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JP7502055B2 - Image processing device, image processing method and program - Google Patents
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JP7502055B2 - Image processing device, image processing method and program - Google Patents

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JP7502055B2 JP2020048008A JP2020048008A JP7502055B2 JP 7502055 B2 JP7502055 B2 JP 7502055B2 JP 2020048008 A JP2020048008 A JP 2020048008A JP 2020048008 A JP2020048008 A JP 2020048008A JP 7502055 B2 JP7502055 B2 JP 7502055B2
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Description

本発明は、画像処理装置、画像処理方法およびプログラムに関し、特に機械学習に用いる画像データを効率よく作成するための技術に関する。 The present invention relates to an image processing device, an image processing method, and a program, and in particular to a technology for efficiently creating image data to be used in machine learning.

画像処理技術の1つにセグメンテーションがある。セグメンテーションとは、画像内の注目領域と注目領域以外の領域を区別する処理のことであり、領域抽出、領域分割、画像分割とも呼ばれる。セグメンテーションに関連する種々の手法が提案されているが、近年では機械学習に基づく手法が注目されている。 Segmentation is one of the image processing techniques. Segmentation is the process of distinguishing between areas of interest and non-interest areas in an image, and is also called region extraction, region division, or image division. Various methods related to segmentation have been proposed, but in recent years, methods based on machine learning have been attracting attention.

機械学習に基づく手法による注目領域の区別の精度は、学習データに用いる画像の数にも依存するため、できるだけ多くの画像を学習データとして準備することが望ましい。しかしながら、学習データに含まれる正解データとしての正解画像の作成は労力を要する作業であるため、正解画像を効率的に作成する技術が求められる。そこで、例えば特許文献1では、手動もしくは自動で正解画像を作成した後、作成した正解画像を基に、より精度の高い正解画像を作成する技術が開示されている。 The accuracy of distinguishing regions of interest using machine learning-based techniques also depends on the number of images used in the training data, so it is desirable to prepare as many images as possible as training data. However, creating correct images as correct data to be included in the training data is a labor-intensive task, so there is a demand for technology to efficiently create correct images. Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a technology in which correct images are created manually or automatically, and then more accurate correct images are created based on the created correct images.

特開2019-101535号公報JP 2019-101535 A

しかしながら、上記の技術において、正解画像の作成には、画像の各画素に対して注目領域であるか否かのラベルを手動で付す必要があるため、正解画像の作成者に対する作業負荷の増大が無視できない。 However, in the above technology, creating a correct answer image requires manually labeling each pixel in the image as being an area of interest or not, which increases the workload of the person creating the correct answer image to a significant extent.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、画像内の領域を識別するための学習における精度の高い正解画像を、作業負荷を抑えつつ作成することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a technology that can create highly accurate correct images in learning to identify areas within an image while reducing the workload.

本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出部と、
前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成部と、
前記ターゲット画像と前記正解画像との組を教師データに追加する教師データ追加部と、
前記教師データに含まれる前記正解画像内の前記学習領域を参照して前記識別器の学習を行う学習部と、
を備え
前記学習部は、重みを用いて前記ターゲット画像と前記正解画像とに関する損失関数の値を計算する
ことを特徴とする画像処理装置を含む。
また、本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を
第1の抽出領域として抽出し、前記第1の抽出領域の抽出に用いる画像処理とは異なる画像処理を実行して前記ターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する領域抽出部と、
前記第1の抽出領域と前記第2の抽出領域との比較に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことまたは注目領域であることを示す正解画像を生成する生成部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置を含む。
また、本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出部と、
前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成部と、
を備え、
前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域を連結した連結領域を作成し、作成した前記連結領域の面積を基に誤抽出した領域を特定し、前記誤抽出した領域を前記学習領域として特定する
ことを特徴とする画像処理装置を含む。
The present disclosure provides a region extraction unit that extracts, as an extraction region, a region that is identified as a region of interest from a target image using a classifier;
an area specifying unit that specifies a learning area to be used for learning the classifier based on the extracted area extracted by the area extracting unit;
a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area;
a teacher data adding unit that adds a pair of the target image and the correct image to teacher data;
a learning unit that learns the classifier by referring to the learning area in the correct image included in the training data;
Equipped with
The learning unit calculates a value of a loss function for the target image and the correct image using weights.
The image processing device includes:
The present disclosure also provides a region extraction unit that extracts a region identified as a region of interest from a target image using a classifier as a first extraction region, and extracts a second extraction region from the target image as a region of interest by performing image processing different from the image processing used to extract the first extraction region;
a region specifying unit that specifies a learning region to be used for learning the classifier based on a comparison between the first extracted region and the second extracted region;
a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area or is an attention area;
The image processing device includes:
The present disclosure also provides a method for extracting an area that is identified as an attention area from a target image using a classifier, as an extraction area;
an area specifying unit that specifies a learning area to be used for learning the classifier based on the extracted area extracted by the area extracting unit;
a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area;
Equipped with
The region identification unit creates a connected region by connecting the extracted regions extracted by the region extraction unit, identifies an erroneously extracted region based on an area of the created connected region, and identifies the erroneously extracted region as the learning region.
The image processing device includes:

さらに、本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出ステップと、
前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成ステップと、
前記ターゲット画像と前記正解画像との組を教師データに追加する教師データ追加ステップと、
前記教師データに含まれる前記正解画像内の前記学習領域を参照して前記識別器の学習を行う学習ステップと、
を含み、
前記学習ステップは、重みを用いて前記ターゲット画像と前記正解画像とに関する損失関数の値を計算する
ことを特徴とする画像処理方法を含む。
また、本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を第1の抽出領域として抽出し、前記第1の抽出領域の抽出に用いる画像処理とは異なる画像処理を実行して前記ターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する領域抽出ステップと、
前記第1の抽出領域と前記第2の抽出領域との比較に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことまたは注目領域であることを示す正解画像を生成する生成ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法を含む。
また、本開示は、識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を
抽出領域として抽出する領域抽出ステップと、
前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成ステップと、
を備え、
前記領域特定ステップは、前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域を連結した連結領域を作成し、作成した前記連結領域の面積を基に誤抽出した領域を特定し、前記誤抽出した領域を前記学習領域として特定する
ことを特徴とする画像処理方法を含む。
Further, the present disclosure provides a method for extracting a region identified as a region of interest from a target image using a classifier as an extracted region;
a region specifying step of specifying a learning region to be used for learning the classifier based on the extracted region extracted by the region extracting step;
a generation step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification step is not an area of interest;
a teacher data adding step of adding a pair of the target image and the correct image to teacher data;
a learning step of learning the classifier by referring to the learning region in the correct image included in the training data;
Including,
The learning step calculates a loss function value for the target image and the correct image using weights.
The present invention also includes an image processing method comprising the steps of:
The present disclosure also provides a method for extracting a region identified as a region of interest from a target image using a classifier as a first extracted region, and extracting a second extracted region from the target image as a region of interest by performing image processing different from the image processing used for extracting the first extracted region;
a region specifying step of specifying a learning region to be used for training the classifier based on a comparison between the first extracted region and the second extracted region;
a generating step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identifying step is not an area of interest or is an area of interest;
The present invention also includes an image processing method comprising the steps of:
In addition, the present disclosure provides a method for extracting an area that is identified as an attention area from a target image using a classifier.
A region extraction step of extracting an extracted region;
a region specifying step of specifying a learning region to be used for learning the classifier based on the extracted region extracted by the region extracting step;
a generation step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification step is not an area of interest;
Equipped with
The region identification step creates a connected region by connecting the extracted regions extracted by the region extraction step, identifies an erroneously extracted region based on an area of the created connected region, and identifies the erroneously extracted region as the learning region.
The present invention also includes an image processing method comprising the steps of:

さらに、本開示は、上記画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを含む。 Furthermore, the present disclosure includes a program for causing a computer to execute each step of the image processing method.

本発明によれば、画像内の領域判定のための学習における正解データとして精度の高い画像を、作業負荷を抑えつつ作成することができる技術を提供することができる。 The present invention provides a technology that can create highly accurate images as ground truth data for learning to determine regions within an image while minimizing the workload.

第1実施形態に係る画像処理装置の機能部の一例を示す機能ブロック図FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a functional unit of an image processing apparatus according to a first embodiment; 第1実施形態における画像処理の結果を示す図FIG. 11 is a diagram showing a result of image processing in the first embodiment. 第1実施形態における注目領域の判定処理を模式的に示す図FIG. 4 is a diagram illustrating a process of determining an attention area according to the first embodiment; 第1実施形態における注目領域の判定処理を模式的に示す別の図FIG. 11 is another diagram showing the determination process of an attention area in the first embodiment; 第1実施形態における画像処理のフローを表す図FIG. 1 is a diagram showing a flow of image processing in the first embodiment; 第1実施形態における学習処理のフローを表す図FIG. 1 is a diagram showing a flow of a learning process in the first embodiment; 第2実施形態に係る画像処理装置の機能部の一例を示す機能ブロック図FIG. 13 is a functional block diagram showing an example of a functional unit of an image processing apparatus according to a second embodiment. 第2実施形態における処理のフローを表す図FIG. 13 is a diagram showing a process flow in a second embodiment. 第2実施形態における画像処理の結果を示す図FIG. 13 is a diagram showing a result of image processing in the second embodiment. 第2実施形態における注目領域の判定処理を模式的に示す図FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a determination process of an attention area according to a second embodiment;

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面において構成要素、部材、処理の一部は省略して表示する。 Below, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or equivalent components, parts, and processes shown in each drawing will be given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted as appropriate. Also, some of the components, parts, and processes will be omitted in each drawing.

以下では、X線コンピュータ断層撮像(X線CT)装置で撮影された腹部CT画像内に描出されている肝臓を例に挙げて、以下の実施形態を説明する。しかしながら、以下の実施形態は、肝臓のみならず、他の臓器、骨、筋肉など人体のあらゆる構造物に対して適用可能である。以下の実施形態は、核磁気共鳴画像撮像装置(MRI)装置、ポジトロン断層撮像(PET)装置、超音波撮像装置で撮像された断層画像や、カメラで撮影された通常の画像に対しても適用可能である。また、以下の実施形態は、2次元画像と3次元画像のいずれにも適用可能である。さらに、以下の実施形態は、一般的な物体を撮影した画像
に対しても適用可能である。また、本発明の実施形態は以下の実施形態に限定されるものではない。
In the following, the following embodiment will be described by taking the liver depicted in an abdominal CT image taken by an X-ray computed tomography (X-ray CT) device as an example. However, the following embodiment can be applied not only to the liver but also to any structure of the human body such as other organs, bones, and muscles. The following embodiment can also be applied to tomographic images taken by a magnetic resonance imaging (MRI) device, a positron emission tomography (PET) device, and an ultrasonic imaging device, and to normal images taken by a camera. In addition, the following embodiment can be applied to both two-dimensional images and three-dimensional images. Furthermore, the following embodiment can also be applied to images taken of general objects. In addition, the embodiments of the present invention are not limited to the following embodiment.

(第1実施形態)
図1を参照して、第1実施形態に係る画像処理装置の構成について説明する。第1実施形態に係る画像処理装置100は、正解画像生成部101と学習部102からなる。例えば、メモリに記憶されているプログラムをCPUが読み込み実行することにより、画像処理装置100内の正解画像生成部101と学習部102の機能を提供することができる。画像処理装置100は、CPUの他に、正解画像生成部101と学習部102の演算を担当するプロセッサ(GPU、FPGAなど)を備えていてもよい。また、メモリは、プログラムを非一時的に記憶するためのメモリ、受信信号などのデータを一時記憶しておくためのメモリ、CPUが使用するワーキングメモリなどを含むとよい。
First Embodiment
The configuration of the image processing device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1. The image processing device 100 according to the first embodiment is composed of a correct image generating unit 101 and a learning unit 102. For example, the CPU reads and executes a program stored in the memory, thereby providing the functions of the correct image generating unit 101 and the learning unit 102 in the image processing device 100. In addition to the CPU, the image processing device 100 may also include a processor (GPU, FPGA, etc.) that is responsible for the calculations of the correct image generating unit 101 and the learning unit 102. The memory may include a memory for non-temporarily storing a program, a memory for temporarily storing data such as a received signal, a working memory used by the CPU, etc.

正解画像生成部101は、X線CT装置で撮影された画像において抽出すべき領域(注目画像)を示す正解画像を生成する。より具体的には、正解画像生成部101は、学習データの正解データとしての画像の基になる画像に対して所定の識別器を適用して、該画像から注目領域の抽出を行う。以下では、正解画像生成部101が処理する画像を、ターゲット画像と称する。ここで、識別器について説明する。識別器は、セグメンテーションを行うための識別器であり、第1実施形態では、教師データを用いた学習された識別器が用いられる。以下では、ターゲット画像内に描出されている解剖学的構造物のうち、識別器が抽出しようとする臓器の領域を、注目領域とする。識別器はターゲット画像内の注目領域をおおむね正しく抽出することができるが、すべての注目領域を完全に抽出できない可能性がある。そこで、正解画像生成部101は、ターゲット画像内で識別器が正しく抽出できなかった領域を、識別器の学習に使用する学習領域として特定する。そして、特定した学習領域を基に、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。また、学習部102は、ターゲット画像と、正解画像生成部101により作成された正解画像と組とした教師データを用いて、識別器を学習する。 The correct image generating unit 101 generates a correct image indicating a region (attention image) to be extracted in an image captured by an X-ray CT device. More specifically, the correct image generating unit 101 applies a predetermined classifier to an image that is the basis of the image as the correct data of the learning data, and extracts the attention region from the image. Hereinafter, the image processed by the correct image generating unit 101 is referred to as a target image. Hereinafter, the classifier will be described. The classifier is a classifier for performing segmentation, and in the first embodiment, a classifier trained using teacher data is used. Hereinafter, the region of the organ that the classifier is to extract from among the anatomical structures depicted in the target image is set as the attention region. Although the classifier can generally correctly extract the attention region in the target image, there is a possibility that it cannot completely extract all the attention regions. Therefore, the correct image generating unit 101 identifies the region in the target image that the classifier could not correctly extract as a learning region to be used for learning the classifier. Then, based on the identified learning region, a correct image corresponding to the target image is generated. In addition, the learning unit 102 trains the classifier using training data that is a pair of the target image and the correct image created by the correct image generation unit 101.

ここで、従来技術による正解画像の作成および識別器の学習と、第1実施形態に係る画像処理装置100で実行される正解画像の作成および識別器の学習との違いを説明する。従来技術では、正解画像を作成する際に、正解画像の作成者は、正解画像の基となる画像内のすべての画素について、注目領域であるか否かを示す情報としてのラベルを付与する。そして、識別器の学習では、該作成された正解画像における画像内のすべての画素について、識別器の出力が画素に付与されたラベルと一致するよう、識別器のパラメータを決定する。すなわち、従来技術では、識別器が注目領域を正しく識別できるか否かにかかわらず、画像内のすべての画素について注目領域であるか否かのラベルを付与して識別器の学習を行う。 Here, the differences between the creation of a correct answer image and the training of a classifier according to the conventional technology and the creation of a correct answer image and the training of a classifier executed by the image processing device 100 according to the first embodiment will be explained. In the conventional technology, when creating a correct answer image, the creator of the correct answer image assigns a label to all pixels in the image on which the correct answer image is based as information indicating whether or not the pixel is an area of interest. Then, in the training of the classifier, the parameters of the classifier are determined so that the output of the classifier for all pixels in the image in the created correct answer image matches the label assigned to the pixel. In other words, in the conventional technology, regardless of whether the classifier can correctly identify the area of interest, a label indicating whether or not the pixel is an area of interest is assigned to all pixels in the image, and the classifier is trained.

しかしながら、正解画像の作成の手間を省き識別器の学習を効率よく行う上では、識別器が注目領域を正しく識別できる画素に対してラベルを付与することは必須ではない。そこで、本実施形態では、まず正解画像生成部101が、正解画像の基となる画像(ターゲット画像)を識別器に識別させる。そして、正解画像生成部101は、ターゲット画像を構成する画素のうち、識別器が注目領域を正しく識別できなかった画素のみにラベルを付与する。さらに、学習部102は、正解画像生成部101によってラベルが付与された画素のみを参照して、識別器の学習を行う。したがって、第1実施形態における正解画像の作成および識別器の学習では、ターゲット画像において識別器が識別を誤る画素のみにラベルを付与し、ラベルが付与された画素のみを参照して識別器の学習を行うことを特徴とする。 However, in order to save the effort of creating a correct image and efficiently train the classifier, it is not essential to assign labels to pixels that allow the classifier to correctly identify the region of interest. Therefore, in this embodiment, the correct image generation unit 101 first causes the classifier to classify the image (target image) that is the basis of the correct image. Then, the correct image generation unit 101 assigns labels only to pixels that the classifier has not correctly identified the region of interest among the pixels that constitute the target image. Furthermore, the learning unit 102 trains the classifier by referring only to the pixels that have been assigned labels by the correct image generation unit 101. Therefore, in the creation of the correct image and the training of the classifier in the first embodiment, a label is assigned only to pixels in the target image that the classifier has misclassified, and the classifier is trained by referring only to the labeled pixels.

図1を参照して、第1実施形態に係る画像処理装置100の構成についてさらに詳しく
説明する。図1に示すように、正解画像生成部101は、ターゲット画像を取得するデータ取得部110、上記の識別器を用いてターゲット画像から注目領域を抽出する領域抽出部120を有する。さらに、正解画像生成部101は、識別器の学習に使用する領域の情報を取得する領域特定部130、学習のための正解画像を生成する生成部150、作成された正解画像とターゲット画像との組を教師データに追加する教師データ追加部160を有する。また、領域特定部130は、領域抽出部120によって抽出された領域を候補領域とみなして候補領域から学習に使用する学習領域を選択する領域選択部140としての機能も有する。なお、第1実施形態において、正解画像生成部101は領域選択部140を有していなくても本実施形態の効果を得ることが可能である。なお、学習領域は、正解画像において注目領域であるか否かを示すラベルが付与された領域であり、識別器の学習に使用されないことを示すラベルが付与された領域以外の領域を意味する。
The configuration of the image processing device 100 according to the first embodiment will be described in more detail with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the correct image generating unit 101 has a data acquiring unit 110 for acquiring a target image, and a region extracting unit 120 for extracting an attention region from the target image using the above-mentioned classifier. Furthermore, the correct image generating unit 101 has a region identifying unit 130 for acquiring information on a region used for learning the classifier, a generating unit 150 for generating a correct image for learning, and a teacher data adding unit 160 for adding a pair of the created correct image and target image to teacher data. The region identifying unit 130 also has a function as a region selecting unit 140 for considering the region extracted by the region extracting unit 120 as a candidate region and selecting a learning region to be used for learning from the candidate region. Note that in the first embodiment, the correct image generating unit 101 can obtain the effect of this embodiment even if it does not have the region selecting unit 140. Note that the learning region is a region in the correct image to which a label indicating whether or not it is a region of interest is attached, and means a region other than a region to which a label indicating that it is not used for learning the classifier is attached.

学習部102は、教師データを取得するデータ取得部170、教師データを参照して上記の識別器の学習を行う識別器学習部180を有する。また、画像処理装置100は、画像処理装置100への入力となるデータや画像処理装置100が出力するデータを記憶するためのデータサーバ200に接続されている。データサーバ200は記憶部として機能し、コンピュータ記憶媒体の一例であり、ハードディスクドライブ(HDD)やソリッドステイトドライブ(SSD)に代表される大容量情報記憶装置である。データサーバ200は、画像処理装置100内に保持されていてもよいし、画像処理装置100外に別途設けられネットワークを介して通信可能に構成されていてもよい。 The learning unit 102 has a data acquisition unit 170 that acquires training data, and a classifier learning unit 180 that performs training of the classifier by referring to the training data. The image processing device 100 is also connected to a data server 200 for storing data to be input to the image processing device 100 and data output by the image processing device 100. The data server 200 functions as a storage unit, is an example of a computer storage medium, and is a large-capacity information storage device represented by a hard disk drive (HDD) or a solid-state drive (SSD). The data server 200 may be held within the image processing device 100, or may be provided separately outside the image processing device 100 and configured to be able to communicate via a network.

データ取得部110は、データサーバ200からターゲット画像を取得する。ターゲット画像は、ターゲット画像内に注目領域が描出されている画像でもよいし、注目領域が描出されていない画像でもよい。データ取得部110は、取得したターゲット画像を領域抽出部120、領域特定部130、教師データ追加部160にそれぞれ送信する。 The data acquisition unit 110 acquires a target image from the data server 200. The target image may be an image in which a region of interest is depicted within the target image, or an image in which a region of interest is not depicted. The data acquisition unit 110 transmits the acquired target image to the region extraction unit 120, the region identification unit 130, and the teacher data addition unit 160, respectively.

ここで、図2A~図2Cを参照して、正解画像生成部101が処理するターゲット画像について説明する。図2Aの画像310が、ターゲット画像の一例である。ターゲット画像310は、ある患者の腹部を撮影して得られた3次元腹部CT画像の1つの断面(横断面)である。ターゲット画像310内の領域311と領域312とで示される部分が肝臓であり、識別器の識別対象である領域(注目領域)である。ターゲット画像310には、不図示の肝臓以外の臓器、例えば、脾臓や左腎臓等も描出されている。ここでは、これらの肝臓以外の臓器の領域は、注目領域ではないものとする。 Now, referring to Figures 2A to 2C, the target image processed by the correct image generating unit 101 will be described. Image 310 in Figure 2A is an example of a target image. Target image 310 is a cross section (transverse section) of a 3D abdominal CT image obtained by photographing the abdomen of a patient. The portion indicated by region 311 and region 312 in target image 310 is the liver, and is the region to be classified by the classifier (region of interest). Organs other than the liver (not shown), such as the spleen and left kidney, are also depicted in target image 310. Here, the regions of these organs other than the liver are not considered to be regions of interest.

領域抽出部120は、ターゲット画像に対して上記の識別器を適用し、ターゲット画像内に描出されている注目領域を抽出する。領域抽出部120は、抽出された領域を領域特定部130に送信する。以下の説明では、領域抽出部120の処理結果(抽出された領域)を抽出結果と称する。また、領域抽出部120によって注目領域であると識別(抽出)された領域を抽出領域と称する。 The area extraction unit 120 applies the above-mentioned classifier to the target image and extracts an area of interest depicted in the target image. The area extraction unit 120 transmits the extracted area to the area identification unit 130. In the following description, the processing result (extracted area) of the area extraction unit 120 is referred to as the extraction result. In addition, the area identified (extracted) as an area of interest by the area extraction unit 120 is referred to as the extracted area.

第1実施形態における識別器は、画像のセグメンテーションに使用可能な識別器であれば、どのような識別器であってもよい。領域抽出部120が使用可能な識別器の一例として、SVM(Support Vector Machine)、AdaBoost(Adaptive Boosting)、ニ
ューラルネットワークなどが挙げられる。
The classifier in the first embodiment may be any classifier that can be used for image segmentation. Examples of classifiers that can be used by the region extraction unit 120 include a Support Vector Machine (SVM), Adaptive Boosting (AdaBoost), and a neural network.

図2Bに示す画像320は、抽出結果の一例である。画像320内の領域321と領域322は、識別器による画像310の注目領域311と注目領域312の抽出によって得られる抽出領域である。注目領域311と抽出領域321、注目領域312と抽出領域322をそれぞれ比較すると、識別器が注目領域311と注目領域312の大部分を正しく抽出できていることがわかる。しかしながら、画像320内の領域323(説明の都合上
、境界を点線で示す)のように、識別器が注目領域として正しく抽出できなかった領域も存在する。また、画像320内の領域324のように、注目領域の一部ではないが、識別器が注目領域として誤って抽出した領域も存在する。
Image 320 shown in FIG. 2B is an example of an extraction result. Regions 321 and 322 in image 320 are extracted regions obtained by extracting attention regions 311 and 312 of image 310 by a classifier. Comparing attention region 311 with extracted region 321 and attention region 312 with extracted region 322, respectively, it can be seen that the classifier correctly extracts most of attention regions 311 and 312. However, there are also regions such as region 323 in image 320 (the boundary is shown by a dotted line for convenience of explanation) that the classifier could not correctly extract as attention regions. In addition, there are also regions such as region 324 in image 320 that are not part of the attention region but are erroneously extracted as attention regions by the classifier.

領域特定部130は、領域抽出部120による抽出結果を参照して、ターゲット画像において、学習部102が識別器を学習する際に使用する学習領域を特定する。したがって、学習領域は領域抽出部120によって抽出された抽出領域でもある。領域特定部130は、抽出領域の中から誤って抽出された領域を特定し、特定した領域に抽出結果が誤りであることを示す情報(ラベル)を付与して、当該領域を識別器の学習領域として特定する。例えば、領域特定部130は、抽出領域のうち、面積が最大の領域を除いた領域を学習領域として特定する。図2Bに示す例の場合、領域特定部130は、画像320内の2つの領域、すなわち(1)領域321および領域322を結合した領域と、(2)領域324とのそれぞれについて、領域の面積を計算する。図2Bでは、説明の都合上、領域321と領域322とを区別しているが、これら2つの領域は互いに接している。そこで、領域特定部130は、これら互いに接する領域321、322を連結した連結領域を作成し、2つの領域321、322を1つの連結領域として面積を計算する。この場合、計算される面積が最大の領域は、連結領域321、322であることが分かる。そこで、領域特定部130は、連結領域321、322と領域324のうち、画像内の占有面積が最大ではない領域、すなわち、領域324を学習領域として特定する。 The region identification unit 130 refers to the extraction result by the region extraction unit 120 and identifies a learning region in the target image to be used by the learning unit 102 when training the classifier. Therefore, the learning region is also the extraction region extracted by the region extraction unit 120. The region identification unit 130 identifies a region that has been erroneously extracted from the extraction region, assigns information (label) indicating that the extraction result is erroneous to the identified region, and identifies the region as a learning region for the classifier. For example, the region identification unit 130 identifies the region excluding the region with the largest area from the extraction region as the learning region. In the case of the example shown in FIG. 2B, the region identification unit 130 calculates the area of two regions in the image 320, that is, (1) a region obtained by combining the region 321 and the region 322, and (2) a region 324. In FIG. 2B, the region 321 and the region 322 are distinguished from each other for convenience of explanation, but these two regions are adjacent to each other. Therefore, the region identification unit 130 creates a connected region by connecting these adjacent regions 321 and 322, and calculates the area of the two regions 321 and 322 as one connected region. In this case, it is found that the region with the largest calculated area is the connected region 321 and 322. Therefore, the region identification unit 130 identifies the region that does not occupy the largest area in the image, that is, region 324, out of the connected regions 321 and 322 and region 324, as the learning region.

画像330は、領域特定部130による上記の画像320に対する処理結果を示している。図に示すように、画像330において、画像320における領域321、322に対応する領域は除外され、領域324に対応する領域334が学習領域として特定される。なお、領域特定部130は、4連結や8連結などの連結手法を用いて抽出領域の連結領域を作成してもよい。また、注目領域が3次元の領域である場合、6連結や26連結などの連結手法を用いて抽出領域の連結領域を作成してもよい。また、領域特定部130が特定する学習領域は1つに限られない。例えば、領域特定部130は、ターゲット画像において、3つ以上の領域から学習領域を特定する場合は、領域の面積が大きい方からN(Nは2以上の整数)番目以降の領域を学習領域として特定してもよい。これにより、例えば、画像内で注目領域が2つ以上の領域に分かれている場合でも、各領域を学習領域として特定することが可能となる。 Image 330 shows the result of processing the image 320 by the region identification unit 130. As shown in the figure, in image 330, the regions corresponding to regions 321 and 322 in image 320 are excluded, and region 334 corresponding to region 324 is identified as the learning region. Note that the region identification unit 130 may create a connected region of the extracted regions using a connection method such as 4-connection or 8-connection. In addition, when the attention region is a three-dimensional region, a connection method such as 6-connection or 26-connection may be used to create a connected region of the extracted regions. In addition, the number of learning regions identified by the region identification unit 130 is not limited to one. For example, when identifying a learning region from three or more regions in the target image, the region identification unit 130 may identify the Nth (N is an integer of 2 or more) region from the region with the largest area as the learning region. This makes it possible to identify each region as a learning region, for example, even if the attention region is divided into two or more regions in the image.

領域選択部140は、領域特定部130で特定された学習領域を候補領域とみなして、各候補領域に対して、学習部102における識別器の学習に使用するか否かの判定を行う。したがって、候補領域は領域抽出部120によって抽出された抽出領域でもある。ここでは、領域特定部130によって特定された候補領域について、以下に説明する特徴を評価し、その評価結果が所定の条件を満たすか否かを判定することを、判定処理と称する。領域選択部140は、以下に示す5つの判定処理1~5のうち少なくとも1つを実行する。領域選択部140は判定処理1~4の少なくとも1つを実行することで、領域の長さ、面積、形状のうちの1つ以上に関する特徴、領域を構成する画素の濃淡値に関する特徴のうち少なくとも1つを評価する。そして、領域選択部140は、評価した特徴が所定の条件を満たす場合に、その領域を学習に使用すると判定して選択する。これに加えて/この代わりに、領域選択部140は判定処理5を実行することで、注目領域として正しく抽出された領域をより確実に除外した上で学習領域を特定する。そして、領域選択部140は、学習に使用すると判定された候補領域の情報を生成部150に送信する。 The region selection unit 140 regards the learning regions identified by the region identification unit 130 as candidate regions and determines whether or not each candidate region is to be used for learning the classifier in the learning unit 102. Therefore, the candidate regions are also extracted regions extracted by the region extraction unit 120. Here, the evaluation of the characteristics described below for the candidate regions identified by the region identification unit 130 and the determination of whether or not the evaluation result satisfies a predetermined condition are referred to as a determination process. The region selection unit 140 executes at least one of the following five determination processes 1 to 5. By executing at least one of the determination processes 1 to 4, the region selection unit 140 evaluates at least one of the characteristics related to one or more of the length, area, and shape of the region and the characteristics related to the grayscale values of the pixels that make up the region. Then, if the evaluated characteristics satisfy a predetermined condition, the region selection unit 140 determines and selects the region to be used for learning. In addition to this/instead of this, the region selection unit 140 executes the determination process 5 to more reliably exclude the region correctly extracted as the region of interest and then specify the learning region. The area selection unit 140 then transmits information about the candidate areas determined to be used for learning to the generation unit 150.

次に、領域選択部140が実行する判定処理について説明する。 Next, we will explain the determination process performed by the area selection unit 140.

[判定処理1:領域の長さに基づく判定]
領域選択部140は、候補領域について、画像に設定されたXY直交座標におけるX軸
方向とY軸方向のそれぞれに沿った領域の長さを計算する。図4Aに、領域特定部130よって特定された画像410内の候補領域411の一例を示す。領域選択部140は、領域411について、X軸方向の長さ412、Y軸方向の長さ413を取得する。領域選択部140は、それぞれの長さ412、413が所定の閾値や範囲の条件を満たす場合に、領域411を学習領域として選択する。
[Determination process 1: Determination based on region length]
The region selection unit 140 calculates the length of the candidate region along each of the X-axis direction and the Y-axis direction in the XY orthogonal coordinate system set in the image. Fig. 4A shows an example of a candidate region 411 in an image 410 identified by the region identification unit 130. The region selection unit 140 obtains the length 412 in the X-axis direction and the length 413 in the Y-axis direction for the region 411. If the respective lengths 412, 413 satisfy a predetermined threshold or range condition, the region selection unit 140 selects the region 411 as a learning region.

領域選択部140は、領域の慣性主軸とそれに直交する軸とに沿ったそれぞれの長さを計算してもよい。図4Bに、領域特定部130によって特定された別の画像420内の候補領域421の一例を示す。また、図4Bには、候補領域421の慣性主軸422とそれに直交する軸423が示されている。領域選択部140は、領域421の2つの軸422、423を特定し、それぞれの軸に沿った長さ424、425を計算する。領域選択部140は、それぞれの長さ424、425が所定の閾値や範囲の条件を満たす場合に、領域421を学習領域として選択する。 The region selection unit 140 may calculate the lengths along the principal axis of inertia of the region and an axis perpendicular thereto. FIG. 4B shows an example of a candidate region 421 in another image 420 identified by the region identification unit 130. FIG. 4B also shows the principal axis of inertia 422 of the candidate region 421 and an axis 423 perpendicular thereto. The region selection unit 140 identifies the two axes 422, 423 of the region 421 and calculates the lengths 424, 425 along each of the axes. If the lengths 424, 425 satisfy a predetermined threshold or range condition, the region selection unit 140 selects the region 421 as a learning region.

画像が3次元画像であり候補領域が3次元の領域である場合は、画像に互いに直交するXYZ座標が設定され、領域選択部140は、X、Y、Z各軸方向に沿った長さを計算してもよいし、慣性主軸とそれに直交するに沿った長さを3次元で計算してもよい。 If the image is a three-dimensional image and the candidate region is a three-dimensional region, mutually orthogonal XYZ coordinates are set in the image, and the region selection unit 140 may calculate the lengths along the X, Y, and Z axis directions, or may calculate the lengths along the principal axis of inertia and the direction perpendicular to it in three dimensions.

[判定処理2:領域の面積に基づく判定]
領域選択部140は、候補領域の面積を計算する。そして、領域選択部140は、候補領域の面積が所定の閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択する。判定処理2において、候補領域が3次元の領域である場合は、領域選択部140は、候補領域の体積を計算し、当該体積が閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択してもよい。
[Determination process 2: Determination based on area of region]
The region selection unit 140 calculates the area of the candidate region. If the area of the candidate region satisfies a predetermined threshold or range condition, the region selection unit 140 selects the candidate region as a learning region. In the determination process 2, if the candidate region is a three-dimensional region, the region selection unit 140 may calculate the volume of the candidate region, and if the volume satisfies the threshold or range condition, select the candidate region as a learning region.

[判定処理3:領域の形状に基づく判定]
領域選択部140は、候補領域の形状を表す特徴量を計算する。ここで、形状を表す特徴量の例としては、候補領域の周囲長、円形度、モーメントなどが挙げられる。領域選択部140は、候補領域の形状を表す特徴量が閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択する。判定処理3において、候補領域が3次元の領域である場合は、領域選択部140は、例えば候補領域の表面積や球形度を計算し、当該表面積や当該球形度が閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択してもよい。
[Determination process 3: Determination based on the shape of the region]
The region selection unit 140 calculates a feature quantity representing the shape of the candidate region. Examples of the feature quantity representing the shape include the perimeter, circularity, and moment of the candidate region. When the feature quantity representing the shape of the candidate region satisfies a threshold or range condition, the region selection unit 140 selects the candidate region as a learning region. In the determination process 3, when the candidate region is a three-dimensional region, the region selection unit 140 may calculate, for example, the surface area or sphericity of the candidate region, and select the candidate region as a learning region when the surface area or sphericity satisfies a threshold or range condition.

また、領域選択部140は、あらかじめ作成された学習に使用する領域の形状を示すテンプレートと、候補領域の形状とを比較することで、候補領域を学習領域として選択する否かを決定してもよい。この場合、領域選択部140は、データサーバ200から識別器の学習に使用する領域の形状を示すテンプレートを取得する。そして、領域選択部140は、取得したテンプレートが示す形状と候補領域の形状との間の類似度を計算する。例えば、類似度には、Dice係数、Jaccard index、Sum of Squared Differenceなどが含まれる。そして、領域選択部140は、類似度が閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択する。 The area selection unit 140 may also determine whether to select the candidate area as a learning area by comparing a template indicating the shape of the area to be used for learning, which has been created in advance, with the shape of the candidate area. In this case, the area selection unit 140 acquires a template indicating the shape of the area to be used for learning the classifier from the data server 200. The area selection unit 140 then calculates the similarity between the shape indicated by the acquired template and the shape of the candidate area. For example, the similarity includes the Dice coefficient, Jaccard index, and Sum of Squared Difference. Then, the area selection unit 140 selects the candidate area as a learning area if the similarity satisfies a threshold or range condition.

[判定処理4:領域を構成する画素の画素値に基づく判定]
領域選択部140は、候補領域を構成している画素の画素値の統計値を計算する。統計値の例としては、画素値の最大値、最小値、平均値、標準偏差、画素値の出現頻度を表すヒストグラムなどが挙げられる。領域選択部140は、統計値が閾値や範囲の条件を満たす場合に、当該候補領域を学習領域として選択する。統計値がヒストグラムである場合は、領域選択部140は、テンプレートが示すヒストグラムと候補領域について計算したヒストグラムとの間の類似度を評価するために、カルバック・ライブラー・ダイバージェン
スを計算してもよい。この場合は、領域選択部140は、データサーバ200から識別器の学習に使用する領域の画素値のヒストグラムを取得する。そして、領域選択部は、候補領域から計算したヒストグラムと、データサーバ200から取得したヒストグラムとの間で、カルバック・ライブラー・ダイバージェンスを計算する。なお、カルバック・ライブラー・ダイバージェンスは公知であり、その計算の詳細についての説明は省略する。
[Determination process 4: Determination based on pixel values of pixels constituting the region]
The region selection unit 140 calculates statistics of pixel values of pixels constituting the candidate region. Examples of the statistics include a maximum value, a minimum value, an average value, a standard deviation of pixel values, and a histogram showing the frequency of occurrence of pixel values. When the statistics satisfy a threshold or range condition, the region selection unit 140 selects the candidate region as a learning region. When the statistics are a histogram, the region selection unit 140 may calculate the Kullback-Leibler divergence to evaluate the similarity between the histogram indicated by the template and the histogram calculated for the candidate region. In this case, the region selection unit 140 acquires a histogram of pixel values of the region used for training the classifier from the data server 200. Then, the region selection unit calculates the Kullback-Leibler divergence between the histogram calculated from the candidate region and the histogram acquired from the data server 200. Note that the Kullback-Leibler divergence is well known, and a detailed explanation of the calculation will be omitted.

なお、上記の判定処理1~4において、領域選択部140が学習領域を選択する際に採用する閾値や範囲の条件としては、閾値以上、閾値以下、範囲内、範囲外などが適宜用いられてよい。これにより、注目領域として想定される大きさ、面積、特徴量、統計値などの上記の基準から外れるような領域を学習領域として選択することができる。 In the above-mentioned determination processes 1 to 4, the threshold and range conditions that the area selection unit 140 uses when selecting a learning area may be, as appropriate, above the threshold, below the threshold, within the range, outside the range, etc. This makes it possible to select as the learning area an area that deviates from the above criteria for the size, area, feature amount, statistical value, etc. expected for the area of interest.

[判定処理5:最大連結領域の境界からの距離1に基づく判定]
本判定処理では、領域選択部140は、学習領域の画像内における位置に関する特徴に基づいて、識別器の学習に使用する領域を選択する。具体的には、領域選択部140は、候補領域について、領域抽出部120により抽出された最大連結領域の境界からの距離を計算する。そして、領域選択部140は、候補領域内で、最大連結領域の境界から所定の距離より離れている領域を学習領域として選択する。
[Determination process 5: Determination based on distance 1 from the boundary of the maximum connected region]
In this determination process, the region selection unit 140 selects a region to be used for training the classifier based on the features related to the position of the training region within the image. Specifically, the region selection unit 140 calculates the distance of the candidate region from the boundary of the maximally connected region extracted by the region extraction unit 120. The region selection unit 140 then selects, within the candidate region, a region that is away from the boundary of the maximally connected region by a predetermined distance or more as the training region.

図4A~図4Dを参照しながら、判定処理5の詳細について説明する。図4Aに示す画像510は、領域抽出部120によって取得された抽出結果である。画像510においては、領域511、512を合わせた領域と領域513の2つの領域が、抽出領域である。説明の都合上、領域511と領域512を個別の領域とする。また、図4Bに示す画像520は、領域特定部130による処理結果である。領域特定部130は、抽出領域のうち互いに接する領域(図の場合は領域511と領域512)を連結した連結領域を作成する。上記の通り4連結や8連結などによって連結領域が作成されてよい。図4Aに示すように、領域511と領域512の連結領域は、画像510内で占有面積が最大である最大連結領域である。このため、領域特定部130は、最大領域である領域511、512を学習領域から除外する。一方、領域513は最大連結領域ではないため、領域特定部130は、領域513を学習領域の候補領域として特定する。これにより、領域特定部130は、作成した連結領域のうち面積が最大である最大領域以外の領域を学習領域の候補領域として特定する。図4Bにおける候補領域521は、図4Aにおける領域513に対応する領域である。 The details of the determination process 5 will be described with reference to Figures 4A to 4D. Image 510 shown in Figure 4A is the extraction result obtained by the area extraction unit 120. In image 510, two areas, the combined area of areas 511 and 512 and area 513, are the extracted areas. For convenience of explanation, areas 511 and 512 are considered as separate areas. Also, image 520 shown in Figure 4B is the processing result by the area identification unit 130. The area identification unit 130 creates a connected area by connecting areas that are in contact with each other among the extracted areas (areas 511 and 512 in the figure). As described above, the connected area may be created by 4-connection or 8-connection. As shown in Figure 4A, the connected area of areas 511 and 512 is the maximum connected area that occupies the maximum area in image 510. For this reason, the area identification unit 130 excludes areas 511 and 512, which are the maximum areas, from the learning area. On the other hand, since region 513 is not the maximum connected region, region identification unit 130 identifies region 513 as a candidate region for the learning region. As a result, region identification unit 130 identifies regions other than the maximum region, which has the largest area, among the created connected regions as candidate regions for the learning region. Candidate region 521 in FIG. 4B is a region that corresponds to region 513 in FIG. 4A.

領域選択部140は、候補領域521について、最大連結領域511および512の境界から所定の距離を超えて離れた位置に存在する領域を、学習領域として選択する。図4Cに、この処理の結果を模式的に示した画像530を示す。画像530では、輪郭線531と輪郭線532が、最大連結領域511および512の境界を表す。また、点線533が、最大連結領域511および512から所定の距離だけ離れた位置を表す。領域535は、最大連結領域511および512から所定の距離を超えて離れている。そこで、領域選択部140は、領域535を学習領域として選択する。一方、領域534は、最大連結領域511および512から所定の距離以内の位置に存在する。そのため、領域選択部140は、領域534を学習領域から除外する。 The region selection unit 140 selects, as the learning region, a region of the candidate region 521 that exists at a position that is more than a predetermined distance away from the boundary of the maximally connected regions 511 and 512. FIG. 4C shows an image 530 that shows a schematic representation of the result of this process. In the image 530, the contour lines 531 and 532 represent the boundary between the maximally connected regions 511 and 512. Also, the dotted line 533 represents a position that is a predetermined distance away from the maximally connected regions 511 and 512. The region 535 is more than the predetermined distance away from the maximally connected regions 511 and 512. Therefore, the region selection unit 140 selects the region 535 as the learning region. On the other hand, the region 534 exists at a position within the predetermined distance from the maximally connected regions 511 and 512. Therefore, the region selection unit 140 excludes the region 534 from the learning region.

図4Dは、領域選択部140の上記の判定処理5によって選択される学習領域を模式的に示した画像540を示す。画像540内の領域541が、画像530の領域535に対応している。領域選択部140は、上記の判定処理1~5の少なくとも1つの判定処理を実行し、領域特定部130によって特定された領域の中から学習領域を選択する。 Figure 4D shows image 540, which is a schematic representation of the learning area selected by the above-mentioned determination process 5 of area selection unit 140. Area 541 in image 540 corresponds to area 535 in image 530. Area selection unit 140 executes at least one of the above-mentioned determination processes 1 to 5, and selects the learning area from among the areas identified by area identification unit 130.

なお、正解画像生成部101は、領域選択部140による判定処理を行わなくても学習領域を示す正解画像を生成することができる。そのため、正解画像生成部101は、領域
選択部140を備えない構成としてもよい。正解画像生成部101が選択部140を備えない場合は、領域特定部130が、特定した領域を生成部150に送信する。
The correct image generating unit 101 can generate a correct image indicating a learning area without performing a determination process by the area selecting unit 140. Therefore, the correct image generating unit 101 may be configured not to include the area selecting unit 140. When the correct image generating unit 101 does not include the selecting unit 140, the area identifying unit 130 transmits the identified area to the generating unit 150.

次に生成部150の処理について説明する。生成部150は、領域特定部130または領域選択部140から送信された学習領域に基づいて、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。生成された正解画像は教師データ追加部160に送信される。 Next, the processing of the generation unit 150 will be described. The generation unit 150 generates a correct answer image corresponding to the target image based on the learning area transmitted from the area identification unit 130 or the area selection unit 140. The generated correct answer image is transmitted to the teacher data addition unit 160.

生成部150が領域特定部130または領域選択部140から受信する領域は、注目領域ではない領域のうち、識別器が「注目領域ではない」として識別できなかった領域、すなわち注目領域として誤って識別した領域である。そこで、生成部150は、受信した領域内の各画素に対して、「注目領域ではない」というラベルを付与する。図2Cに示す画像330を例として用いて説明すると、生成部150は、画像330内の領域334を構成する各画素に対して「注目領域ではない」というラベルを付与する。一方、生成部150は、学習領域以外の領域、すなわち画像330内の領域334以外の領域335に対して各画素に「学習に使用しない」というラベルを付与する。また、図4Dに示す画像540を例として用いて説明すると、生成部150は、画像540内の領域541を構成する各画素に対して「注目領域ではない」というラベルを付与する。一方、生成部150は、画像540内の領域541以外の領域542を構成する各画素に対して「学習に使用しない」というラベルを付与する。そして、生成部150は、付与したラベルを各画素の画素値として保持する画像を、正解画像として生成する。 The region that the generating unit 150 receives from the region identifying unit 130 or the region selecting unit 140 is a region that is not a region of interest and that the classifier could not identify as a "region of interest", that is, a region that was erroneously identified as a region of interest. Therefore, the generating unit 150 assigns a label of "not a region of interest" to each pixel in the received region. Using the image 330 shown in FIG. 2C as an example, the generating unit 150 assigns a label of "not a region of interest" to each pixel constituting the region 334 in the image 330. On the other hand, the generating unit 150 assigns a label of "not used for learning" to each pixel in a region other than the learning region, that is, the region 335 other than the region 334 in the image 330. Also, using the image 540 shown in FIG. 4D as an example, the generating unit 150 assigns a label of "not a region of interest" to each pixel constituting the region 541 in the image 540. On the other hand, the generating unit 150 assigns a label of "not used for learning" to each pixel constituting the area 542 other than the area 541 in the image 540. The generating unit 150 then generates an image that holds the assigned label as the pixel value of each pixel as the correct image.

教師データ追加部160は、データ取得部110から受信したターゲット画像と生成部150から受信した正解画像を1つの組として対応付ける。そして、教師データ追加部160は、組となったターゲット画像と正解画像を、データサーバ200に格納されている教師データに追加する。本実施形態では、データサーバ200に格納されている教師データには、画像内の注目領域に「注目領域である」というラベルが付与され、それ以外の領域に「注目領域ではない」というラベルが付与された正解画像があらかじめ含まれていてもよい。以下に説明する識別器の学習においては、識別器が適用された画像だけでなく、このようなあらかじめ作成された正解画像も用いることができる。 The teacher data adding unit 160 associates the target image received from the data acquiring unit 110 with the correct image received from the generating unit 150 as one pair. The teacher data adding unit 160 then adds the pair of the target image and correct image to the teacher data stored in the data server 200. In this embodiment, the teacher data stored in the data server 200 may include a correct image in which a region of interest in the image is labeled as "region of interest" and other regions are labeled as "not a region of interest". In the learning of the classifier described below, not only images to which the classifier is applied, but also such pre-created correct images can be used.

なお、教師データ追加部160は、ターゲット画像と組になっている正解画像を図示しない表示部に出力してもよい。表示部の一例として、ディスプレイが挙げられる。表示部は、正解画像のみを表示してもよいし、正解画像と当該正解画像と組になっているターゲット画像とを表示してもよい。 The teacher data adding unit 160 may output the correct image paired with the target image to a display unit (not shown). An example of the display unit is a display. The display unit may display only the correct image, or may display the correct image and the target image paired with the correct image.

次に、図5を参照して、正解画像生成部101が実行する教師データの作成処理について説明する。 Next, the teacher data creation process executed by the correct image generation unit 101 will be described with reference to FIG. 5.

(S1010)
ステップS1010において、データ取得部110は、データサーバ200からターゲット画像を取得する。そして、データ取得部110は、取得したターゲット画像を領域抽出部120、領域選択部140、教師データ追加部160にそれぞれ送信する。
(S1010)
In step S1010, the data acquisition unit 110 acquires a target image from the data server 200. Then, the data acquisition unit 110 transmits the acquired target image to the region extraction unit 120, the region selection unit 140, and the teacher data addition unit 160, respectively.

(S1020)
ステップS1020において、領域抽出部120は、ステップS1010においてデータ取得部110から受信したターゲット画像に識別器を適用して、ターゲット画像から識別器が注目領域と識別した領域を抽出領域として抽出する。そして、領域抽出部120は、抽出した抽出領域を抽出結果として領域特定部130に送信する。
(S1020)
In step S1020, the region extraction unit 120 applies the classifier to the target image received from the data acquisition unit 110 in step S1010, and extracts, as an extraction region, a region that the classifier has identified as a region of interest from the target image. Then, the region extraction unit 120 transmits the extracted extraction region to the region identification unit 130 as an extraction result.

(S1030)
ステップS1030において、領域特定部130は、領域抽出部120から受信した抽出結果を参照して、識別器の学習領域の候補領域を特定する。ここで、正解画像生成部101が領域選択部140を有する場合は、領域特定部130は、特定した領域を、学習領域の候補領域として領域選択部140に送信する。一方、正解画像生成部101が領域選択部140を有しない場合は、領域特定部130は、特定した領域を学習領域として生成部150に送信する。
(S1030)
In step S1030, the region identifying unit 130 identifies a candidate region for the learning region of the classifier by referring to the extraction result received from the region extraction unit 120. Here, if the correct image generation unit 101 has the region selection unit 140, the region identifying unit 130 transmits the identified region to the region selection unit 140 as a candidate region for the learning region. On the other hand, if the correct image generation unit 101 does not have the region selection unit 140, the region identifying unit 130 transmits the identified region to the generation unit 150 as a learning region.

(S1040)
ステップS1040において、領域選択部140は、領域特定部130から、学習領域の候補領域を受信する。すなわち、領域選択部140は、領域特定部130から受信した領域を候補領域であるとみなす。領域選択部140は、各候補領域に対して、判定処理1~5の少なくとも1つの判定処理を実行することで学習領域を決定する。そして、領域選択部140は、識別器の学習に使用すると決定した学習領域を示す情報を生成部150に送信する。判定処理1~5の詳細については、領域選択部140の処理に関する上記の説明のとおりである。なお、正解画像生成部101が領域選択部140を有しない場合は、ステップS1040の処理は実行されず、処理はステップS1030からS1050に進む。
(S1040)
In step S1040, the region selection unit 140 receives candidate regions for the learning region from the region identification unit 130. That is, the region selection unit 140 considers the region received from the region identification unit 130 to be a candidate region. The region selection unit 140 determines the learning region by performing at least one of the determination processes 1 to 5 for each candidate region. Then, the region selection unit 140 transmits information indicating the learning region determined to be used for learning the classifier to the generation unit 150. Details of the determination processes 1 to 5 are as described above regarding the processing of the region selection unit 140. Note that if the correct answer image generation unit 101 does not have the region selection unit 140, the processing of step S1040 is not performed, and the processing proceeds from step S1030 to S1050.

(S1050)
ステップS1050において、生成部150は、領域特定部130、または領域選択部140で選択された学習領域に基づいて、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。そして、生成部150は正解画像を教師データ追加部160に送信する。正解画像の生成処理の詳細については、生成部150の説明で述べたとおりである。
(S1050)
In step S1050, the generating unit 150 generates a correct image corresponding to the target image based on the learning region selected by the region identifying unit 130 or the region selecting unit 140. Then, the generating unit 150 transmits the correct image to the teacher data adding unit 160. Details of the correct image generation process are as described in the description of the generating unit 150.

(S1060)
ステップS1060において、教師データ追加部160は、データ取得部110から受信したターゲット画像と、生成部150から受信した正解画像とを、組となるように互いに対応付ける。そして、教師データ追加部160は、ターゲット画像と正解画像の組を、データサーバ200に記憶されている教師データに追加する。
(S1060)
In step S1060, the teacher data adding unit 160 associates the target image received from the data acquiring unit 110 with the correct image received from the generating unit 150 to form a pair. Then, the teacher data adding unit 160 adds the pair of the target image and the correct image to the teacher data stored in the data server 200.

(S1070)
ステップS1070において、正解画像生成部101は、教師データが作成されていないターゲット画像、すなわち正解画像と組となっていないターゲット画像が存在するか否かを判定する。教師データが作成されていないターゲット画像が存在する場合は(S1070:Yes)、正解画像生成部101は、処理をS1010に戻して当該ターゲット画像を取得する。一方、教師データが作成されていないターゲット画像が存在しない場合は(S1070:No)、正解画像生成部101は、本フローチャートの処理を終了する。
(S1070)
In step S1070, the correct image generating unit 101 determines whether or not there is a target image for which no teacher data has been created, i.e., a target image that is not paired with a correct image. If there is a target image for which no teacher data has been created (S1070: Yes), the correct image generating unit 101 returns the process to S1010 and acquires the target image. On the other hand, if there is no target image for which no teacher data has been created (S1070: No), the correct image generating unit 101 ends the process of this flowchart.

上記のフローチャートの処理によって、正解画像生成部101は、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。 By processing the above flowchart, the correct image generation unit 101 generates a correct image that corresponds to the target image.

次に、図1を参照して、学習部102について説明する。図1に示すように、学習部102は、データ取得部170と識別器学習部180を有する。 Next, the learning unit 102 will be described with reference to FIG. 1. As shown in FIG. 1, the learning unit 102 has a data acquisition unit 170 and a classifier learning unit 180.

データ取得部170は、データサーバ200から教師データを取得し、取得した教師データを識別器学習部180に送信する。教師データには、上記の正解画像生成部101の教師データ追加部160によって追加されたターゲット画像と正解画像との組が含まれる。そして、ターゲット画像を学習データ、正解画像を正解データとして用いて識別器が学習される。 The data acquisition unit 170 acquires training data from the data server 200 and transmits the acquired training data to the classifier training unit 180. The training data includes pairs of target images and correct images added by the training data addition unit 160 of the correct image generation unit 101 described above. Then, the classifier is trained using the target images as training data and the correct images as correct data.

学習部102は、データ取得部170によってデータサーバ200から教師データを取得し、取得した教師データを用いて上記の識別器の学習を行う。学習部102は、学習によって識別器の調整のためのパラメータを取得する。なお、識別器のパラメータは公知であるためパラメータの詳細な説明については省略する。そして、学習部102は、取得した識別器のパラメータをデータサーバ200に記憶する。 The learning unit 102 acquires training data from the data server 200 by the data acquisition unit 170, and uses the acquired training data to train the classifier. The learning unit 102 acquires parameters for adjusting the classifier through learning. Note that the parameters of the classifier are publicly known, so a detailed description of the parameters will be omitted. The learning unit 102 then stores the acquired parameters of the classifier in the data server 200.

画像処理装置100において使用する識別器の種類に応じて、識別器に適用される学習アルゴリズムは一意に決まる。なお、識別器に適用される学習アルゴリズムは公知のものである。学習部102は、これらの公知の学習アルゴリズムを修正したアルゴリズムを実行する。公知の学習アルゴリズムと識別器学習部180で実行される学習アルゴリズムの違いは、識別器のパラメータを決定する際に計算される損失関数の計算方法である。 The learning algorithm applied to the classifier is uniquely determined according to the type of classifier used in the image processing device 100. The learning algorithm applied to the classifier is publicly known. The learning unit 102 executes an algorithm that is a modified version of one of these publicly known learning algorithms. The difference between the publicly known learning algorithm and the learning algorithm executed by the classifier learning unit 180 is the method of calculating the loss function that is calculated when determining the parameters of the classifier.

学習部102は、正解画像内の画素のうち「注目領域である」または「注目領域ではない」というラベルが付与されている画素(学習領域)のみを参照して、損失関数の値を計算する。一方、学習部102は、「学習に使用しない」というラベルが付与されている画素は学習領域ではないため、損失関数の値の計算に使用しない。したがって、本実施形態では、学習部102は、正解画像内の「学習に使用しない」というラベルが付与されている画素に対しては以下に説明する損失関数の処理を省略する。これにより、画像処理装置100における教師データを用いた学習の処理負荷が従来の学習に伴う処理負荷に比べて軽減されることが期待できる。 The learning unit 102 calculates the value of the loss function by referring to only pixels (learning area) in the correct answer image that are labeled as "area of interest" or "not an area of interest". On the other hand, the learning unit 102 does not use pixels labeled as "not used for learning" in calculating the value of the loss function because they are not in the learning area. Therefore, in this embodiment, the learning unit 102 omits the loss function processing described below for pixels in the correct answer image that are labeled as "not used for learning". This is expected to reduce the processing load of learning using teacher data in the image processing device 100 compared to the processing load associated with conventional learning.

次に、本実施形態における、損失関数の計算方法について、ニューラルネットワークで一般的に使用されるbinary cross entropyを例に挙げて説明する。ここでは、教師データにT組の学習データであるターゲット画像Iと正解データである正解画像Rの組が含まれているとする(i=1,2・・・T)。ターゲット画像Iに識別器を適用して得られる注目領域を抽出した結果の抽出画像をOとする。正解画像Rと抽出画像Oの画像サイズをM(ピクセル)×N(ピクセル)とし、正解画像の画素値をR(x,y)、抽出画像の画素値をO(x,y)とする(1≦x≦M、1≦y≦N)。 Next, the calculation method of the loss function in this embodiment will be described by taking binary cross entropy, which is generally used in neural networks, as an example. Here, it is assumed that the teacher data includes a set of target images Ii , which are T sets of learning data, and correct images Ri , which are correct data (i = 1, 2, ... T). An extracted image Oi is the result of extracting an attention area obtained by applying a classifier to the target image Ii . The image sizes of the correct image Ri and the extracted image Oi are M (pixels) x N (pixels), the pixel value of the correct image is Ri (x, y), and the pixel value of the extracted image is Oi (x, y) (1 ≤ x ≤ M, 1 ≤ y ≤ N).

上記のとおり、生成部150は、正解画像の画素値を3つのラベル(「注目領域である」、「注目領域ではない」、「学習に使用しない」)で表現する。また、学習部102では、公知の学習アルゴリズムによる表現形式を用いて、ラベル「注目領域である」に対する画素値を1、ラベル「注目領域ではない」に対応する画素値を0とする。以下の説明では、便宜上、学習領域以外の領域の画素の画素値を「学習に使用しない」と表現するが、ラベル「学習に使用しない」に対応する画素値は、当該画素を学習に使用しないことが示す限り、任意の画素値が用いられてよい。本実施形態における損失関数の値Eの計算式は、以下の式(1)で表される。

Figure 0007502055000001
As described above, the generation unit 150 expresses the pixel values of the correct image with three labels ("area of interest", "not an area of interest", and "not used for learning"). In addition, the learning unit 102 uses an expression format based on a known learning algorithm to set the pixel value for the label "area of interest" to 1 and the pixel value corresponding to the label "not an area of interest" to 0. In the following description, for convenience, the pixel value of a pixel in an area other than the learning area is expressed as "not used for learning", but any pixel value may be used as the pixel value corresponding to the label "not used for learning" as long as it indicates that the pixel is not used for learning. The calculation formula for the value E of the loss function in this embodiment is expressed by the following formula (1).
Figure 0007502055000001

式(1)の右辺では、学習に使用しない画素について、R(x,y)logO(x,y)の値を「0」としている。これにより、学習に使用しない画素が、損失関数の値Eに影響を与えないようにしている。式(1)は、正解画像生成部101でターゲット画像に対して「学習に使用しない」というラベルが付与された画素を、識別器の学習において、損失関数の値の計算に使用しないことを表す式の一例である。 On the right side of equation (1), the value of R i (x, y) log O i (x, y) is set to "0" for pixels not used in learning. This prevents the pixels not used in learning from affecting the loss function value E. Equation (1) is an example of an equation indicating that pixels in the target image that have been labeled "not used in learning" by the correct image generation unit 101 are not used in calculating the loss function value in learning the classifier.

損失関数の値Eの計算方法は、式(1)を用いる計算方法に限定されない。例えば、正解画像内の画素のうち画素値が「学習に使用しない」以外の画素に対応するターゲット画像の画素だけを参照して、損失関数の値Eを計算してもよい。学習部102は、正解画像Rを走査して、画素値が「学習に使用しない」以外の画素を要素に持つリストを作成する。ここでは、作成されたリストをPで表す。Pは以下の式(2)で示される。

Figure 0007502055000002
The calculation method of the loss function value E is not limited to the calculation method using formula (1). For example, the loss function value E may be calculated by referring to only the pixels of the target image corresponding to the pixels in the correct answer image whose pixel values are other than "not used for learning". The learning unit 102 scans the correct answer image R i and creates a list whose elements are pixels whose pixel values are other than "not used for learning". Here, the created list is represented by P. P is expressed by the following formula (2).
Figure 0007502055000002

次に、学習部102は、以下の式(3)を用いて損失関数の値Eを計算する。

Figure 0007502055000003
Next, the learning unit 102 calculates the value E of the loss function using the following equation (3).
Figure 0007502055000003

なお、上記の説明では、binary cross entropyを用いて損失関数を計算するが、他の計算方法(cross entropy、Mean Square Errorなど)を用いても同様に損失関数を計算することができる。 In the above explanation, the loss function is calculated using binary cross entropy, but the loss function can also be calculated using other calculation methods (cross entropy, mean square error, etc.).

また、学習部102は、ターゲット画像I内に描出されている抽出領域の画素数と、抽出領域以外の領域(背景領域)の画素数の比から計算される重みを使用して、損失関数の値を計算してもよい。この場合、学習部102は、重みを表す式w(l)を決定する。重みを表す式w(l)は、以下の式(4)で表される。 The learning unit 102 may also calculate the value of the loss function using a weight calculated from the ratio of the number of pixels in the extraction region depicted in the target image Ii to the number of pixels in the region other than the extraction region (background region). In this case, the learning unit 102 determines an equation w(l) representing the weight. The equation w(l) representing the weight is expressed by the following equation (4).

Figure 0007502055000004

ここで、WfgとWbgは、それぞれ重みの値を表す実数であり、定数である。WfgとWbgは、識別器が処理する典型的な画像に描出されている注目領域の画素数と注目領域以外の領域(背景領域)の画素数の比に基づいて決定される。WfgとWbgを決定する方法の1つとして、データサーバ200に格納されている教師データに含まれる正解画像から決定する方法が挙げられる。具体的には、以下の式(5)、(6)によってWfgとWbgが決定される。
Figure 0007502055000005

Figure 0007502055000006

ここで、Gは集合であり、Gは正解画像生成部101により追加された正解画像以外の画像を示すインデックスを要素に持つ。#fg(R)は、正解画像Rの画素のうち、画素値が1である画素の数である。#bg(R)は、正解画像Rの画素のうち、画素値が0である画素の数である。また、学習部102は、損失関数の値を計算する前に、式
(5)および式(6)を用いてWfgとWbgの値を計算してもよいし、事前に計算されたWfgとWbgの値をデータサーバ200から取得してもよい。
Figure 0007502055000004

Here, W fg and W bg are real numbers representing weight values and are constants. W fg and W bg are determined based on the ratio of the number of pixels in a region of interest depicted in a typical image processed by the classifier to the number of pixels in a region other than the region of interest (background region). One method for determining W fg and W bg is to determine them from a correct image included in the teacher data stored in the data server 200. Specifically, W fg and W bg are determined by the following formulas (5) and (6).
Figure 0007502055000005

Figure 0007502055000006

Here, G is a set, and G has an index indicating an image other than the correct image added by the correct image generating unit 101 as an element. # fg (R j ) is the number of pixels having a pixel value of 1 among the pixels of the correct image R j . # bg (R j ) is the number of pixels having a pixel value of 0 among the pixels of the correct image R j . In addition, the learning unit 102 may calculate the values of W fg and W bg using equations (5) and (6) before calculating the value of the loss function, or may obtain the values of W fg and W bg calculated in advance from the data server 200.

また、重みを表す式は、ターゲット画像Iに応じて変更してもよい。この場合、重みを表す式w(l)は、以下の式(7)で表される。

Figure 0007502055000007

ここで、Wfg(i)とWbg(i)は、重みの値を表す実数であり、ターゲット画像Iに応じて変化する変数である。学習部102は、複数の画像間における画像の類似度に基づいて、複数の画像から、ターゲット画像Iと画像の類似度が近似する類似画像としての画像を特定する。画像の類似度が互いにどの程度近似するものを類似画像とするかは適宜決定することができる。そして、学習部102は、特定した類似画像内に描出されている注目領域の画素数と注目領域以外の領域(背景領域)の画素数との比を基にWfg(i)とWbg(i)の値を決定する。 Furthermore, the equation representing the weight may be changed depending on the target image I i . In this case, the equation w i (l) representing the weight is expressed by the following equation (7).
Figure 0007502055000007

Here, W fg (i) and W bg (i) are real numbers representing weight values, and are variables that change according to the target image I i . The learning unit 102 identifies, from among the multiple images, an image that is similar to the target image I i in image similarity based on the image similarity between the multiple images. It is possible to appropriately determine the degree to which images with similar similarity to each other are to be regarded as similar images. Then, the learning unit 102 determines the values of W fg (i) and W bg (i) based on the ratio between the number of pixels in the attention area depicted in the identified similar image and the number of pixels in the area other than the attention area (background area ).

次に、Wfg(i)とWbg(i)の値の決定方法の具体例について説明する。学習部102は、データサーバ200に格納されている教師データに含まれるターゲット画像のうち、ターゲット画像IとI以外のターゲット画像Iとの間の画像の類似度を計算する。そして、類似度が最も高いターゲット画像(ここではターゲット画像Ik’とする)を特定する。次に、学習部102は、Ik’に対応する正解画像Rk’から、以下の式(8)、(9)を用いてWfg(i)とWbg(i)の値を決定する。

Figure 0007502055000008

Figure 0007502055000009
Next, a specific example of a method for determining the values of W fg (i) and W bg (i) will be described. The learning unit 102 calculates the image similarity between the target image I i and a target image I k other than I i among the target images included in the teacher data stored in the data server 200. Then, the target image with the highest similarity (here, the target image I k ' ) is specified. Next, the learning unit 102 determines the values of W fg (i) and W bg (i) from the correct image R k ' corresponding to I k ' using the following formulas (8) and (9).
Figure 0007502055000008

Figure 0007502055000009

学習部102によってWfg(i)とWbg(i)の値を決定する方法は、データサーバ200に格納されている教師データを使用する上記の方法に限定されない。例えば、識別器が処理する典型的な画像と、その画像内に描出されている注目領域の画素数と注目領域以外の領域(背景領域)の画素数とを組にして、データサーバ200に記憶してもよい。ここで、典型的な画像の例としては、ターゲット画像に含まれる撮像対象の部位のうち他よりも多い部位の画像やターゲット画像と色相、彩度、明度、輝度などの特徴量が同等である画像など、学習部102によって処理される数が多い種類の画像が挙げられる。この場合、学習部102は、データサーバ200に格納されている、典型的な画像のそれぞれについて類似度を計算する。そして、学習部102は、最も類似度が高い画像における注目領域の画素数Nfgと、注目領域以外の領域(背景領域)の画素数Nbgを、データサーバ200から取得する。そして、学習部102は、以下の式(10)、(11)を用いて、Wfg(i)とWbg(i)の値を決定することができる。

Figure 0007502055000010
Figure 0007502055000011
The method of determining the values of W fg (i) and W bg (i) by the learning unit 102 is not limited to the above method using the teacher data stored in the data server 200. For example, a typical image processed by the classifier, the number of pixels of the attention region depicted in the image, and the number of pixels of the region other than the attention region (background region) may be paired and stored in the data server 200. Here, examples of typical images include images of a type of image that is processed in large numbers by the learning unit 102, such as an image of a part of the target image that is included in a target image and an image having the same feature values such as hue, saturation, brightness, and luminance as the target image. In this case, the learning unit 102 calculates the similarity for each of the typical images stored in the data server 200. Then, the learning unit 102 acquires from the data server 200 the number of pixels N fg of the attention region and the number of pixels N bg of the region other than the attention region (background region) in the image with the highest similarity. Then, the learning unit 102 can determine the values of W fg (i) and W bg (i) using the following equations (10) and (11).
Figure 0007502055000010
Figure 0007502055000011

学習部102は、式(4)または式(7)によってw(l)またはw(l)を決定した後、w(l)またはw(l)と以下の式(12)を用いて損失関数の値Eを計算する。

Figure 0007502055000012
After determining w(l) or wi (l) using equation (4) or equation (7), the learning unit 102 calculates the loss function value E using w(l) or wi (l) and the following equation (12).
Figure 0007502055000012

なお、式(12)による損失関数の計算の例では、w(l)を使用するが、式(4)によってw(l)を決定する場合は、式(12)においてw(l)をw(l)で置き換えればよい。式(12)の代わりに以下の式(13)を用いて損失関数の値Eを計算してもよい。

Figure 0007502055000013

ここで、式(13)に示す損失関数の計算式は、式(3)に示す損失関数の計算式に対応する式である。 In the example of calculating the loss function by formula (12), wi (l) is used, but when determining w(l) by formula (4), wi (l) can be replaced with w(l) in formula (12). The loss function value E may be calculated by using the following formula (13) instead of formula (12).
Figure 0007502055000013

Here, the calculation formula for the loss function shown in formula (13) is an equation corresponding to the calculation formula for the loss function shown in formula (3).

学習部102は、上記の式(1)、(3)、(8)、(9)を用いて、損失関数の値Eを計算する。以上が、学習部102による損失関数の値の計算に関する説明である。 The learning unit 102 calculates the loss function value E using the above formulas (1), (3), (8), and (9). This concludes the explanation of how the learning unit 102 calculates the loss function value.

次に、図6を参照しながら、学習部102による識別器の学習処理について説明する。学習部102は、公知の学習アルゴリズムを用いて識別器の学習を行う。ここでは、ニューラルネットワークの学習アルゴリズムを例に挙げて、学習部102の学習処理について説明する。なお、以下に説明する処理ステップのうち、ステップS2040を除く処理ステップでは、公知のニューラルネットワークの学習アルゴリズムにおける処理と同様の処理が実行される。 Next, the learning process of the classifier by the learning unit 102 will be described with reference to FIG. 6. The learning unit 102 learns the classifier using a known learning algorithm. Here, the learning process of the learning unit 102 will be described using a neural network learning algorithm as an example. Note that, of the processing steps described below, in the processing steps other than step S2040, processing similar to that in a known neural network learning algorithm is executed.

(S2010)
ステップS2010において、学習部102のデータ取得部170は、データサーバ200から教師データを取得する。
(S2010)
In step S2010, the data acquisition unit 170 of the learning unit 102 acquires teacher data from the data server 200.

(S2020)
ステップS2020において、学習部102は、識別器のパラメータの初期値を設定する。本ステップでは、例えば、Heらが提案した初期値の決定方法([Kaiming He, et al., “Delving Deep into Rectifiers: Surpassing Human-Level Performance on ImageNet Classification,” ICCV, 2015])や、定数値や乱数値を初期値とする方法など、公知
の方法が用いられて、初期値が設定される。
(S2020)
In step S2020, the learning unit 102 sets initial values of the parameters of the classifier. In this step, the initial values are set using a known method, such as the method of determining initial values proposed by He et al. ([Kaiming He, et al., “Delving Deep into Rectifiers: Surpassing Human-Level Performance on ImageNet Classification,” ICCV, 2015]) or a method of setting constant values or random values as initial values.

(S2030)
ステップS2030において、学習部102は、教師データに含まれるそれぞれのター
ゲット画像に識別器を適用して、ターゲット画像内に描出されている注目領域を抽出する。図6に示すように、ステップS2030からステップS2060が繰り返し実行される。ステップS2030の初回実行時は、学習部102は、ステップS2020で設定されたパラメータを識別器のパラメータとして使用する。そして、ステップS2030の二回目以降の実行時は、学習部102は、ステップS2050において計算されたパラメータを識別器のパラメータとして使用する。
(S2030)
In step S2030, the learning unit 102 applies a classifier to each target image included in the training data to extract a region of interest depicted in the target image. As shown in Fig. 6, steps S2030 to S2060 are repeatedly executed. When step S2030 is executed for the first time, the learning unit 102 uses the parameters set in step S2020 as the parameters of the classifier. When step S2030 is executed for the second or subsequent times, the learning unit 102 uses the parameters calculated in step S2050 as the parameters of the classifier.

(S2040)
ステップS2040において、学習部102は、損失関数の値E[t]を計算する。ここで添え字「t」は、ステップS2030からステップS2060までの処理がt回目の実行であることを意味する。学習部102は、上記の損失関数の計算方法に従って損失関数の値E[t]を計算する。
(S2040)
In step S2040, the learning unit 102 calculates the loss function value E[t]. Here, the subscript "t" means that the process from step S2030 to step S2060 is executed for the tth time. The learning unit 102 calculates the loss function value E[t] according to the above-mentioned method for calculating the loss function.

(S2050)
ステップS2050において、学習部102は、識別器のパラメータを計算する。具体的には、学習部102は、勾配降下法、Stochastic Gradient Descent(SGD)、Adamなどのような、公知の計算方法を用いて、パラメータを計算する。その後、学習部102は、識別器のパラメータを本ステップで得られたパラメータに置き換えることで、識別器のパラメータを更新する。
(S2050)
In step S2050, the learning unit 102 calculates the parameters of the classifier. Specifically, the learning unit 102 calculates the parameters using a known calculation method such as gradient descent, Stochastic Gradient Descent (SGD), Adam, etc. After that, the learning unit 102 updates the parameters of the classifier by replacing the parameters of the classifier with the parameters obtained in this step.

(S2060)
ステップS2060において、学習部102は、識別器のパラメータの更新を終了するか否か、すなわち識別器の学習を終了するか否かの判断を行う。例えば、学習部102は、前回のステップS2040の処理で計算された損失関数の値E[t-1]と今回のステップS2040の処理で計算された損失関数の値E[t]との差を計算する。そして、計算した差が所定の値よりも大きい場合、学習部102は、処理をステップS2030に戻す。一方、計算した差が所定の値以下の場合、学習部102は、処理をステップS2070に進める。
(S2060)
In step S2060, the learning unit 102 judges whether or not to end the update of the parameters of the classifier, that is, whether or not to end the learning of the classifier. For example, the learning unit 102 calculates the difference between the value E[t-1] of the loss function calculated in the previous process of step S2040 and the value E[t] of the loss function calculated in the current process of step S2040. If the calculated difference is greater than a predetermined value, the learning unit 102 returns the process to step S2030. On the other hand, if the calculated difference is equal to or less than the predetermined value, the learning unit 102 advances the process to step S2070.

(S2070)
ステップS2070において、学習部102は、S2050において更新された識別器のパラメータをデータサーバ200に送信する。
(S2070)
In step S2070, the learning unit 102 transmits the parameters of the classifier updated in S2050 to the data server 200.

本実施形態に係る画像処理装置100は、ターゲット画像において識別器が正しく抽出できない領域を、効率よく取得することができる。そして、画像処理装置100は、取得した領域に基づいて正解画像を作成することで、識別器が正しく抽出できる領域は学習の対象外とする。これにより、画像処理装置100では、識別器が正しく抽出できない領域だけを用いた識別器の学習を行うことで、識別器の学習に伴う処理負荷を軽減して学習効率を高めることができる。 The image processing device 100 according to this embodiment can efficiently acquire areas in a target image that the classifier cannot correctly extract. The image processing device 100 then creates a correct answer image based on the acquired areas, excluding areas that the classifier can correctly extract from the learning target. As a result, the image processing device 100 can reduce the processing load associated with learning the classifier and improve the learning efficiency by training the classifier using only areas that the classifier cannot correctly extract.

(第2実施形態)
図7を参照して、第2実施形態に係る画像処理装置700について説明する。画像処理装置700は、生成画像生成部701と学習部702を有する。画像処理装置700の学習部702は、第1実施形態における画像処理装置100の学習部102と同じ動作を行ため、学習部702の詳細な説明はここでは省略する。なお、正解の分かっている正解画像に対して、第一抽出手段による抽出を行い、第一の抽出手段による抽出結果と、正解画像との差から、学習領域を特定してもよい。さらに特定された学習領域に基づいて正解画像を生成し、損失関数を計算してもよい。
Second Embodiment
An image processing device 700 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7. The image processing device 700 has a generated image generating unit 701 and a learning unit 702. The learning unit 702 of the image processing device 700 performs the same operation as the learning unit 102 of the image processing device 100 in the first embodiment, and therefore a detailed description of the learning unit 702 is omitted here. Note that a correct answer image for which the correct answer is known may be extracted by a first extraction means, and a learning area may be specified from the difference between the extraction result by the first extraction means and the correct answer image. Furthermore, a correct answer image may be generated based on the specified learning area, and a loss function may be calculated.

正解画像生成部701は、データ取得部710、第1領域抽出部720、第2領域抽出
部730、領域特定部740、領域選択部750、生成部760、教師データ追加部770を有する。正解画像生成部701の各部のうち、第1領域抽出部720、領域特定部740、教師データ追加部770は、第1実施形態における画像処理装置100の領域抽出部120、領域特定部130、教師データ追加部160と同じ動作を行う。このため、これらの処理部の詳細な説明はここでは省略する。
The correct image generating unit 701 has a data acquiring unit 710, a first region extracting unit 720, a second region extracting unit 730, a region identifying unit 740, a region selecting unit 750, a generating unit 760, and a teacher data adding unit 770. Of the units of the correct image generating unit 701, the first region extracting unit 720, the region identifying unit 740, and the teacher data adding unit 770 perform the same operations as the region extracting unit 120, the region identifying unit 130, and the teacher data adding unit 160 of the image processing device 100 in the first embodiment. For this reason, detailed descriptions of these processing units will be omitted here.

データ取得部710は、第1実施形態に係るデータサーバに対応するデータサーバ200からターゲット画像を取得する。ターゲット画像は、ターゲット画像内に注目領域が描出されている画像でもよいし、注目領域が描出されていない画像でもよい。データ取得部710は、取得したターゲット画像を第1領域抽出部720、第2領域抽出部730、領域選択部750、教師データ追加部770に送信する。 The data acquisition unit 710 acquires a target image from the data server 200, which corresponds to the data server according to the first embodiment. The target image may be an image in which an attention area is depicted within the target image, or an image in which an attention area is not depicted. The data acquisition unit 710 transmits the acquired target image to the first area extraction unit 720, the second area extraction unit 730, the area selection unit 750, and the teacher data addition unit 770.

第2領域抽出部730は、ターゲット画像に対して、第1領域抽出部720で実行される画像処理とは異なる手法の画像処理を適用して、ターゲット画像内に描出されている注目領域を抽出する。第2領域抽出部730は、抽出した抽出領域を領域特定部740に送信する。以下の説明では、第1領域抽出部720により抽出された領域を第1の抽出領域と称し、第2領域抽出部730により抽出された領域を第2の抽出領域と称する。また、第1領域抽出部720による処理の結果を第1の抽出結果と称し、第2領域抽出部730による処理の結果を第2の抽出結果と称する。 The second region extraction unit 730 applies image processing to the target image using a method different from the image processing executed by the first region extraction unit 720 to extract a region of interest depicted in the target image. The second region extraction unit 730 transmits the extracted extraction region to the region identification unit 740. In the following description, the region extracted by the first region extraction unit 720 is referred to as the first extraction region, and the region extracted by the second region extraction unit 730 is referred to as the second extraction region. In addition, the result of the processing by the first region extraction unit 720 is referred to as the first extraction result, and the result of the processing by the second region extraction unit 730 is referred to as the second extraction result.

ここで、第2領域抽出部730が実行する画像処理について説明する。第2領域抽出部730は、第1領域抽出部720が用いる画像処理手法と異なれば、任意の画像処理手法を用いてよいが、好ましい画像処理手法はグラフカット・セグメンテーション法である。グラフカット・セグメンテーション法は公知の画像処理手法であり、例えば、特許公報US6973212に詳細が開示されている。以下では、この特許公報に開示の内容と同様の説明については省略し、異なる点を中心に説明する。 Here, the image processing executed by the second region extraction unit 730 will be described. The second region extraction unit 730 may use any image processing method as long as it is different from the image processing method used by the first region extraction unit 720, but a preferred image processing method is the graph cut segmentation method. The graph cut segmentation method is a well-known image processing method, and is disclosed in detail, for example, in Patent Publication US6973212. Below, the same description as that disclosed in this patent publication will be omitted, and the differences will be mainly described.

グラフカット・セグメンテーション法では、画素ノードとターミナル・ノードSの間をつなぐエッジ(t-link)に、エネルギーとして、その画素ノードに対応する画素が注目領域の画素であることを表す値(尤度)が設定される。また、画素ノードとターミナル・ノードTの間をつなぐエッジ(t-link)に、エネルギーとして、その画素ノードに対応する画素が注目領域の画素ではないことを表す値(尤度)が設定される。それぞれの尤度は、第一の抽出部720で実行される識別器の出力値が使用される。 In the graph cut segmentation method, a value (likelihood) indicating that the pixel corresponding to the pixel node is a pixel in the region of interest is set as energy to the edge (t-link) connecting the pixel node and the terminal node S. Also, a value (likelihood) indicating that the pixel corresponding to the pixel node is not a pixel in the region of interest is set as energy to the edge (t-link) connecting the pixel node and the terminal node T. The output value of the classifier executed in the first extraction unit 720 is used for each likelihood.

また、第1領域抽出部720によって抽出された第1の抽出領域に含まれる画素を前景シードとする。また、第1の抽出領域に含まれる画素から所定の距離を超えて離れた位置にある画素を背景シードとする。そして、前景シードに対応する画素ノードとターミナル・ノードSの間のエッジ(t-link)、および背景シードに対応する画素ノードとターミナル・ノードTの間のエッジ(t-link)に有意に大きな値が設定される。このような値を設定してグラフカット・セグメンテーション法を実行することで、第2領域抽出部730はターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する。 The pixels included in the first extraction region extracted by the first region extraction unit 720 are set as foreground seeds. The pixels located at a position that is more than a predetermined distance away from the pixels included in the first extraction region are set as background seeds. Significantly large values are then set to the edge (t-link) between the pixel node corresponding to the foreground seed and the terminal node S, and the edge (t-link) between the pixel node corresponding to the background seed and the terminal node T. By setting such values and executing the graph cut segmentation method, the second region extraction unit 730 extracts a second extraction region as a region of interest from the target image.

図9を参照しながら、第2領域抽出部730によって抽出される第2の抽出領域について説明する。図9Aに示す画像910が、ターゲット画像である。また、画像910内の領域911と領域912が、注目領域である。図9Bに示す画像920は、第1領域抽出部720が識別器を用いてターゲット画像910から注目領域を抽出した結果(第1の抽出結果)を示す画像である。画像920内の領域921と領域922は、識別器によって注目領域911と注目領域912が抽出されることで得られる領域である。また、画像920内の領域923は、識別器によって注目領域として正しく抽出されなかった領域である。また、画像920内の領域924は、注目領域の一部ではないが、識別器によって注
目領域として誤って抽出された領域である。
With reference to FIG. 9, the second extraction region extracted by the second region extraction unit 730 will be described. An image 910 shown in FIG. 9A is a target image. Regions 911 and 912 in the image 910 are regions of interest. An image 920 shown in FIG. 9B is an image showing a result (first extraction result) of the first region extraction unit 720 extracting a region of interest from the target image 910 using a classifier. Regions 921 and 922 in the image 920 are regions obtained by extracting the regions of interest 911 and 912 by the classifier. Region 923 in the image 920 is a region that was not correctly extracted as a region of interest by the classifier. Region 924 in the image 920 is a region that is not part of the region of interest but is erroneously extracted as a region of interest by the classifier.

図9Cに示す画像930は、第2領域抽出部730がグラフカット・セグメンテーション法によってターゲット画像910から注目領域として第2の抽出領域を抽出した結果(第2の抽出結果)を示す画像である。画像910の注目領域911と画像930の第2の抽出領域931、画像910の注目領域912と画像930の第2の抽出領域932をそれぞれ比較すると分かるように、第2領域抽出部730により注目領域911、912の大部分が正しく抽出される。また、画像920(第1の抽出結果)と画像930(第2の抽出結果)とを比較すると分かるように、第1の抽出結果では正しく抽出されなかった領域923が、第2の抽出結果では正しく抽出されている。また、画像930では、識別器によって誤って抽出された領域924は抽出されていない。したがって、第2の領域抽出部730は、第1の領域抽出部720よりも高い精度で注目領域を抽出することができる。 9C shows an image 930 that shows the result (second extraction result) of the second region extraction unit 730 extracting the second extraction region as a region of interest from the target image 910 by the graph cut segmentation method. As can be seen by comparing the region of interest 911 of the image 910 with the second extraction region 931 of the image 930, and the region of interest 912 of the image 910 with the second extraction region 932 of the image 930, most of the regions of interest 911 and 912 are correctly extracted by the second region extraction unit 730. Also, as can be seen by comparing the image 920 (first extraction result) with the image 930 (second extraction result), the region 923 that was not correctly extracted in the first extraction result is correctly extracted in the second extraction result. Also, in the image 930, the region 924 that was erroneously extracted by the classifier is not extracted. Therefore, the second region extraction unit 730 can extract the region of interest with higher accuracy than the first region extraction unit 720.

領域特定部740は、第1領域抽出部720によって抽出された第1の抽出結果と、第2領域抽出部730によって抽出された第2の抽出結果を参照して、学習部702が識別器を学習する際に使用する領域を取得する。領域特定部740は、取得した領域を領域選択部750に送信する。 The region identification unit 740 refers to the first extraction result extracted by the first region extraction unit 720 and the second extraction result extracted by the second region extraction unit 730 to acquire a region to be used by the learning unit 702 when training the classifier. The region identification unit 740 transmits the acquired region to the region selection unit 750.

領域特定部740は、第1の抽出結果に含まれる誤抽出された領域を、学習に使用する領域として取得する。領域特定部740は、例えば、第1領域抽出部720により注目領域として抽出された領域(第1の抽出領域)であり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出されなかった領域を、識別器の学習に使用する領域として取得する。図9Bの例において、画像920内の領域921、領域922、領域924は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出された領域(第1の抽出領域)である。図9Cの例において、画像930内の領域935は、第2領域抽出部730により注目領域として抽出されなかった領域である。 The region identification unit 740 acquires the erroneously extracted region included in the first extraction result as a region to be used for learning. For example, the region identification unit 740 acquires a region that is extracted as a region of interest by the first region extraction unit 720 (first extracted region) and is not extracted as a region of interest by the second region extraction unit 730 as a region to be used for learning the classifier. In the example of FIG. 9B, the regions 921, 922, and 924 in the image 920 are regions extracted as regions of interest by the first region extraction unit 720 (first extracted regions). In the example of FIG. 9C, the region 935 in the image 930 is a region that is not extracted as a region of interest by the second region extraction unit 730.

また、画像920内の領域924は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出された第1の抽出領域であり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出されなかった領域である。そこで、領域特定部740は、領域921、領域922、領域924と、領域935の比較に基づいて、領域924を、注目領域ではないが第1領域抽出部720によって誤って注目領域として抽出された領域(以下、過抽出領域と称する)として特定する。そして、領域特定部740は、領域924を、識別器の学習に使用する領域として特定する。 Furthermore, region 924 in image 920 is the first extracted region extracted as a region of interest by first region extraction unit 720, and is also a region that was not extracted as a region of interest by second region extraction unit 730. Based on a comparison of regions 921, 922, and 924 with region 935, region identification unit 740 identifies region 924 as a region that is not a region of interest but was erroneously extracted as a region of interest by first region extraction unit 720 (hereinafter referred to as an over-extracted region). Then, region identification unit 740 identifies region 924 as a region to be used for training the classifier.

領域特定部740は、また、第1領域抽出部720により注目領域として抽出されなかった領域であり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出された第2の抽出領域も、識別器の学習に使用する領域として特定する。例えば、画像920内の領域923と領域925は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出されなかった領域である。また、画像930内の領域931と領域932は、第2領域抽出部730により注目領域として抽出された第2の抽出領域である。ここで、領域923は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出されなかった領域であり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出された第2の抽出領域である。そこで、領域特定部740は、領域923、領域925、領域931、領域932の比較に基づいて、領域923を、注目領域であるが第1領域抽出部720によって注目領域として正しく抽出されなかった領域(以下、未抽出領域と称する)と特定する。そして、領域特定部740は、領域923を、識別器の学習に使用する領域として特定する。 The region identification unit 740 also identifies the second extracted region, which is not extracted as a region of interest by the first region extraction unit 720 and is extracted as a region of interest by the second region extraction unit 730, as a region to be used for learning the classifier. For example, regions 923 and 925 in image 920 are regions that are not extracted as regions of interest by the first region extraction unit 720. Regions 931 and 932 in image 930 are second extracted regions that are extracted as regions of interest by the second region extraction unit 730. Here, region 923 is a region that is not extracted as a region of interest by the first region extraction unit 720 and is a second extracted region that is extracted as a region of interest by the second region extraction unit 730. Therefore, based on a comparison of regions 923, 925, 931, and 932, the region identifying unit 740 identifies region 923 as a region that is of interest but was not correctly extracted as a region of interest by the first region extraction unit 720 (hereinafter referred to as an unextracted region). Then, the region identifying unit 740 identifies region 923 as a region to be used for training the classifier.

図9Dの画像940が、領域特定部740の上記の処理によって特定された識別器の学
習に使用する領域を示す画像である。画像940に示すように、領域特定部740によって、画像920内の領域923と領域924が、それぞれ識別器の学習に使用する領域943と領域944として特定される。
9D is an image showing the regions to be used for training the classifier, which have been identified by the above-described processing of the region identification unit 740. As shown in image 940, the region identification unit 740 identifies regions 923 and 924 in the image 920 as regions 943 and 944 to be used for training the classifier, respectively.

なお、領域特定部740は、必ずしも領域943を特定する処理と領域944を特定する処理を行う必要はなく、これらの処理のうち一方の処理を行って識別器の学習に使用する領域を特定してもよい。 Note that the area identification unit 740 does not necessarily need to perform the process of identifying area 943 and the process of identifying area 944, and may perform one of these processes to identify the area to be used for training the classifier.

領域選択部750は、領域特定部740で特定された領域を候補領域とみなして、各候補領域について、学習部702による識別器の学習に使用するか否かの判定を行う。そして、領域選択部750は、学習に使用すると判定した領域を示す情報を生成部760に送信する。 The region selection unit 750 regards the regions identified by the region identification unit 740 as candidate regions, and determines for each candidate region whether or not to use the region in training of a classifier by the training unit 702. The region selection unit 750 then transmits information indicating the regions determined to be used for training to the generation unit 760.

領域選択部750は、第1実施形態に係る画像処理装置100の領域選択部140が実行する上記の判定処理1~4に加えて、以下の判定処理6を実行する。なお、以下の説明では、領域特定部740によって取得されるそれぞれの領域を候補領域と称する。 The area selection unit 750 performs the above-mentioned determination processes 1 to 4 performed by the area selection unit 140 of the image processing device 100 according to the first embodiment, as well as the following determination process 6. Note that in the following description, each area acquired by the area identification unit 740 is referred to as a candidate area.

[判定処理6:最大連結領域の境界からの距離2に基づく判定]
領域選択部750は、候補領域について、第2領域抽出部730によって取得された領域内の最大連結領域の境界からの距離を計測する。なお、一例として、最大連結領域の境界から候補領域までの距離は、互いの領域の境界の最短距離とすることができる。そして、領域選択部750は、候補領域のうち、最大連結領域の境界から所定の距離を超えて離れている候補領域を学習に使用する領域であるとして選択する。
[Determination process 6: Determination based on distance 2 from the boundary of the maximum connected region]
The region selection unit 750 measures the distance of the candidate region from the boundary of the maximum connected region within the region acquired by the second region extraction unit 730. As an example, the distance from the boundary of the maximum connected region to the candidate region may be the shortest distance between the boundaries of the regions. Then, the region selection unit 750 selects, from among the candidate regions, a candidate region that is away from the boundary of the maximum connected region by more than a predetermined distance as a region to be used for learning.

図10A~10Fを参照しながら、候補領域から識別器の学習に使用する領域を特定する領域選択部750の処理について説明する。図10Aに示す画像1010は、第1領域抽出部720によって取得された第1の抽出結果である。画像1010において、領域1011、領域1012、領域1013が、第1の抽出領域である。次に、画像1020は、第2領域抽出部730によって取得された第2の抽出結果である。領域1021と領域1022が、第2の抽出領域である。画像1030は、領域特定部740の処理結果である。領域特定部740は画像1010と画像1020を比較することにより、領域1031と領域1032を学習に使用する領域(候補領域)として取得している。 The process of the region selection unit 750, which identifies the region to be used for training the classifier from the candidate regions, will be described with reference to Figures 10A to 10F. Image 1010 shown in Figure 10A is the first extraction result obtained by the first region extraction unit 720. In image 1010, regions 1011, 1012, and 1013 are the first extracted regions. Next, image 1020 is the second extraction result obtained by the second region extraction unit 730. Regions 1021 and 1022 are the second extracted regions. Image 1030 is the processing result of the region identification unit 740. By comparing images 1010 and 1020, the region identification unit 740 acquires regions 1031 and 1032 as regions to be used for training (candidate regions).

領域選択部750は、はじめに、第2領域抽出部730により取得された第2の抽出領域のうち、面積が最大となる最大連結領域を特定する。図10Bに示す画像1020では、領域1021と領域1022とが、領域選択部750により特定される最大連結領域である。 The region selection unit 750 first identifies the largest connected region having the largest area among the second extracted regions acquired by the second region extraction unit 730. In the image 1020 shown in FIG. 10B, the regions 1021 and 1022 are the largest connected regions identified by the region selection unit 750.

次に、領域選択部750は、第2の抽出領域のうち、最大連結領域1021および1022の内側に存在する領域を特定する。そして、領域選択部750は、特定された領域について、領域1021、1022を連結した最大連結領域の境界から所定の距離より、さらに内側に存在する領域を、学習に使用する領域(候補領域)として選択する。この処理を模式的に示した画像が、図10Dの画像1040である。画像1040では、輪郭線1041と輪郭線1042が、最大連結領域を構成する領域1021と領域1022の境界に対応する。そして、点線1043と点線1044が、最大連結領域1021、1022の境界から領域の内側に向かって所定の距離だけ離れた位置を表す。 Next, the region selection unit 750 identifies a region of the second extracted region that exists inside the maximum connected region 1021 and 1022. The region selection unit 750 then selects, from the identified region, a region that exists further inside than a predetermined distance from the boundary of the maximum connected region formed by connecting regions 1021 and 1022, as a region (candidate region) to be used for learning. An image that shows this process is image 1040 in FIG. 10D. In image 1040, contour lines 1041 and 1042 correspond to the boundary between regions 1021 and 1022 that form the maximum connected region. Then, dotted lines 1043 and 1044 represent positions that are a predetermined distance away from the boundary between the maximum connected regions 1021 and 1022 toward the inside of the region.

領域選択部750は、第2の抽出領域のうち、領域1031を最大連結領域1021および1022の内側に存在する領域として特定する。そして、領域選択部750は、領域1031のうち、最大連結領域1021、1022の境界から所定の距離を超えて離れて
存在する領域1045を、学習に使用する領域(候補領域)として選択する。一方、領域選択部750は、領域1031のうち、最大連結領域1021、1022の境界から所定の距離以内に存在する領域1046を、学習に使用する領域(候補領域)からは除外して選択しない。
Of the second extracted regions, the region selection unit 750 identifies region 1031 as a region existing inside maximally connected regions 1021 and 1022. Then, of region 1031, the region selection unit 750 selects region 1045, which exists away from the boundary between maximally connected regions 1021 and 1022 by more than a predetermined distance, as a region to be used for learning (candidate region). On the other hand, of region 1031, the region selection unit 750 excludes region 1046, which exists within a predetermined distance from the boundary between maximally connected regions 1021 and 1022, from the regions to be used for learning (candidate region) and does not select it.

また、領域選択部750は、第2の抽出領域のうち、最大連結領域1021、1022の外側に存在する領域を特定する。そして、領域選択部750は、特定された領域のうち、最大連結領域1021、1022の境界から所定の距離を超えて離れて存在する領域を、学習に使用する領域(候補領域)として選択する。この処理を模式的に示した画像が、図10Eの画像1050である。画像1050では、輪郭線1051と輪郭線1052が、最大連結領域を構成する領域1021と領域1022の境界に対応する。そして、点線1053が、最大連結領域1021、1022の境界から領域の外側に向かって所定の距離だけ離れた位置を表す。 The region selection unit 750 also identifies regions of the second extraction region that exist outside the maximally connected regions 1021, 1022. The region selection unit 750 then selects, from the identified regions, regions that exist away from the boundary between the maximally connected regions 1021, 1022 by more than a predetermined distance as regions to be used for learning (candidate regions). An image that illustrates this process is image 1050 in FIG. 10E. In image 1050, contour lines 1051 and 1052 correspond to the boundary between regions 1021 and 1022 that form the maximally connected region. Dotted line 1053 indicates a position that is a predetermined distance away from the boundary between the maximally connected regions 1021, 1022 toward the outside of the regions.

領域選択部750は、第2の抽出領域のうち、領域1032を最大連結領域1021、1022の外側に存在する領域として特定する。そして、領域選択部750は、領域1032のうち、最大連結領域1021、1022の境界から所定の距離を超えて離れて存在する領域1055を、学習に使用する領域(候補領域)として選択する。一方、領域選択部750は、領域1032のうち、最大連結領域1021、1022の境界から所定の距離以内に存在する領域1054を、学習に使用する領域(候補領域)からは除外して選択しない。 The region selection unit 750 identifies region 1032 of the second extracted region as a region that exists outside the maximal connected regions 1021, 1022. The region selection unit 750 then selects region 1055 of region 1032 that exists more than a predetermined distance away from the boundary between the maximal connected regions 1021, 1022 as a region to be used for learning (candidate region). On the other hand, the region selection unit 750 excludes region 1054 of region 1032 that exists within a predetermined distance from the boundary between the maximal connected regions 1021, 1022 from the regions to be used for learning (candidate region) and does not select it.

最後に、図10Fに示す画像1060が、領域選択部750が上記の判定処理6を実行して選択した学習に使用する領域を示す画像である。画像1060において、領域1061が、図10Dに示す画像1040の領域1045に対応している。また、画像1060において、領域1062が、図10Eに示す画像1050の領域1055に対応している。 Finally, image 1060 shown in FIG. 10F is an image showing the area to be used for learning selected by area selection unit 750 by executing judgment process 6 described above. In image 1060, area 1061 corresponds to area 1045 in image 1040 shown in FIG. 10D. Also, in image 1060, area 1062 corresponds to area 1055 in image 1050 shown in FIG. 10E.

領域選択部750は、判定処理1、判定処理2、判定処理3、判定処理4、判定処理6の少なくとも一つの判定処理を実行し、領域特定部740で取得された領域の中から、学習に使用する領域を選択的に取得する。 The area selection unit 750 executes at least one of the judgment processes 1, 2, 3, 4, and 6, and selectively acquires an area to be used for learning from the areas acquired by the area identification unit 740.

なお、本実施形態では、正解画像生成部701は、識別器の学習に使用する領域を取得するために、領域選択部750による判定処理を実行する必要はない。したがって、正解画像生成部701は、領域選択部750を有しない構成としてもよい。正解画像生成部701が領域選択部750を有しない場合は、領域特定部740が、上記の処理によって特定した領域を生成部760に送信する。 In this embodiment, the correct image generating unit 701 does not need to execute the judgment process by the area selecting unit 750 to obtain the area to be used for training the classifier. Therefore, the correct image generating unit 701 may be configured not to include the area selecting unit 750. If the correct image generating unit 701 does not include the area selecting unit 750, the area identifying unit 740 transmits the area identified by the above process to the generating unit 760.

次に、生成部760は、領域特定部740または領域選択部750から送信された学習に使用する領域に基づいて、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。 Next, the generation unit 760 generates a correct answer image corresponding to the target image based on the area to be used for learning transmitted from the area identification unit 740 or the area selection unit 750.

具体的には、生成部760は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出されなかった領域であり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出された領域である領域を構成する画素に「注目領域である」というラベルを付与する。図9Dに示す画像940を例に説明すると、生成部760は、領域943を構成する画素に対して「注目領域である」というラベルを付与する。また、図10Fに示す画像1060を例に説明すると、生成部760は、領域1061を構成する画素に対して「注目領域である」というラベルを付与する。 Specifically, the generation unit 760 assigns a label of "area of interest" to pixels constituting a region that was not extracted as a region of interest by the first region extraction unit 720 and was extracted as a region of interest by the second region extraction unit 730. Using image 940 shown in FIG. 9D as an example, the generation unit 760 assigns a label of "area of interest" to pixels constituting region 943. Using image 1060 shown in FIG. 10F as an example, the generation unit 760 assigns a label of "area of interest" to pixels constituting region 1061.

また、生成部760は、第1領域抽出部720により注目領域として抽出された領域で
あり、かつ、第2領域抽出部730により注目領域として抽出されなかった領域である領域を構成する画素に「注目領域ではない」というラベルを付与する。図9Dに示す画像940を例に説明すると、生成部760は、領域944を構成する画素に対して「注目領域ではない」というラベルを付与する。また、図10Fに示す画像1060を例に説明すると、生成部760は、領域1062を構成する画素に対して「注目領域ではない」というラベルを付与する。
Furthermore, the generating unit 760 assigns a label of "not a region of interest" to pixels constituting a region that is extracted as a region of interest by the first region extracting unit 720 and is not extracted as a region of interest by the second region extracting unit 730. Taking the image 940 shown in FIG. 9D as an example, the generating unit 760 assigns a label of "not a region of interest" to pixels constituting a region 944. Taking the image 1060 shown in FIG. 10F as an example, the generating unit 760 assigns a label of "not a region of interest" to pixels constituting a region 1062.

最後に、生成部760は、「注目領域である」または「注目領域ではない」というラベルが付与されなかった画素に、「学習に使用しない」というラベルを付与する。図9Dに示す画像940を例に説明すると、生成部760は、領域943、944以外の領域945を構成する画素に対して「学習に使用しない」というラベルを付与する。また、図10Fに示す画像1060を例に説明すると、生成部760は、領域1061、1062以外の領域1063を構成する画素に対して「学習に使用しない」というラベルを付与する。そして、生成部760は、上記の処理によって付与したそれぞれのラベルを各画素の画素値として保持する画像を正解画像として生成する。生成部760は、生成した正解画像を教師データ追加部770に送信する。 Finally, the generating unit 760 assigns the label "not used for learning" to pixels that have not been assigned the label "area of interest" or "not an area of interest". Using the image 940 shown in FIG. 9D as an example, the generating unit 760 assigns the label "not used for learning" to pixels that make up the area 945 other than the areas 943 and 944. Using the image 1060 shown in FIG. 10F as an example, the generating unit 760 assigns the label "not used for learning" to pixels that make up the area 1063 other than the areas 1061 and 1062. The generating unit 760 then generates an image that holds the labels assigned by the above process as the pixel values of each pixel as a correct image. The generating unit 760 transmits the generated correct image to the teacher data adding unit 770.

次に、図8のフローチャートを参照しながら、正解画像生成部701が実行する処理について説明する。 Next, the process executed by the correct image generating unit 701 will be described with reference to the flowchart in FIG. 8.

(S3010)
ステップS3010において、データ取得部710は、データサーバ200から教師データを取得する。そして、データ取得部710は、取得したターゲット画像を第1領域抽出部720、第2領域抽出部730、領域選択部750(ある場合)、教師データ追加部770にそれぞれ送信する。
(S3010)
In step S3010, the data acquisition unit 710 acquires teacher data from the data server 200. Then, the data acquisition unit 710 transmits the acquired target image to the first region extraction unit 720, the second region extraction unit 730, the region selection unit 750 (if present), and the teacher data addition unit 770, respectively.

(S3020)
ステップS3020において、第1領域抽出部720は、データ取得部710からターゲット画像を取得する。そして、第1領域抽出部720は、ターゲット画像に識別器を適用して、ターゲット画像内に描出されている注目領域を抽出する。第1領域抽出部720は、抽出した領域を第2領域抽出部730に送信する。
(S3020)
In step S3020, the first region extraction unit 720 acquires a target image from the data acquisition unit 710. Then, the first region extraction unit 720 applies a classifier to the target image to extract a region of interest depicted in the target image. The first region extraction unit 720 transmits the extracted region to the second region extraction unit 730.

(S3030)
ステップS3030において、第2領域抽出部730は、データ取得部710からターゲット画像を取得する。また、第2領域抽出部730は、第1領域抽出部720から第1の抽出結果を取得する。そして、第2領域抽出部730は、ターゲット画像に第1領域抽出部720が用いる画像処理手法とは異なる画像処理手法を用いて、ターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する。第2領域抽出部730は、抽出された領域を第2領域抽出部740に送信する。
(S3030)
In step S3030, the second region extraction unit 730 acquires the target image from the data acquisition unit 710. The second region extraction unit 730 also acquires the first extraction result from the first region extraction unit 720. The second region extraction unit 730 then extracts a second extraction region from the target image as a region of interest by using an image processing method different from the image processing method used by the first region extraction unit 720 on the target image. The second region extraction unit 730 transmits the extracted region to the second region extraction unit 740.

(S3040)
ステップS3040において、領域特定部740は、第1領域抽出部720から受信した第1の抽出結果と第2領域抽出部730から受信した第2の抽出結果を参照して、識別器の学習に使用する領域を特定する。正解画像生成部701が領域選択部750を有する場合は、領域特定部740は、特定した領域を、学習に使用する領域の候補領域として領域選択部750に送信する。一方、正解画像生成部701が領域選択部750を有しない場合は、領域特定部740は、特定した領域を、学習に使用する領域として生成部760に送信する。
(S3040)
In step S3040, the region identifying unit 740 identifies a region to be used for training the classifier by referring to the first extraction result received from the first region extraction unit 720 and the second extraction result received from the second region extraction unit 730. If the correct image generation unit 701 has a region selection unit 750, the region identifying unit 740 transmits the identified region to the region selection unit 750 as a candidate region for the region to be used for training. On the other hand, if the correct image generation unit 701 does not have a region selection unit 750, the region identifying unit 740 transmits the identified region to the generation unit 760 as a region to be used for training.

(S3050)
ステップS3050において、選領域択部750は、領域特定部740から識別器の学習に使用する領域の候補領域を取得する。すなわち、領域選択部750は、領域特定部740から受信した領域を候補領域とみなす。領域選択部750は、それぞれの候補領域について、領域の形状に関する特徴、領域の濃淡値に関する特徴、画像内の領域の位置に関する特徴のうち、少なくとも1つを基準として、学習に使用する領域か否かを判定する。そして、領域選択部750は、学習に使用する領域として判定した領域の情報を生成部760に送信する。ここで、領域選択部750が実行する判定処理は、上記の領域選択部750の説明のとおりである。なお、正解画像生成部701が領域選択部750を有しない場合は、ステップS3050の処理は実行されず、処理はステップS3040からS3060に進む。
(S3050)
In step S3050, the region selection unit 750 acquires candidate regions for regions used for learning the classifier from the region identification unit 740. That is, the region selection unit 750 regards the region received from the region identification unit 740 as a candidate region. The region selection unit 750 judges whether each candidate region is a region to be used for learning based on at least one of the features related to the shape of the region, the features related to the gray value of the region, and the features related to the position of the region in the image. Then, the region selection unit 750 transmits information on the region judged as a region to be used for learning to the generation unit 760. Here, the judgment process executed by the region selection unit 750 is as described above for the region selection unit 750. Note that, if the correct image generation unit 701 does not have the region selection unit 750, the process of step S3050 is not executed, and the process proceeds from step S3040 to S3060.

(S3060)
ステップS3060において、生成部760は、領域特定部740または領域選択部750で選択された学習に使用する領域に基づいて、ターゲット画像に対応する正解画像を生成する。ここで、生成部760が正解画像を生成する処理は、上記の生成部760の説明のとおりである。そして、生成部760は、生成した正解画像を教師データ追加部770に送信する。
(S3060)
In step S3060, the generating unit 760 generates a correct answer image corresponding to the target image based on the region to be used for learning selected by the region identifying unit 740 or the region selecting unit 750. Here, the process of generating the correct answer image by the generating unit 760 is as described above for the generating unit 760. Then, the generating unit 760 transmits the generated correct answer image to the teacher data adding unit 770.

(S3070)
ステップS3070において、教師データ追加部770は、データ取得部710から受信したターゲット画像と生成部760から受信した正解画像とを組となるように対応付ける。そして、教師データ追加部770は、対応付けられたターゲット画像と正解画像との組を、データサーバ200に記憶されている教師データに追加する。
(S3070)
In step S3070, the teacher data adding unit 770 associates the target image received from the data acquiring unit 710 with the correct image received from the generating unit 760 to form a pair. Then, the teacher data adding unit 770 adds the pair of the associated target image and correct image to the teacher data stored in the data server 200.

以上のように、正解画像生成部701は、データサーバ200から取得したターゲット画像に対応する正解画像を生成する。 As described above, the correct image generation unit 701 generates a correct image corresponding to the target image obtained from the data server 200.

なお、学習部702が実行する処理については、第1実施形態に係る画像処理装置100の学習部102の処理、具体的にはステップS2010~ステップS2070の処理と同じであるため、ここでは説明を省略する。 Note that the processing performed by the learning unit 702 is the same as the processing performed by the learning unit 102 of the image processing device 100 according to the first embodiment, specifically steps S2010 to S2070, and therefore will not be described here.

以上より、第2実施形態に係る画像処理装置700は、ターゲット画像において識別器が正しく抽出できない2種類の領域を効率よく取得することができる。ここで、2種類の領域とは、(1)注目領域であるが、注目領域として正しく抽出されない領域と、(2)注目領域ではないが、誤って注目領域として抽出される領域である。そして、取得結果の領域に基づいてラベルが付与された正解画像を作成することで、識別器が正しく抽出できない領域を識別器の学習に使用しつつ、識別器が正しく抽出できる領域は学習の対象外とすることで、識別器の学習効率を向上させることができる。 As described above, the image processing device 700 according to the second embodiment can efficiently obtain two types of regions in a target image that the classifier cannot correctly extract. Here, the two types of regions are (1) regions that are of interest but are not correctly extracted as such, and (2) regions that are not of interest but are erroneously extracted as such. Then, by creating a correct answer image to which a label has been assigned based on the obtained regions, the regions that the classifier cannot correctly extract can be used for training the classifier, while the regions that the classifier can correctly extract are excluded from training, thereby improving the learning efficiency of the classifier.

(その他の実施形態)
上述した実施形態は本発明の具体例を示すものにすぎない。本発明の範囲は上述した実施形態の構成に限られることはなく、その要旨を変更しない範囲のさまざまな実施形態を採ることができる。
Other Embodiments
The above-described embodiment merely shows a specific example of the present invention. The scope of the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and various embodiments can be adopted without departing from the gist of the present invention.

また、開示の技術は例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記録媒体(記憶媒体)等としての実施態様をとることが可能である。具体的には、複数の機器(例えば、ホストコンピュータ、インターフェイス機器、撮像装置、webアプリケーション等)から構成されるシステムに適用しても良いし、また、1つの機器からなる装置に適用しても良い。 The disclosed technology can be embodied, for example, as a system, device, method, program, or recording medium (storage medium). Specifically, it may be applied to a system consisting of multiple devices (for example, a host computer, an interface device, an imaging device, a web application, etc.), or it may be applied to an apparatus consisting of a single device.

また、本発明の目的は、以下のようにすることによって達成されることはいうまでもない。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコード(コンピュータプログラム)を記録した記録媒体(または記憶媒体)を、システムあるいは装置に供給する。かかる記憶媒体は言うまでもなく、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記録媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した記録媒体は本発明を構成することになる。 Needless to say, the object of the present invention can be achieved by the following: A recording medium (or storage medium) on which is recorded software program code (computer program) that realizes the functions of the above-mentioned embodiments is supplied to a system or device. Such a storage medium is, needless to say, a computer-readable storage medium. Then, the computer (or CPU or MPU) of the system or device reads and executes the program code stored in the recording medium. In this case, the program code itself read from the recording medium realizes the functions of the above-mentioned embodiments, and the recording medium on which the program code is recorded constitutes the present invention.

100:画像処理装置
120:領域抽出部
130:領域特定部
150:生成部
160:教師データ追加部
100: Image processing device 120: Region extraction unit 130: Region identification unit 150: Generation unit 160: Teacher data addition unit

Claims (24)

識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出部と、
前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成部と、
前記ターゲット画像と前記正解画像との組を教師データに追加する教師データ追加部と、
前記教師データに含まれる前記正解画像内の前記学習領域を参照して前記識別器の学習を行う学習部と、
を備え
前記学習部は、重みを用いて前記ターゲット画像と前記正解画像とに関する損失関数の値を計算する
ことを特徴とする画像処理装置。
a region extraction unit that extracts a region that is identified as a region of interest from a target image using a classifier as an extracted region;
an area specifying unit that specifies a learning area to be used for learning the classifier based on the extracted area extracted by the area extracting unit;
a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area;
a teacher data adding unit that adds a pair of the target image and the correct image to teacher data;
a learning unit that learns the classifier by referring to the learning area in the correct image included in the training data;
Equipped with
The learning unit calculates a value of a loss function for the target image and the correct image using weights.
13. An image processing device comprising:
前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域を連結した連結領域を作成し、作成した連結領域の面積を基に前記学習領域を特定することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1, characterized in that the region identification unit creates a connected region by connecting the extracted regions extracted by the region extraction unit, and identifies the learning region based on the area of the created connected region. 前記領域特定部は、前記作成した連結領域のうち面積が大きい方からN(Nは2以上の整数)番目以降の領域を前記学習領域として特定することを特徴とする請求項2に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 2, characterized in that the region identification unit identifies the Nth (N is an integer equal to or greater than 2) or subsequent region from the largest area among the created connected regions as the learning region. 前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域から、前記抽出領
域の長さに関する特徴、前記抽出領域の面積に関する特徴、前記抽出領域の形状に関する特徴、前記抽出領域を構成する画素の画素値に関する特徴のうち少なくとも1つの特徴に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を選択することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の画像処理装置。
4. The image processing device according to claim 1 , wherein the region identification unit selects a learning region to be used for training the classifier from the extracted region extracted by the region extraction unit, based on at least one of a feature related to a length of the extracted region, a feature related to an area of the extracted region, a feature related to a shape of the extracted region, and a feature related to pixel values of pixels constituting the extracted region.
前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域から、前記抽出領域のうち面積が最大である領域の境界から所定の距離を超えて離れている領域を、前記識別器の学習に使用する学習領域として選択することを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the region identification unit selects, from the extracted region extracted by the region extraction unit, a region that is more than a predetermined distance away from the boundary of the region with the largest area among the extracted regions, as a learning region to be used for training the classifier. 前記生成部は、前記領域特定部によって選択された前記学習領域以外の領域が前記識別器の学習に使用されないことを示すように前記正解画像を生成することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the generation unit generates the correct image so as to indicate that areas other than the learning area selected by the area identification unit are not used in training the classifier. 識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を第1の抽出領域として抽出し、前記第1の抽出領域の抽出に用いる画像処理とは異なる画像処理を実行して前記ターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する領域抽出部と、
前記第1の抽出領域と前記第2の抽出領域との比較に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定部と、
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことまたは注目領域であることを示す正解画像を生成する生成部と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
a region extraction unit that extracts a region identified as a region of interest from a target image using a classifier as a first extracted region, and extracts a second extracted region from the target image as a region of interest by executing image processing different from the image processing used for extracting the first extracted region;
a region specifying unit that specifies a learning region to be used for learning the classifier based on a comparison between the first extracted region and the second extracted region;
a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area or is an attention area;
An image processing device comprising:
前記領域特定部は、前記第1の抽出領域であり、かつ、前記第2の抽出領域でない領域と、前記第1の抽出領域でなく、かつ、前記第2の抽出領域である領域とのうち少なくとも一方の領域を前記学習領域として特定することを特徴とする請求項7に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 7, characterized in that the region identification unit identifies, as the learning region, at least one of a region that is the first extraction region and is not the second extraction region, and a region that is not the first extraction region and is the second extraction region. 前記生成部は、前記領域特定部によって特定された前記学習領域のうち、前記第1の抽出領域であり、かつ、前記第2の抽出領域でない領域が注目領域ではないことを示し、前記領域特定部によって特定された前記学習領域のうち、前記第1の抽出領域でなく、かつ、前記第2の抽出領域である領域が注目領域であることを示すように前記正解画像を生成することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 8, characterized in that the generation unit generates the correct image so as to indicate that an area of the learning area identified by the area identification unit that is the first extraction area and is not the second extraction area is not a region of interest, and that an area of the learning area identified by the area identification unit that is not the first extraction area and is the second extraction area is a region of interest. 前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記第1の抽出領域から、前記第1の抽出領域の長さに関する特徴、前記第1の抽出領域の面積に関する特徴、前記第1の抽出領域の形状に関する特徴、前記第1の抽出領域を構成する画素の画素値に関する特徴のうち少なくとも1つの特徴に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を選択することを特徴とする請求項7から9のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the region identification unit selects a learning region to be used for training the classifier from the first extracted region extracted by the region extraction unit based on at least one of the following features: a feature related to the length of the first extracted region, a feature related to the area of the first extracted region, a feature related to the shape of the first extracted region, and a feature related to the pixel values of the pixels constituting the first extracted region. 前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記第1の抽出領域から、前記第2の抽出領域のうち面積が最大である領域の境界から領域の内側または外側に向かって所定の距離を超えて離れている領域を、前記識別器の学習に使用する学習領域として選択することを特徴とする請求項7から10のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 7 to 10, characterized in that the region identification unit selects, from the first extracted region extracted by the region extraction unit, a region that is away from the boundary of the region having the largest area among the second extracted regions by more than a predetermined distance toward the inside or outside of the region, as a learning region to be used for training the classifier. 前記生成部は、前記領域特定部によって特定された前記学習領域以外の領域が学習に使用されないことを示すように前記正解画像を生成することを特徴とする請求項7から11のいずれか一項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the generation unit generates the correct image so as to indicate that areas other than the learning area identified by the area identification unit are not used for learning. 前記領域抽出部は、前記識別器を用いずにグラフカット・セグメンテーション法によっ
て前記第2の抽出領域を抽出することを特徴とする請求項7から12のいずれか一項に記載の画像処理装置。
13. The image processing device according to claim 7, wherein the region extraction unit extracts the second extracted region by a graph cut segmentation method without using the classifier.
前記注目領域に対応する画素数と前記注目領域以外の領域の画素数との比に基づいて計算された重みを記憶する記憶部をさらに備え、
前記学習部は、前記記憶部から前記重みを取得する
ことを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。
a storage unit that stores a weight calculated based on a ratio of a number of pixels corresponding to the region of interest to a number of pixels in a region other than the region of interest;
The image processing device according to claim 1 , wherein the learning unit acquires the weights from the storage unit.
前記学習部は、前記ターゲット画像と画像の特徴が最も類似している類似画像内における注目領域の画素数と前記注目領域以外の領域の画素数との比を用いて前記ターゲット画像と前記正解画像とに関する損失関数の値を計算することを特徴とする請求項に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 1, characterized in that the learning unit calculates a value of a loss function for the target image and the correct image using a ratio between the number of pixels in a region of interest in a similar image that has image features most similar to those of the target image and the number of pixels in a region other than the region of interest. 前記学習部は、前記類似画像内における注目領域の画素数と前記注目領域以外の領域の画素数との比に基づく重みを前記ターゲット画像に対する正解画像の画素値に適用することで前記損失関数の値を計算することを特徴とする請求項15に記載の画像処理装置。 The image processing device according to claim 15, characterized in that the learning unit calculates the value of the loss function by applying a weight based on a ratio between the number of pixels in a region of interest in the similar image and the number of pixels in a region other than the region of interest to pixel values of a correct image for the target image. 識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出ステップと、
前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成ステップと、
前記ターゲット画像と前記正解画像との組を教師データに追加する教師データ追加ステップと、
前記教師データに含まれる前記正解画像内の前記学習領域を参照して前記識別器の学習を行う学習ステップと、
を含み、
前記学習ステップは、重みを用いて前記ターゲット画像と前記正解画像とに関する損失関数の値を計算する
ことを特徴とする画像処理方法。
a region extraction step of extracting, as an extracted region, a region identified as a region of interest from the target image using a classifier;
a region specifying step of specifying a learning region to be used for learning the classifier based on the extracted region extracted by the region extracting step;
a generation step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification step is not an area of interest;
a teacher data adding step of adding a pair of the target image and the correct image to teacher data;
a learning step of learning the classifier by referring to the learning region in the correct image included in the training data;
Including,
The learning step calculates a loss function value for the target image and the correct image using weights.
13. An image processing method comprising:
識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を第1の抽出領域として抽出し、前記第1の抽出領域の抽出に用いる画像処理とは異なる画像処理を実行して前記ターゲット画像から注目領域として第2の抽出領域を抽出する領域抽出ステップと、
前記第1の抽出領域と前記第2の抽出領域との比較に基づいて、前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことまたは注目領域であることを示す正解画像を生成する生成ステップと、
を含むことを特徴とする画像処理方法。
a region extraction step of extracting a region identified as a region of interest from a target image using a classifier as a first extracted region, and extracting a second extracted region from the target image as a region of interest by performing image processing different from the image processing used for extracting the first extracted region;
a region specifying step of specifying a learning region to be used for training the classifier based on a comparison between the first extracted region and the second extracted region;
a generation step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification step is not an attention area or is an attention area;
13. An image processing method comprising:
前記ターゲット画像と前記正解画像との組を教師データに追加する教師データ追加ステップをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の画像処理方法。 20. The image processing method according to claim 18 , further comprising a teacher data adding step of adding a pair of the target image and the correct answer image to teacher data. 請求項17から19のいずれか一項に記載の画像処理方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute each step of the image processing method according to any one of claims 17 to 19 . 識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出部と、a region extraction unit that extracts a region that is identified as a region of interest from a target image using a classifier as an extracted region;
前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用すA learning unit for learning the classifier based on the extracted region extracted by the region extraction unit.
る学習領域を特定する領域特定部と、A region specifying unit that specifies a learning region to be processed;
前記領域特定部によって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成部と、a generation unit that generates a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification unit is not an attention area;
を備え、Equipped with
前記領域特定部は、前記領域抽出部によって抽出された前記抽出領域を連結した連結領域を作成し、作成した前記連結領域の面積を基に誤抽出した領域を特定し、前記誤抽出した領域を前記学習領域として特定するThe region identification unit creates a connected region by connecting the extracted regions extracted by the region extraction unit, identifies an erroneously extracted region based on an area of the created connected region, and identifies the erroneously extracted region as the learning region.
ことを特徴とする画像処理装置。13. An image processing device comprising:
前記領域特定部は、前記作成した連結領域のうち面積が大きい方からN(Nは2以上の整数)番目以降の領域を前記学習領域として特定することを特徴とする請求項21に記載の画像処理装置。22. The image processing apparatus according to claim 21, wherein the region specifying unit specifies, as the learning region, an Nth (N is an integer equal to or greater than 2) or subsequent region from the largest area among the created connected regions. 識別器を用いてターゲット画像から注目領域であると識別した領域を抽出領域として抽出する領域抽出ステップと、a region extraction step of extracting, as an extracted region, a region identified as a region of interest from the target image using a classifier;
前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域に基づいて前記識別器の学習に使用する学習領域を特定する領域特定ステップと、a region specifying step of specifying a learning region to be used for learning the classifier based on the extracted region extracted by the region extracting step;
前記領域特定ステップによって特定された前記学習領域が注目領域ではないことを示す正解画像を生成する生成ステップと、a generation step of generating a correct answer image indicating that the learning area identified by the area identification step is not an area of interest;
を備え、Equipped with
前記領域特定ステップは、前記領域抽出ステップによって抽出された前記抽出領域を連結した連結領域を作成し、作成した前記連結領域の面積を基に誤抽出した領域を特定し、前記誤抽出した領域を前記学習領域として特定するThe region identification step creates a connected region by connecting the extracted regions extracted by the region extraction step, identifies an erroneously extracted region based on an area of the created connected region, and identifies the erroneously extracted region as the learning region.
ことを特徴とする画像処理方法。23. An image processing method comprising:
前記領域特定ステップは、前記作成した連結領域のうち面積が大きい方からN(Nは2以上の整数)番目以降の領域を前記学習領域として特定することを特徴とする請求項23に記載の画像処理方法。24. The image processing method according to claim 23, wherein said region specifying step specifies, as said learning region, an Nth (N is an integer of 2 or more) or subsequent region counting from the largest area among said created connected regions.
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JP7813638B2 (en) * 2022-04-07 2026-02-13 国際航業株式会社 Correction Area Extraction System

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093090A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 コニカミノルタ株式会社 Image processing apparatus and image processing program
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016093090A1 (en) 2014-12-09 2016-06-16 コニカミノルタ株式会社 Image processing apparatus and image processing program
JP2019517701A (en) 2016-07-25 2019-06-24 三菱電機株式会社 Method and system for detecting an object in an image
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