight of a person appearing in an image is known (see Non-Patent Document 1).
しかしながら、従来の技術では人物を撮像した画像から、発話者と発話相手とを推測するには至っていなかった。 However, with conventional techniques, it has not been possible to infer the speaker and the other party from an image of a person.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、画像に含まれる発話者と発話内容とに基づいて、発話相手を適切に推測することができる画像解析装置、画像解析方法、およびプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides an image analysis device, an image analysis method, and an image analysis device that can appropriately infer the person to whom the utterance is based based on the utterer and the utterance content included in the image. One of the purposes is to provide programs and programs.
本発明の一態様の画像解析装置は、画像に含まれる発話者の視線の先の位置を推定する視線先位置推定部と、推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話者が発話する対象の発話相手を推定する発話相手推測部と、を備え、前記視線先位置推定部は、前記画像内の前記発話者の映り込む部分を除いた画像全体から物標を検出し、前記画像内での前記発話者の頭の位置および瞳の位置の少なくとも一方を検出し、検出された前記物標と、前記頭の位置および瞳の位置の少なくとも一方とに基づいて、前記発話者の視線の先の位置を推定する、画像解析装置である。 An image analysis device according to one aspect of the present invention includes a line-of-sight position estimating unit that estimates a line-of-sight position of a speaker included in an image; a speech partner estimating section that estimates the speech partner of the speech target, and the line-of-sight position estimating section detects a target from the entire image excluding the part where the speaker is reflected in the image, At least one of the speaker's head position and pupil position in the image is detected, and based on the detected target and at least one of the head position and pupil position, the speaker's This is an image analysis device that estimates the position ahead of the line of sight.
本発明の一態様によれば、画像の被写体である発話者と発話内容とに基づいて、発話相手を適切に推測することができる画像解析装置、画像解析方法、およびプログラムを提供することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to provide an image analysis device, an image analysis method, and a program that can appropriately infer the speaking partner based on the speaker who is the subject of the image and the content of the utterance. .
以下、図面を参照し、本発明の画像解析装置、画像解析方法、およびプログラムの実施形態について説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an image analysis device, an image analysis method, and a program according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[概要]
画像解析装置は、一以上のプロセッサにより実現される。画像解析装置は、1以上の人物が撮像された1以上の画像と、その画像における発話者および発話内容を取得し、その取得した情報に基づいて、発話相手(発話者が話しかけている相手)を推測する。なお、画像は動画であってもよい。また、画像には、撮像日時情報や地理情報等が付随していてもよい。
[overview]
The image analysis device is realized by one or more processors. The image analysis device acquires one or more images in which one or more people are captured, the speaker and the content of the utterance in the image, and based on the acquired information, determines the utterance partner (the person the speaker is talking to). guess. Note that the image may be a video. Furthermore, the image may be accompanied by imaging date and time information, geographic information, and the like.
画像解析装置は、画像の特徴、発話者の特徴、および発話内容に基づいて、発話相手を推測する。発話相手は、画像に撮像された人物であってもよいし、画像に含まれない人物(例えば、画像を撮像した人物や、画像から想定される実空間に存在する人物)であってもよい。これによって、画像解析装置は、人物を撮像した画像から発話者と発話相手とを推測することができる。 The image analysis device estimates the speaker based on the characteristics of the image, the characteristics of the speaker, and the content of the utterance. The speaking partner may be the person captured in the image, or may be a person not included in the image (for example, the person who captured the image or the person existing in the real space assumed from the image). . This allows the image analysis device to infer the speaker and the other party from the image of the person.
<第1実施形態>
[全体構成]
図1は、第1実施形態の画像解析装置100の使用環境および構成の一例を示す図である。画像解析装置100は、ネットワークNWを介して依頼元端末200と通信する。ネットワークNWは、例えば、インターネット、WAN(Wide Area Network)、LAN(Local Area Network)、プロバイダ端末、無線通信網、無線基地局、専用回線などを含む。依頼元端末200は、例えば、通信機能などを有するコンピュータ装置である。通信機能は、NIC(Network Interface Card)などのネットワークカード、無線通信モジュールなどにより実現される。
<First embodiment>
[overall structure]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the usage environment and configuration of an
画像解析装置100は、例えば、取得部110と、特徴量導出部120と、発話者推定部130と、発話内容推測部140と、発話相手推測部150と、出力部160と、記憶部170とを備える。これらの構成要素は、例えば、CPU(Central Processing Unit)などのハードウェアプロセッサがプログラム(ソフトウェア)を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、GPU(Graphics Processing Unit)などのハードウェア(回路部;circuitryを含む)によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
取得部110は、1以上の人物が含まれる1以上の画像を、依頼元端末200から取得する。取得部110は、取得した画像を特徴量導出部120に出力する。以下、画像は人物を撮像したものとする。
The
特徴量導出部120は、画像の特徴量を導出する。特徴量とは、画像を解析することにより算出される数値(ベクトルや行列を含む)その他のデジタルデータである。画像の特徴量は、例えば、輝度、色、明度分布、彩度、色比率、人物の顔の各パーツ(目、鼻、口、眉、顎、髪など)の形状やサイズなどである。なお、特徴量導出部120は、画像に撮像された人物の属性を識別して、その人物の特徴量を導出してもよい。人物の属性とは、例えば、人物の年齢、性別、職業、パターン化された表情(怒り顔、笑顔など)である。また、取得部110が取得した画像が複数枚の連続した画像である場合や、動画である場合、人物の特徴量には、人物の基準位置(頭部あるいは体の重心など)の移動ベクトル、人物の形態変化(例えば、表情の変化や身振り)や、画像に音声が対応付けられている場合には音声に基づく特徴量(例えば、声の大きさ、高さ、抑揚等)が含まれてもよい。
The feature
なお、特徴量導出部120は、導出した特徴量に基づいて、画像から連想される場面タイトルを特徴量として導出してもよい。場面タイトルとは、画像を端的に説明するものであり、例えば、「学校」、「オフィス」のように場所を示したり、「上司と部下」、「教員と生徒」のように画像に撮像された人物の関係を示したりするものである。特徴量導出部120は、導出した特徴量を発話者推定部130、視線先位置推定部132および発話内容推測部140に出力する。
Note that the feature
発話者推定部130は、特徴量導出部120により出力された特徴量に基づいて、画像における発話者を推定する。発話者推定部130は、例えば、画像に撮像された人物が1名である場合には、その人物を発話者として発話内容を推定する。また、発話者推定部130は、例えば、画像に撮像された人物が2名以上である場合には、人物のうち、視線の先の位置(その位置にある人物)に基づいて、発話者を推定する。また、発話者推定部130は、例えば、撮像された他の人物が口を閉じている中で、1名だけ口を開けている場合、その口を開けている人物を発話者であると推定する。
The
発話者推定部130は、例えば、視線先位置推定部132を備える。視線先位置推定部132は、特徴量導出部120により出力された特徴量と、発話者推定部130により推定された発話者とに基づいて、発話者の視線の先の位置(視線先位置)を推定する。視線先位置推定部132が推定する視線先位置は、画像平面上の位置でもよいし、画像から想定される実空間上の位置でもよい。
The
なお、視線先位置推定部132は、画像から人物を検出した場合であっても、その人物の瞳の一部または全部が確認できない場合(例えば、画像に映るのが人物の後ろ姿である場合や、画像に映る人物が項垂れていて顔が映り込んでない場合等)、視線を推定しないものとしてよい。視線先位置推定部132による視線先位置推定方法については後述する。視線先位置推定部132は、推定した視線先位置情報を発話内容推測部140に出力する。
Note that even if the line-of-sight
発話内容推測部140は、特徴量導出部120により出力された特徴量、発話者推定部130により推定された発話者、および視線先位置推定部132により推定された人物の視線先位置に基づいて、発話者の発話内容を推測する。発話内容には、話題に挙がる目的語や、話題の方向性(例えば、ポジティブな内容か、ネガティブな内容か)の情報が含まれる。
The utterance
発話内容推測部140は、推測した発話者および発話内容を発話相手推測部150および出力部160に出力する。
Utterance
発話相手推測部150は、発話内容推測部140により出力された発話内容が誰に対するものであるかを推測する。発話相手推測部150は、画像に撮像された人物が2名である場合、発話者でない人物を発話相手であると推測する。発話相手推測部150は、画像に撮像された人物が3名以上である場合、例えば、発話者の視線に基づいて発話相手を推測する。発話相手推測部150は、画像に撮像された人物が1名である場合、例えば、特徴量導出部120により導出された場面タイトルに基づいて発話相手を推測する。発話相手推測部150は、推測した発話相手を出力部160に出力する。
The utterance
出力部160は、発話内容推測部140により出力された発話内容、および発話相手推測部150により出力された発話相手を図1に示す依頼元端末200に出力する。
The
記憶部170は、発話推測情報171を記憶する。発話推測情報171とは、発話内容推測部140により参照され、発話内容の参考情報として用いられる文章情報、および発話内容の文脈に関する情報を含むものである。
The
発話内容推測部140は、推測結果を発話推測情報171として記憶させることで、発話内容推測部140による推測結果を学習させてもよい。また、発話推測情報171には、特徴量導出部120により導出される場面タイトルが含まれていてもよい。また、発話内容推測部140は、発話推測情報171として、図1に示すネットワークNWを介して、発話内容の参考情報として用いられる文章情報や、発話内容の文脈に関する情報を他の情報源を学習させてもよい。
The utterance
[視線推定]
図2は、視線先位置推定部132の視線先位置推定方法について説明する図である。図3に示す視線先位置推定方法は、例えば、以下の4段階の手順により実現される。なお、下記の手順(a)と手順(b)は並行して行われてもよいし、いずれか一方の処理の終了後に他方の処理が実施されてもよい。
(a)物標検出
(b)被写体人物頭部・瞳位置分析
(c)視線演算
(d)視線先位置(グリッド)推定
[Gaze estimation]
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of estimating the line-of-sight position by the line-of-sight
(a) Target object detection (b) Subject head and pupil position analysis (c) Line of sight calculation (d) Line of sight position (grid) estimation
以下、(a)~(d)の各手順について説明する。 Each of the steps (a) to (d) will be explained below.
(a)物標検出
視線先位置推定部132は、被写体の人物、および被写体の人物の視線の先に当たる物標の候補を、画像(以下、画像xi)内の視線先位置推定対象である被写体の人物の映り込む部分を除いた画像全体から検出する。物標とは、視線を誘引される可能性がある物体・人物・生物等の対象物をいう。
(a) Target Detection The line-of-sight
物標の検出は、例えば、VGGNet等の畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network;CNN)などを利用した導出器1によって実現される。導出器1は、予め機械学習によって生成されたものである。視線先位置推定部132は、画像xiからサイズD×Dの顕著性マップS(xi)を導出する。
Detection of the target object is realized by a
(b)被写体人物頭部・瞳位置分析
視線先位置推定部132は、被写体の人物の顔の向きや瞳の位置に基づいて、視線の方向を推定する。視線先位置推定部132は、視線の方向の推定のため、畳み込みニューラルネットワークなどを利用した導出器2を用いて、画像xiから顕著性マップS(xi)とは別の空間マップである、サイズD×Dの視線マスクマップG(xh,xp)を導出する。導出器2は、導出器1と同様に、予め機械学習によって生成されたものである。xpは、画像xi内での被写体の人物の頭の位置または瞳の位置を示すパラメータ(例えば、座標)である。またxhは、xpの導出によって得られた画像xi内での被写体の人物の頭の位置、または瞳の位置を拡大処理した際の拡大程度を表す画像パラメータである。
(b) Analysis of the head and pupil positions of the subject The line-of-sight
(c)視線演算
視線先位置推定部132は、手順(a)の物標の検出結果である顕著性マップS(xi)、および(b)の視線の方向の分析結果である視線マスクマップG(xh,xp)に基づいて、被写体の人物の方向を演算し、被写体の視線先位置を推定する。ここで、被写体の人物が複数存在する場合には、瞳の位置が推定できるすべての人物の視線先位置を推定してもよいし、発話者推定部130がすでに発話者を推定している場合にはその人物の視線先位置を推定してもよい。
(c) Line-of-sight calculation The line-of-sight
視線先位置推定部132は、例えば、VGGNetを利用して下記の式(1)のように、顕著性マップS(xi)と視線マスクマップG(xh,xp)との要素ごとの積(element-wise product)を演算することによって、被写体の視線先位置y(ハット)(式(1)の左辺)を演算する。
For example, the line-of-sight
なお、式(1)の右辺のF()は、顕著性マップS(xi)と視線マスクマップG(xh,xp)との要素ごとの積から、畳み込みニューラルネットワークにおけるFC層(Fully Connected Layer;最終的な判定を行う層)のパラメータを予め導出しておくための関数である。 Note that F() on the right side of equation (1) is calculated from the element-by-element product of the saliency map S(x i ) and the gaze mask map G(x h , x p ), and is calculated from the FC layer (Fully This is a function for deriving the parameters of the Connected Layer (layer that makes final decisions) in advance.
(d)視線先位置(グリッド)推定
視線先位置推定部132は、手順(c)の演算結果に基づいて、被写体の人物の視線先位置y(ハット)を推定する。視線先位置推定部132は、被写体の人物の視線先位置y(ハット)の推定のため、視線マスクマップG(xh,xp)のみを用いてもよいし、視線マスクマップG(xh,xp)の導出とは異なる演算モデルを用いて演算を実施し、複数の演算結果を統合することで被写体の人物の視線先位置である領域(グリッド)を推定してもよい。
(d) Estimation of line-of-sight position (grid) The line-of-sight
また、視線先位置推定部132は、被写体の人物の顔を正面から撮像し、その人物がカメラの方を向いている場合(いわゆるカメラ目線である場合)には、「視線の先の位置は撮像者である」と推定してもよい。また、視線先位置推定部132は、被写体の人物の顔を認識した場合であり、その人物が虚空に目線を向けている場合には、何も見ていないものとしてもよいし、画像外の不特定の人物に対する目線であるものとしてもよい。
Further, the line-of-sight
図3は、視線先位置推定部132により視線先位置が推定された結果の一例を示す図である。例えば、視線先位置推定部132は、図3の右側の人物の視線先位置を推定し、どの人物に対して視線先位置を推定したかの推定結果を顔の上の丸印で示す。なお、画像解析装置100は、視線先位置推定部132によって視線先位置を推定した右の人物を、発話者であるものとして、発話内容の推測を行う。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the result of estimating the line-of-sight position by the line-of-sight
視線先位置推定部132による視線先位置推定処理は、下記の式(2)~(5)により示すことができる。
The line-of-sight position estimation process by the line-of-sight
式(2)において、aは受信者区分(addressee class;発話者の視線の先が画像xi内の物標であるか、撮像者であるか、それ以外であるかを示す分類区分)を示し、I1は顕著性マップS(xi)によって得られる特徴量を示し、I2は視線マスクマップG(xh,xp)によって得られる発話者特徴量を示し、θはLSTM言語モデルp(a|I1,I2,S1,…,ST)におけるモデルパラメータを示す。発話内容を構成する単語S1‐STはベクトル値によって示される。単語S1‐STは予め用意された多数の候補から抽出されたものである。また、argmaxは対象項を最大にするパラメータを求める関数であり、p()は視線先位置推定モデルを示す式であり、1以上のモダリティストリームを含むものである。モダリティストリームとは、話している内容に対する話し手の判断や感じ方を表す言語表現モデルの構成要素の一部のことである。モダリティストリームとは、例えば、saliency-estimation-feature stream、speaker-appearance-feature stream、utterance-based- feature streamと称されるものである。発話内容推測部140は、例えば、発話者の表情や仕草に応じて発話内容に反映する単語S1‐STの抽出方法を選択したり、抽出元となる単語群を発話推測情報171から選択したりする。θ*はp()を最大にするパラメータθを示す。また、Tは発話内容の単語の数を示す正の整数である。発話内容推測部140は、式(2)に示す関係をモデル化するため、例えば、式(3)~(5)を用いて、モダリティストリーム毎に1つずつモデル化する。
In equation (2), a is the addressee class; a classification class that indicates whether the speaker's line of sight is a target in the image x i , the photographer, or something else. , I 1 indicates the feature amount obtained by the saliency map S (x i ), I 2 indicates the speaker feature amount obtained from the gaze mask map G (x h , x p ), and θ is the LSTM language model The model parameters in p(a|I 1 , I 2 , S 1 , ..., S T ) are shown. Words S 1 -S T forming the utterance content are indicated by vector values. The words S 1 -S T are extracted from a large number of candidates prepared in advance. Further, argmax is a function for determining a parameter that maximizes the target term, and p() is an expression indicating a line-of-sight position estimation model, which includes one or more modality streams. A modality stream is a component of a language expression model that expresses the speaker's judgment and feelings about the content being spoken. The modality stream is, for example, what is called a saliency-estimation-feature stream, a speaker-appearance-feature stream, or an utterance-based-feature stream. The utterance
式(3)~(5)において、W1およびW2はネットワークパラメータであり、b1およびb2はバイアス値であり、ReLU(Rectified Linear Unit)は、正規化線形関数であり、concatは、結合関数である。発話内容推測部140は、顕著性マップS(xi)を式(3)で、視線マスクマップG(xh,xp)を式(4)で処理し、その処理結果を式(5)で統合する。式(5)のconcatは、ベクトルを結合する関数である、concatenate関数を示す。
In equations (3) to (5), W 1 and W 2 are network parameters, b 1 and b 2 are bias values, ReLU (Rectified Linear Unit) is a normalized linear function, and concat is It is a combination function. The utterance
[発話内容推測]
発話内容推測部140による発話内容の推測処理は、例えば、以下の2段階の手順により実現される。
(e)画像全体分析
(f)発話内容推測
[Utterance content estimation]
The utterance content estimation process by the utterance
(e) Whole image analysis (f) Utterance content estimation
以下、(e)~(f)の各手順について説明する。 Each of the steps (e) to (f) will be explained below.
(e)画像全体分析
発話内容推測部140は、例えば、画像xiに映り込む人物、物標、背景等の物標を分析する。発話内容推測部140は、特徴量導出部120の導出結果を用いて物標を分析してもよい。
(e) Whole image analysis The utterance
発話内容推測部140は、例えば、発話者推定部130によって画像xiに映り込む人物から発話者を推測された結果に基づいて、画像xiにおいてその発話者の映り込む部分を分析する。なお、発話内容推測部140は、発話内容の予測に視線先位置推定部132による視線先位置の推定結果の一部または全部を用いてもよいし、依頼元端末200による視線の入力を取得した結果を用いてもよい。
The utterance
(f)発話内容推測
発話内容推測部140は、例えば、手順(e)で分析された物標を示す単語や、それらから連想される単語に基づいて、発話者の発話しそうな文章を構成することで、発話者の発話内容を推測する。
(f) Utterance content estimation The utterance
発話内容推測部140による発話内容推測は、例えば、LSTM(Long short-term memory)言語モデルにより実現される。LSTM言語モデルとは、学習内容を長期的に活用する再帰型ニューラルネットワーク(RNN)により実現されるモデルであり、例えば、演算過程が累積記憶して以後の計算に用いられる。LSTM言語モデルを用いて処理を行う方法は、イメージ・キャプショニング(Image Captioning;画像説明文自動生成)方法と称される場合がある。なお、LSTM言語モデルは、注意モデル(Attention Model;例えば、発話者や発話者の視線を示す画像xiの一部分に注目を向けさせる補完情報)で拡張されてもよい。
The utterance content estimation by the utterance
図4は、発話内容推測部140によって推測された発話内容の構成を示す図である。発話内容推測部140は、例えば、図3に示す画像xiから、2名の人物が船上にいる様子であり、出航準備中であるものとして、“Are you ready for leave port?”という発話内容を推測するものとして、その推測方法を説明する。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the utterance content estimated by the utterance
例えば、図4の上図に示す一般的なニューラルネットワーク言語モデルに基づいて文章が構成される場合、文章を構成する第4単語S4(文頭から4つ目の単語)の“for”を導出する過程において、入力データとして第4単語の直前に用いられる第3単語S3(文頭から3つ目の単語)の“ready”のみが用いられる。 For example, when a sentence is constructed based on the general neural network language model shown in the upper part of Figure 4, the fourth word S 4 (fourth word from the beginning of the sentence) that forms the sentence is derived. In the process, only the third word S 3 (the third word from the beginning of the sentence) "ready" used immediately before the fourth word is used as input data.
一方、図4の下図に示すLSTM言語モデルに基づいて文章が構成される場合、文章を構成する第4単語を導出する過程において、第1単語~第3単語(“Are you ready”)を入力データとして、第4単語が導出される。したがって、LSTM言語モデルは、連続する言葉の並びに基づいて次に出現させる言葉を推測することができ、単語や文の並びの妥当性を高めることができる。 On the other hand, when a sentence is constructed based on the LSTM language model shown in the lower part of Figure 4, the first to third words (“Are you ready”) are input in the process of deriving the fourth word that makes up the sentence. The fourth word is derived as data. Therefore, the LSTM language model can infer the next word to appear based on the sequence of consecutive words, and can improve the validity of the sequence of words and sentences.
発話内容推測部140による発話内容推測処理は、例えば、下記の式(6)~(8)により示すことができる。
The utterance content estimation process by the utterance
式(6)において、tは時間であり、xtは時間tにおけるインプット情報(すなわち、視線先位置推定部132による視線先位置推定結果や単語St)であり、utは時間tにおける組み込みベクトルであり、ht-1は時間t-1における隠れ状態を示す。式(6)の右辺は、utおよびht-1をLSTM言語モデルにて演算することを示す。式(8)の右辺は、ネットワークパラメータWfuとインプット情報xfuの積にバイアス値bfuを加算するソフトマックス関数を示す。ソフトマックス関数は、下記の式(9)の演算を行うものである。式(9)において、vはベクトルである。
In Equation (6), t is time, x t is the input information at time t (i.e., the gaze destination position estimation result by the gaze destination
[発話相手推測]
発話相手推測部150は、例えば、視線先位置推定部132によって発話者の視線先位置が推定されていない場合、発話内容推測部140により推測された発話内容に基づいて、発話相手を推測する。
[Guess who is speaking]
For example, when the line-of-sight position of the speaker has not been estimated by the line-of-sight
発話相手推測部150による発話相手の推測は、下記の数式(10)~(15)により示すことができる。
The estimation of the speaking partner by the speaking
式(14)および式(15)は、LSTM言語モデルのステータスctおよびhtを導出する式である。式(14)において、itは入力ゲート(Input gate)であり、gtは入力調整ゲート(input modulation gate)であり、otは出力ゲート(Output gate)であり、ftは忘却ゲート(forgetting gate)である。また、式(10)~(12)のシグモイド関数σ()は、σ(x)=(1+e―x)-1の関係を示す。また、式(13)および(15)のφ()は、複素数の双曲線関数(hyperbolic tangent function)を示すものであり、φ(x)=(ex-e―x)/(ex+e―x)の関係を示す。式(14)および式(15)の右辺の丸内に黒丸を収めた記号は、2つのベクトル値の要素ごとの積(あだマール積)を示す。 Equations (14) and (15) are equations for deriving the status c t and h t of the LSTM language model. In equation (14), it is an input gate, gt is an input modulation gate, ot is an output gate, and ft is a forgetting gate ( forgetting gate). Further, the sigmoid function σ() in equations (10) to (12) shows the relationship σ(x)=(1+e −x ) −1 . Furthermore, φ() in equations (13) and (15) indicates a hyperbolic tangent function of a complex number, and φ(x)=(e x −e −x )/(e x +e − x ). The symbol containing a black circle within a circle on the right side of Equation (14) and Equation (15) indicates the product of two vector values for each element (Adamar product).
なお、発話相手推測部150は、視線先位置推定部132によって発話者の視線先位置が推定されている場合、その推定結果に基づいて発話相手を推測してもよい。例えば、発話相手推測部150は、視線先位置推定部132によって発話者の視線先位置が推定されており、画像xiにおいて発話者の視線の先に当たる位置に人物が映り込む場合、発話者の視線先位置の人物を発話相手である可能性が高いものとして推測する。また、例えば、発話相手推測部150は、視線先位置推定部132によって発話者の視線先位置が推定されており、画像xiにおいて発話者の視線先位置に人物が映り込み、その人物の視線が発話者の方向に向けられている場合(図4のように、人物同士の目が合っている場合)、発話者の視線先位置の人物を発話相手であると推測する。
Note that if the line-of-sight position of the speaker has been estimated by the line-of-sight
また、発話相手推測部150は、発話相手の推測結果と、視線先位置推定部132によって発話者の視線先位置の物標とを照合することで、発話相手の推測精度を検証してもよい。発話相手推測部150は、例えば、発話相手の推測結果と、視線先位置推定部132によって発話者の視線の先の物標とがアンマッチである場合に、発話内容推測部140に処理を戻し、発話内容推測を再実施してもよい。
Furthermore, the speech
図5は、視線先位置推定部132、および発話内容推測部140による処理の流れを模式的に示す図である。なお、図5の上部分は図2に示した視線先位置推定処理の詳細を示すものである。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the flow of processing by the line-of-sight
視線先位置推定部132は、画像xi全体および、視線先位置推定部132により視線先位置が推定された発話者の頭部または瞳の位置の情報を、それぞれVGGNet等の畳み込みニューラルネットワークを利用した機械学習による演算結果を結合することにより視線推定を行う。次に、発話内容推測部140は、LSTM言語モデルを用いて発話内容を推測する。画像解析装置100は、これらの演算結果を統合し、依頼元端末200に出力する。
The line-of-sight
[処理フロー]
図6は、画像解析装置100による推測処理の流れの一例を示すフローチャートである。まず、取得部110は、依頼元端末200より画像xiを取得し、特徴量導出部120に出力する(S100)。次に、特徴量導出部120は、画像xiの特徴量を導出する(S102)。次に、視線先位置推定部132は、画像xiにおける発話者を推測し、発話者の視線先位置を推定する(S104)。次に、発話内容推測部140は、発話内容を推測する(S106)。次に、発話相手推測部150は、発話相手を推測する(S108)。次に、出力部160は、推測結果を依頼元端末200に出力する(S110)。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。
[Processing flow]
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the flow of estimation processing by the
以上説明したように、画像解析装置100は、発話者の映り込む画像xiを取得する取得部110と、画像xiに映り込む発話者の視線の先の位置を推定する視線先位置推定部132と、画像xiおよび推定された視線の先の位置に基づいて、発話者の発話内容を推測する発話内容推測部140とを備えることにより、画像xiから発話者および発話者の発話内容を適切に推測することができる。
As described above, the
また、画像解析装置100は、発話者の映り込む画像xiを取得する取得部110と、画像xiおよび発話内容推測部140による発話内容の予測結果に基づいて、発話者が発話する対象の発話相手を推定する発話相手推測部150とを備えることにより、画像xiと発話者の発話内容から発話相手を適切に推測することができる。
The
<第2実施形態>
図7は、第2の実施形態の画像解析装置100Aの概要図である。画像解析装置100Aは、第1の実施形態の画像解析装置100と比較して、関連挙動推測部180をさらに備える点が異なる。したがって、以下では関連挙動推測部180を中心に説明する。
<Second embodiment>
FIG. 7 is a schematic diagram of an
関連挙動推測部180は、視線先位置推定部132による視線先位置推定結果、および発話内容推測部140、および発話相手推測部150の推測結果に基づいて、発話者と発話相手の発話に伴う挙動を推測する。発話に伴う挙動には、例えば、頷く、手を振る、拍手する等のジェスチャや、微笑む、睨む等の表情の変化、その場を立ち去る、振り向く、座り直す等の発話者または発話相手の移動を含む。
The related
人間のリアクションは必ずしも言語コミュニケーションに限定されるものでないことから、発話内容推測部140による発話推測が困難である場面においても関連挙動推測部180が発話者の挙動を推測することにより、画像xiから、より自然な状況や、その場のコミュニケーションを推測することができる。
Since human reactions are not necessarily limited to verbal communication, the related
[処理フロー]
図8は、画像解析装置100Aによる推測処理の流れの一例を示す図である。図8に示すフローチャートは、図6のフローチャートにS112が追加されたものである。したがって、以下ではS112について説明する。
[Processing flow]
FIG. 8 is a diagram showing an example of the flow of estimation processing by the
S108の処理の後、関連挙動推測部180は、発話者の発話に伴う挙動を推測し(S112)、S110に処理を進める。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。
After the process of S108, the related
なお、上述の画像解析装置100および100Aにおいて、視線先位置推定部132による視線先の位置の検出、および発話内容推測部140による発話内容の推測は省略されてもよい。その場合、視線先位置推定部132による視線先の位置の代替として、取得部110が依頼元端末200を介してユーザによる視線検出結果の入力(文字情報でもよいし、画像に視線を示す印を付与してもよい)や、発言内容の入力(文字情報でもよいし、音声データでもよい)を取得してもよい。
Note that in the
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the mode for implementing the present invention has been described above using embodiments, the present invention is not limited to these embodiments in any way, and various modifications and substitutions can be made without departing from the gist of the present invention. can be added.
100、100A…画像解析装置、110…取得部、120…特徴量導出部、130…発話者推定部、132…視線先位置推定部、140…発話内容推測部、150…発話相手推測部、160…出力部、170…記憶部、171…発話推測情報、180…関連挙動推測部、200…依頼元端末 100, 100A...Image analysis device, 110...Acquisition unit, 120...Feature derivation unit, 130...Speaker estimation unit, 132...Gaze position estimation unit, 140...Utterance content estimation unit, 150...Speech partner estimation unit, 160 ...Output section, 170...Storage section, 171...Utterance inference information, 180...Related behavior inference section, 200...Request source terminal
Claims (7)
推定された前記発話者の視線の先の位置を推定する視線先位置推定部と、
推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話者が発話する対象の発話相手を推測する発話相手推測部と、
を備え、
前記視線先位置推定部は、
前記画像内の前記発話者の映り込む部分を除いた画像全体から物標を検出し、
前記画像内での前記発話者の瞳の位置を検出し、
検出された前記物標と、前記瞳の位置とに基づいて、前記発話者の視線の先の位置を推定し、
前記発話相手推測部は、
検出された前記物標に1名の人物が含まれる場合、前記1名の人物を前記発話相手と推測し、
検出された前記物標に2名以上の人物が含まれる場合、推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話相手を推測し、
検出された前記物標に人物が含まれない場合、前記画像の撮像者または前記画像に含まれず且つ前記画像から想定される実空間に存在する人物を、前記発話相手と推測する、
画像解析装置。 a speaker estimation unit that detects one or more persons included in the image and estimates that a person with an open mouth among the detected persons is the speaker;
a line-of-sight position estimating unit that estimates the estimated position of the speaker's line of sight;
a speech partner estimation unit that estimates a speech partner to whom the speaker is speaking based on the estimated position ahead of the line of sight;
Equipped with
The line-of-sight position estimating unit is
detecting a target from the entire image excluding the part where the speaker is reflected in the image;
detecting the position of the speaker's eyes within the image;
Estimating the position ahead of the speaker's line of sight based on the detected target and the position of the pupil ,
The speech partner estimation unit is
If one person is included in the detected target, the one person is inferred to be the utterance partner;
If the detected target includes two or more people, inferring the speaking partner based on the estimated position ahead of the line of sight;
If the detected target does not include a person, the person who took the image or a person who is not included in the image and who exists in the real space assumed from the image is presumed to be the utterance partner;
Image analysis device.
請求項1に記載の画像解析装置。 The line-of-sight position estimating unit derives a saliency map indicating a detection result of the target in the image using a first derivator using a convolutional neural network.
The image analysis device according to claim 1.
請求項2に記載の画像解析装置。 The line-of-sight position estimating unit derives a line-of-sight mask map, which is a spatial map different from the saliency map in the image, using a second derivator that uses a convolutional neural network.
The image analysis device according to claim 2.
請求項3に記載の画像解析装置。 The line-of-sight position estimating unit estimates the position of the speaker's line-of-sight by calculating the product of the saliency map and the line-of-sight mask map for each element.
The image analysis device according to claim 3.
請求項1から4の何れか一項に記載の画像解析装置。 The speaking partner inferring unit estimates the person as the speaking partner when a person is reflected in the image at a position ahead of the estimated line of sight of the speaking person.
An image analysis device according to any one of claims 1 to 4.
画像に含まれる1以上の人物を検出し、検出された人物の内で、口を開けている人物を発話者であると推定し、
推定された前記発話者の視線の先の位置を推定し、
推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話者が発話する対象の発話相手を推測する、
画像解析方法であって、
前記画像内の前記発話者の映り込む部分を除いた画像全体から物標を検出し、
前記画像内での前記発話者の瞳の位置を検出し、
検出された前記物標と、前記瞳の位置とに基づいて、前記発話者の視線の先の位置を推定し、
検出された前記物標に1名の人物が含まれる場合、前記1名の人物を前記発話相手と推測し、
検出された前記物標に2名以上の人物が含まれる場合、推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話相手を推測し、
検出された前記物標に人物が含まれない場合、前記画像の撮像者または前記画像に含まれず且つ前記画像から想定される実空間に存在する人物を、前記発話相手と推測する、
画像解析方法。 The computer is
Detecting one or more people included in the image, estimating that a person with an open mouth among the detected people is the speaker,
estimating the estimated position ahead of the speaker's line of sight;
Presuming a speaking partner to whom the speaker is speaking based on the estimated position ahead of the line of sight;
An image analysis method, comprising:
detecting a target from the entire image excluding the part where the speaker is reflected in the image;
detecting the position of the speaker's eyes within the image;
Estimating the position ahead of the speaker's line of sight based on the detected target and the position of the pupil ,
If one person is included in the detected target, the one person is inferred to be the utterance partner;
When the detected target includes two or more people, inferring the speaking partner based on the estimated position ahead of the line of sight;
If the detected target does not include a person, the person who took the image or a person who is not included in the image and exists in the real space assumed from the image is inferred to be the utterance partner;
Image analysis method.
画像に含まれる1以上の人物を検出させ、検出された人物の内で、口を開けている人物を発話者であると推定させ、
推定された前記発話者の視線の先の位置を推定させ、
推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話者が発話する対象の発話相手を推測させる、
プログラムであって、
前記画像内の前記発話者の映り込む部分を除いた画像全体から物標を検出させ、
前記画像内での前記発話者の瞳の位置を検出させ、
検出された前記物標と、前記瞳の位置とに基づいて、前記発話者の視線の先の位置を推定させ、
検出された前記物標に1名の人物が含まれる場合、前記1名の人物を前記発話相手と推測させ、
検出された前記物標に2名以上の人物が含まれる場合、推定された前記視線の先の位置に基づいて、前記発話相手を推測させ、
検出された前記物標に人物が含まれない場合、前記画像の撮像者または前記画像に含まれず且つ前記画像から想定される実空間に存在する人物を、前記発話相手と推測させる、
プログラム。 to the computer,
detecting one or more people included in the image, and estimating that a person with an open mouth among the detected people is the speaker;
estimating the estimated position ahead of the speaker's line of sight;
Based on the estimated position ahead of the line of sight, the person to whom the speaker is speaking is inferred ;
A program,
Detecting a target from the entire image excluding the part where the speaker is reflected in the image,
detecting the position of the speaker's eyes within the image;
Estimating the position ahead of the speaker's line of sight based on the detected target and the position of the pupil;
If one person is included in the detected target, the one person is inferred to be the utterance partner;
When the detected target includes two or more people, the speaker is inferred based on the estimated position ahead of the line of sight;
If the detected target does not include a person, the person who took the image or a person who is not included in the image and exists in the real space assumed from the image is presumed to be the utterance partner;
program.
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