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JP7528706B2 - Learning model generation device, learning model, behavior recognition device, learning data generation device, and learning data generation method - Google Patents
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Learning model generation device, learning model, behavior recognition device, learning data generation device, and learning data generation method Download PDF

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Description

本開示は、学習モデル生成装置、学習モデル、行動認識装置、学習データ生成装置、及び、学習データ生成方法に関する。 The present disclosure relates to a learning model generation device, a learning model, a behavior recognition device, a learning data generation device, and a learning data generation method.

特許文献1は、畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network:CNN)等の深層学習技術を用いて、映像から人物の行動を認識する行動認識装置を開示している。 Patent Document 1 discloses a behavior recognition device that uses deep learning techniques such as Convolutional Neural Network (CNN) to recognize human behavior from video.

特開2019-191981号公報JP 2019-191981 A

深層学習のような機械学習においては、機械学習のための多くの学習データが必要とされる。多くの学習データを得るために、学習データの数を増やすデータ拡張という手法が用いられる。データ拡張は、データ水増しとも呼ばれる。静止画データのデータ拡張処理としては、例えば、画像の回転、上下反転、及び画像の左右反転がある。 Machine learning such as deep learning requires a large amount of training data for machine learning. In order to obtain a large amount of training data, a technique called data augmentation is used to increase the amount of training data. Data augmentation is also called data padding. Examples of data augmentation processing for still image data include rotating the image, flipping it upside down, and flipping it left-right.

しかし、静止画データに対して適用される従来のデータ拡張処理を、映像データに対して適用しても、充分な学習効果が期待できない場合もある。このため、映像データに適した新たなデータ拡張手法が望まれる。 However, even if conventional data augmentation processing, which is applied to still image data, is applied to video data, sufficient learning effects may not be expected. For this reason, a new data augmentation method suitable for video data is desired.

本開示のある側面は、学習モデル生成装置である。開示の学習モデル生成装置は、複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理と、前記第1映像データ及び前記第2映像データを学習データとして、行動認識のための学習モデルを生成する機械学習処理と、を実行するよう構成された処理装置を備え、前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。 One aspect of the present disclosure is a learning model generation device. The disclosed learning model generation device includes a processing device configured to execute a learning data generation process including a second video data generation process for generating second video data different from first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, and a machine learning process for generating a learning model for behavior recognition using the first video data and the second video data as learning data, and the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in reverse chronological order.

本開示の他の側面は、学習モデルである。開示の学習モデルは、学習データを用いて機械学習された、行動認識のための学習モデルであって、前記学習データは、複数の画像データが時系列順に並んだ1又は複数の第1映像データと、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んだ第2映像データと、を含む。 Another aspect of the present disclosure is a learning model. The disclosed learning model is a learning model for behavior recognition that is machine-learned using learning data, and the learning data includes one or more first video data in which multiple image data are arranged in chronological order, and second video data in which the multiple image data included in the first video data are arranged in reverse chronological order.

本開示の他の側面は、行動認識装置である。開示の行動認識装置は、テストデータとしての映像データ中のオブジェクトの行動を、前記学習モデルを用いて認識するよう構成されている。 Another aspect of the present disclosure is a behavior recognition device. The disclosed behavior recognition device is configured to recognize the behavior of an object in video data as test data using the learning model.

本開示の他の側面は、学習データ生成装置である。開示の学習データ生成装置は、複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理を実行するよう構成された処理装置を備え、前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。 Another aspect of the present disclosure is a training data generation device. The disclosed training data generation device includes a processing device configured to execute a training data generation process including a second video data generation process for generating second video data different from a first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, and the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in reverse chronological order.

本開示の他の側面は、学習データ生成方法である。開示の学習データ生成方法は、複数の画像データが時系列順に並んだ1又は複数の第1映像データとは異なる第2映像データを生成することを備え、前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。 Another aspect of the present disclosure is a training data generation method. The disclosed training data generation method includes generating second video data different from one or more first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, and the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in reverse chronological order.

本開示によれば、映像に適したデータ拡張がなされる。 According to this disclosure, data expansion suitable for video is performed.

図1は、学習モデル生成装置及び行動認識装置を備えるシステムの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system including a learning model generation device and an action recognition device. 図2は、行動認識装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the behavior recognition device. 図3は、行動認識処理のフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart of the behavior recognition process. 図4は、テストデータの生成方法の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for generating test data. 図5は、表示装置に表示される画面例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a screen displayed on the display device. 図6は、学習モデル生成装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a learning model generating device. 図7は、学習データ生成処理のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of the learning data generation process. 図8は、ショート映像の作成方法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for creating a short video. 図9は、ショート映像から第1映像データ及び第2映像データを作成する方法の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for generating first video data and second video data from a short video. 図10は、実験結果を示すテーブルである。FIG. 10 is a table showing the experimental results. 図11は、第1実験における条件1,2,3の結果を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the results under conditions 1, 2, and 3 in the first experiment. 図12は、第1実験における条件4,5,6の結果を示す図である。FIG. 12 shows the results of conditions 4, 5, and 6 in the first experiment. 図13は、第2実験における条件1,2,3の結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing the results under conditions 1, 2, and 3 in the second experiment. 図14は、第2実験における条件4,5,6の結果を示す図である。FIG. 14 shows the results of conditions 4, 5, and 6 in the second experiment.

[本開示の実施形態の説明] [Description of the embodiment of the present disclosure]

(1)実施形態に係る学習モデル生成装置は、複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理と、前記第1映像データ及び前記第2映像データを学習データとして、行動認識のための学習モデルを生成する機械学習処理と、を実行するよう構成された処理装置を備える。前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。この場合、第1映像データとは逆順に並んだ第2映像データが得られる。すなわち、映像データがデータ拡張される。 (1) A learning model generation device according to an embodiment includes a processing device configured to execute a learning data generation process including a second video data generation process for generating second video data different from first video data in which multiple image data are arranged in chronological order, and a machine learning process for generating a learning model for behavior recognition using the first video data and the second video data as learning data. The second video data is configured such that the multiple image data included in the first video data are arranged in reverse order to the chronological order. In this case, second video data arranged in reverse order to the first video data is obtained. In other words, the video data is data-extended.

(2)前記学習データ生成処理は、元映像データから、前記元映像データの時間長よりも短い第1時間長を有する前記第1映像データを複数生成する第1映像データ生成処理を更に備え、前記第1映像データ生成処理によって生成された前記複数の第1映像データそれぞれは、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと時間的に重複しているのが好ましい。この場合、元映像データからより多くの第1映像データを生成でき、データ拡張がなされる。 (2) The learning data generation process further includes a first video data generation process for generating a plurality of pieces of first video data from original video data, the first video data having a first time length shorter than the time length of the original video data, and each of the plurality of pieces of first video data generated by the first video data generation process preferably overlaps in time with other pieces of first video data included in the plurality of pieces of first video data. In this case, more first video data can be generated from the original video data, and data expansion is performed.

(3)前記複数の第1映像データそれぞれが、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと重複する重複時間は、前記第1時間長の50%以上、80%以下であるのが好ましい。この場合、重複時間長が適切になる。 (3) It is preferable that the overlap time during which each of the plurality of first video data overlaps with other first video data included in the plurality of first video data is 50% or more and 80% or less of the first time length. In this case, the overlap time length is appropriate.

(4)実施形態に係る学習モデルは、学習データを用いて機械学習された、行動認識のための学習モデルであって、前記学習データは、複数の画像データが時系列順に並んだ1又は複数の第1映像データと、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んだ第2映像データと、を含むのが好ましい。この場合、データ拡張された学習データによって、より適切な学習モデルになる。 (4) The learning model according to the embodiment is a learning model for behavior recognition that is machine-learned using learning data, and it is preferable that the learning data includes one or more first video data in which multiple image data are arranged in chronological order, and second video data in which the multiple image data included in the first video data are arranged in reverse chronological order. In this case, the data-expanded learning data results in a more appropriate learning model.

(5)実施形態に係る行動認識装置は、テストデータとしての映像データ中のオブジェクトの行動を、前記(4)に記載の学習モデルを用いて認識するよう構成されている。この場合、行動認識の精度が向上する。 (5) The behavior recognition device according to the embodiment is configured to recognize the behavior of an object in video data as test data using the learning model described in (4). In this case, the accuracy of behavior recognition is improved.

(6)実施形態に係る学習データ生成装置は、複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理を実行するよう構成された処理装置を備え、前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。この場合、第1映像データとは逆順に並んだ第2映像データが得られる。すなわち、映像データがデータ拡張される。 (6) A learning data generation device according to an embodiment includes a processing device configured to execute a learning data generation process including a second video data generation process for generating second video data different from first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, and the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in a reverse order to the chronological order. In this case, second video data arranged in a reverse order to the first video data is obtained. In other words, the video data is data-extended.

(7)実施形態に係る学習データ生成方法は、複数の画像データが時系列順に並んだ1又は複数の第1映像データとは異なる第2映像データを生成することを備え、前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている。この場合、第1映像データとは逆順に並んだ第2映像データが得られる。すなわち、映像データがデータ拡張される。 (7) A learning data generation method according to an embodiment includes generating second video data different from one or more first video data in which multiple image data are arranged in chronological order, and the second video data is configured such that the multiple image data included in the first video data are arranged in a reverse order to the chronological order. In this case, second video data arranged in a reverse order to the first video data is obtained. In other words, the video data is data-extended.

実施形態に係るコンピュータプログラムは、学習データ生成処理、機械学習処理及び行動認識処理のすくなくともいずれか1つをプロセッサに実行させる。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な、非一時的な記憶媒体に格納される。 The computer program according to the embodiment causes a processor to execute at least one of a learning data generation process, a machine learning process, and a behavior recognition process. The computer program is stored in a computer-readable, non-transitory storage medium.

[本開示の実施形態の詳細] [Details of the embodiment of the present disclosure]

図1は、行動認識のためのシステム1を示している。行動認識は、映像データに映っているオブジェクトの行動を認識することである。映像データに映っているオブジェクトは、例えば、人又は物である。行動認識は、映像データの分類でもある。 Figure 1 shows a system 1 for behavior recognition. Behavior recognition is the recognition of the behavior of an object shown in video data. The object shown in the video data is, for example, a person or an object. Behavior recognition is also the classification of video data.

行動認識は、例えば、工場等において、作業者の行動を、撮像装置30によって撮像した映像データを用いて行われる。この場合、行動認識によって、作業者が行われている行動が分類される。これにより、作業者が特定の作業をするのに要した時間を計測することができる。また、作業者の行動を分類することで、作業者が適切なタイミングで作業を実施しているか否かの把握をすることができる。また、複数の作業者それぞれの行動を分類することで、作業者毎の行動の違いの有無を把握することができる。 Behavior recognition is performed, for example, in a factory or the like, using video data of the behavior of workers captured by an imaging device 30. In this case, behavior recognition classifies the behavior performed by the worker. This makes it possible to measure the time required for the worker to perform a specific task. Furthermore, by classifying the behavior of the worker, it is possible to understand whether the worker is performing the task at the appropriate time. Furthermore, by classifying the behavior of each of multiple workers, it is possible to understand whether there are differences in the behavior of each worker.

図1に示すシステム1は、行動認識装置20と、行動認識装置20に接続された1又は複数の撮像装置30と、を備える。撮像装置30は、作業者等のオブジェクトを撮像するように設置される。撮像装置30は、映像データを出力する。映像データは、複数の画像データ(画像フレーム)が時系列に並んで構成された動画である。以下では、撮像装置30から出力された映像データを、「元映像データ」という。行動認識装置20は、撮像装置30によって撮像された元映像データに基づいて、作業者の行動を分類する。分類される行動は、例えば、製品の加工等の特定の第1作業と、第1作業以外の作業である第2作業と、を含む。 The system 1 shown in FIG. 1 includes a behavior recognition device 20 and one or more imaging devices 30 connected to the behavior recognition device 20. The imaging device 30 is installed so as to capture an image of an object such as a worker. The imaging device 30 outputs video data. The video data is a video composed of a plurality of image data (image frames) arranged in a time series. Hereinafter, the video data output from the imaging device 30 is referred to as "original video data." The behavior recognition device 20 classifies the behavior of the worker based on the original video data captured by the imaging device 30. The classified behaviors include, for example, a specific first task such as processing a product, and a second task that is a task other than the first task.

図2に示すように、行動認識装置20は、処理装置21と、処理装置21に接続された記憶装置22と、を備えるコンピュータによって構成されている。行動認識装置20を構成するコンピュータは、インタフェース25を更に備える。 As shown in FIG. 2, the behavior recognition device 20 is configured by a computer including a processing device 21 and a storage device 22 connected to the processing device 21. The computer configuring the behavior recognition device 20 further includes an interface 25.

行動認識装置20が備える処理装置21は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)及びCPU(Central Processing Unit)の少なくとも1つを有する。記憶装置22は、例えば、一次記憶装置及び二次記憶装置を有する。一次記憶装置は、例えば、RAMである。二次記憶装置は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)又はソリッドステートドライブ(SSD)である。インタフェース25は、学習モデル生成装置10、撮像装置30、及び表示装置40などの外部機器との接続に用いられる。行動認識装置20は、例えば、図示しないネットワークを介して、外部機器に接続される。 The processing device 21 provided in the behavior recognition device 20 has, for example, at least one of a GPU (Graphics Processing Unit) and a CPU (Central Processing Unit). The storage device 22 has, for example, a primary storage device and a secondary storage device. The primary storage device is, for example, a RAM. The secondary storage device is, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). The interface 25 is used to connect to external devices such as the learning model generation device 10, the imaging device 30, and the display device 40. The behavior recognition device 20 is connected to the external devices, for example, via a network not shown.

行動認識装置20を構成するコンピュータは、行動認識処理210を実行する。行動認識装置20が備える記憶装置22は、コンピュータを行動認識装置20として機能させるためのコンピュータプログラム24を記憶している。換言すると、記憶装置12は、コンピュータに行動認識処理210を実行させるためのコンピュータプログラム24を記憶している。コンピュータプログラム24は、行動認識処理210をコンピュータに実行させるためのプログラムコードを備える。処理装置21は、記憶装置22からコンピュータプログラム24を読み出して実行する。行動認識処理210は、後述される。 The computer constituting the behavior recognition device 20 executes the behavior recognition processing 210. The storage device 22 included in the behavior recognition device 20 stores a computer program 24 for causing the computer to function as the behavior recognition device 20. In other words, the storage device 12 stores the computer program 24 for causing the computer to execute the behavior recognition processing 210. The computer program 24 comprises program code for causing the computer to execute the behavior recognition processing 210. The processing device 21 reads out and executes the computer program 24 from the storage device 22. The behavior recognition processing 210 will be described later.

記憶装置22は、元映像データ220と、テストデータ221と、を記憶することができる。元映像データ220は、撮像装置30から取得され、記憶装置22に保存される。テストデータ221は、記憶装置22に保存された元映像データ220から生成された映像データである。行動認識装置20は、テストデータ221に対して行動認識処理210を実行する。行動認識処理210は、機械学習によって構築された学習モデル225を用いて実行される。行動認識処理210において、テストデータ221は、学習モデル225へ入力される。 The storage device 22 can store original video data 220 and test data 221. The original video data 220 is acquired from the imaging device 30 and stored in the storage device 22. The test data 221 is video data generated from the original video data 220 stored in the storage device 22. The behavior recognition device 20 executes behavior recognition processing 210 on the test data 221. The behavior recognition processing 210 is executed using a learning model 225 constructed by machine learning. In the behavior recognition processing 210, the test data 221 is input to the learning model 225.

記憶装置22は、行動認識処理210に用いられる学習モデル225を記憶することができる。具体的には、記憶装置22は、学習モデル225を構成するパラメータを記憶する。実施形態に係る学習モデル225は、例えば、ニューラルネットワークによって構成される。学習モデル225は、一例として、3次元畳み込みニューラルネットワーク(3D Convolutional Neural Network;3D-CNN)によって構成される。3D-CNNは2次元の空間情報と1次元時間情報とを有する3次元データを入力データとして受け付けることができる。実施形態において、行動認識装置20において、3D-CNNによって構成される学習モデル225に入力される3次元データは、前述のテストデータ221である。3D-CNNは、入力されたテストデータ221に映っているオブジェクト(作業者等)の行動を分類する。 The storage device 22 can store the learning model 225 used in the behavior recognition process 210. Specifically, the storage device 22 stores parameters constituting the learning model 225. The learning model 225 according to the embodiment is configured, for example, by a neural network. As an example, the learning model 225 is configured by a three-dimensional convolutional neural network (3D Convolutional Neural Network; 3D-CNN) . The 3D-CNN can accept three-dimensional data having two-dimensional spatial information and one- dimensional time information as input data. In the embodiment, in the behavior recognition device 20, the three-dimensional data input to the learning model 225 configured by the 3D-CNN is the above-mentioned test data 221. The 3D-CNN classifies the behavior of an object (such as a worker) reflected in the input test data 221.

行動認識装置20は、行動認識処理210による作業分類結果を、行動認識結果として出力する。作業分類結果は、例えば、表示装置40において表示される。表示装置40による表示は、後述される。 The behavior recognition device 20 outputs the task classification result by the behavior recognition processing 210 as the behavior recognition result. The task classification result is displayed, for example, on the display device 40. The display by the display device 40 will be described later.

なお、2次元畳み込みニューラルネットワーク(2D Convolutional Neural Network;2D-CNN)における入力データは、例えば、カラー静止画像である場合、[高さ(Height),幅(Width),チャネル(Channels)]によって構成される。「高さ」は、画像の縦位置を示す。「幅」は、画像の横位置を示す。「チャネル」は、例えば、RGB(赤、緑、青)といった画像の色を示す。一方、3D-CNNにおける入力データは、2D-CNNにおける入力データに、時間(Time)が追加されている。3D-CNNにおける入力データは、例えば、[高さ(Height),幅(Width),時間(Time),チャネル(Channels)]によって構成される。 In a 2D Convolutional Neural Network (2D-CNN), for example, input data for a color still image is composed of [Height, Width, Channels]. "Height" indicates the vertical position of the image. "Width" indicates the horizontal position of the image. "Channel" indicates the color of the image, for example, RGB (red, green, blue). On the other hand, the input data for a 3D-CNN is the same as the input data for a 2D-CNN, with time added. The input data for a 3D-CNN is composed of, for example, [Height, Width, Time, Channels].

図3は、行動認識処理210の手順を示している。まず、行動認識装置20の処理装置21は、記憶装置22に保存された元映像データ220を読み出し、読み出した元映像データ220から複数のテストデータ221を生成する(ステップS21)。元映像データ220は、例えば、数分、数十分、数時間、又は数十時間の時間長を有する。 Figure 3 shows the procedure of the behavior recognition process 210. First, the processing device 21 of the behavior recognition device 20 reads the original video data 220 stored in the storage device 22, and generates multiple test data 221 from the read original video data 220 (step S21). The original video data 220 has a time length of, for example, several minutes, several tens of minutes, several hours, or several tens of hours.

図4は、元映像データ220からテストデータ221を生成する方法を示している。元映像データ220は、複数のショート映像に分割される。各ショート映像の時間長は、例えば、60秒である。例えば、元映像データ220が1時間の時間長を有する場合、60個の60秒ショート映像が生成される。1つのショート映像から1つのテストデータ221が生成される。60秒ショート映像は、60秒分の複数の画像データから構成されている。テストデータ221は、ショート映像から等間隔かつ時系列順に複数の画像データを抽出する。ここでは、一例として、ショート映像から、32枚の画像データが抽出される。抽出された32枚の画像データの組からなる映像データが、1つのテストデータ221になる。テストデータ221において、32枚の画像データは、時系列順に並んでいる。なお、ショート映像から等間隔かつ時系列順に複数の画像データを抽出する手順を省略して、各ショート映像がテストデータ221とされてもよい。 Figure 4 shows a method of generating test data 221 from original video data 220. Original video data 220 is divided into multiple short videos. The time length of each short video is, for example, 60 seconds. For example, if original video data 220 has a time length of one hour, 60 60-second short videos are generated. One test data 221 is generated from one short video. A 60-second short video is composed of multiple image data for 60 seconds. The test data 221 is extracted from the short video at equal intervals and in chronological order. Here, as an example, 32 pieces of image data are extracted from the short video. Video data consisting of a set of the extracted 32 pieces of image data becomes one piece of test data 221. In the test data 221, the 32 pieces of image data are arranged in chronological order. Note that the procedure of extracting multiple image data from the short video at equal intervals and in chronological order may be omitted, and each short video may be used as test data 221.

図3に戻り、行動認識装置20の処理装置21は、各テストデータ221を、学習モデル225に入力として与える。実施形態に係る学習モデル225は、映像データであるテストデータ221が入力されると、テストデータ221に映っているオブジェクトの行動を分類した結果を出力する(ステップS22)。実施形態においては、一例として、学習モデル225は、テストデータ221に映っている作業者が行っている作業が、製品の加工等の特定の第1作業であるか、第1作業以外の作業である第2作業であるか、を分類する。分類は、テストデータ221毎に行われる。テストデータ221が60秒ショート映像から生成されている場合、分類は、作業者の1分毎の行動について行われる。ここで、分類される行動の種類は、前述の第1作業及び第2作業である。 Returning to FIG. 3, the processing device 21 of the behavior recognition device 20 provides each test data 221 as an input to the learning model 225. When the test data 221, which is video data, is input, the learning model 225 according to the embodiment outputs a result of classifying the behavior of the object shown in the test data 221 (step S22). In the embodiment, as an example, the learning model 225 classifies whether the work performed by the worker shown in the test data 221 is a specific first work such as processing a product, or a second work that is a work other than the first work. The classification is performed for each test data 221. When the test data 221 is generated from a 60-second short video, the classification is performed on the worker's behavior every minute. Here, the types of behavior classified are the first work and the second work described above.

行動認識装置20の処理装置21は、作業分類結果を出力する(ステップS23)。作業分類結果の出力は、例えば、行動認識装置20に接続された表示装置40による画面400の表示として行われる。 The processing device 21 of the behavior recognition device 20 outputs the task classification result (step S23). The task classification result is output, for example, as a display on the screen 400 by the display device 40 connected to the behavior recognition device 20.

図5は、表示装置40によって表示される画面400の例を示している。画面400は、作業の分類結果を時間軸に沿って示す分類結果表示部405を備える。図5の分類結果表示部405においては、白色箇所は第1作業を示し、黒色箇所は第2作業を示す。また、画面400は、作業の実施日を示す日付表示部401と、第1作業が行われた実施時間及び実施回数を示す第1作業表示部402と、凡例表示部403と、を備える。画面400が表示されることで、作業の管理者等のユーザは、第1作業が行われた時間、回数、タイミング等を把握することができる。 Figure 5 shows an example of a screen 400 displayed by the display device 40. The screen 400 has a classification result display section 405 that shows the classification results of the work along a time axis. In the classification result display section 405 of Figure 5, white areas indicate the first work, and black areas indicate the second work. The screen 400 also has a date display section 401 that shows the date the work was performed, a first work display section 402 that shows the time when the first work was performed and the number of times it was performed, and a legend display section 403. By displaying the screen 400, a user such as a manager of the work can understand the time, number of times, timing, etc. when the first work was performed.

図1に示すシステム1は、行動認識装置20によって用いられる学習モデル225を生成する学習モデル生成装置10を備える。学習モデル生成装置10によって生成された学習モデル225は、ネットワークを介して、行動認識装置20に与えられる。 The system 1 shown in FIG. 1 includes a learning model generation device 10 that generates a learning model 225 used by the behavior recognition device 20. The learning model 225 generated by the learning model generation device 10 is provided to the behavior recognition device 20 via a network.

図6に示すように、実施形態に係る学習モデル生成装置10は、処理装置11と、処理装置11に接続された記憶装置12と、を備えるコンピュータによって構成されている。学習モデル生成装置10を備えるコンピュータは、インタフェース15を更に備える。 As shown in FIG. 6, the learning model generation device 10 according to the embodiment is configured by a computer including a processing device 11 and a storage device 12 connected to the processing device 11. The computer including the learning model generation device 10 further includes an interface 15.

学習モデル生成装置10が備える処理装置11は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)及びCPU(Central Processing Unit)の少なくとも1つを有する。記憶装置12は、例えば、一次記憶装置及び二次記憶装置を有する。一次記憶装置は、例えば、RAMである。二次記憶装置は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)又はソリッドステートドライブ(SSD)である。インタフェース15は、行動認識装置20及び撮像装置30などの外部機器との接続に用いられる。学習モデル生成装置10は、例えば、図示しないネットワークを介して、外部機器に接続される。 The processing device 11 provided in the learning model generation device 10 has, for example, at least one of a GPU (Graphics Processing Unit) and a CPU (Central Processing Unit). The storage device 12 has, for example, a primary storage device and a secondary storage device. The primary storage device is, for example, a RAM. The secondary storage device is, for example, a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD). The interface 15 is used to connect to external devices such as the behavior recognition device 20 and the imaging device 30. The learning model generation device 10 is connected to the external devices, for example, via a network not shown.

学習モデル生成装置10を構成するコンピュータは、学習モデルの生成に用いられる学習データを生成する学習データ生成処理110を実行する。したがって、学習モデル生成装置10を構成するコンピュータは、学習データ生成装置でもある。また、学習モデル生成装置10を構成するコンピュータは、学習データを用いて学習モデルを生成する機械学習処理115を実行する。 The computer constituting the learning model generation device 10 executes a learning data generation process 110 that generates learning data used to generate a learning model. Therefore, the computer constituting the learning model generation device 10 is also a learning data generation device. In addition, the computer constituting the learning model generation device 10 executes a machine learning process 115 that generates a learning model using the learning data.

学習モデル生成装置10が備える記憶装置12は、コンピュータを学習モデル生成装置10又は学習データ生成装置として機能させるためのコンピュータプログラム14を記憶している。換言すると、記憶装置12は、コンピュータに学習データ生成処理110を実行させるためのコンピュータプログラムを記憶している。また、記憶装置12は、コンピュータに機械学習処理115を実行させるためのコンピュータプログラム14を記憶している。コンピュータプログラム14は、学習データ生成処理110及び機械学習処理115を処理装置11に実行させるためのプログラムコードを備える。処理装置11は、記憶装置12からコンピュータプログラム14を読み出して実行する。学習データ生成処理110及び機械学習処理115は後述される。 The storage device 12 included in the learning model generation device 10 stores a computer program 14 for causing a computer to function as the learning model generation device 10 or a learning data generation device. In other words, the storage device 12 stores a computer program for causing a computer to execute a learning data generation process 110. The storage device 12 also stores a computer program 14 for causing a computer to execute a machine learning process 115. The computer program 14 includes program code for causing the processing device 11 to execute the learning data generation process 110 and the machine learning process 115. The processing device 11 reads out and executes the computer program 14 from the storage device 12. The learning data generation process 110 and the machine learning process 115 will be described later.

記憶装置12は、元映像データ120と、学習データ121と、を記憶することができる。元映像データ120は、撮像装置30から取得され、記憶装置12に保存される。学習データ121は、記憶装置12に保存された元映像データ120から、学習データ生成処理110によって生成される。学習データ121は、教師データともいう。実施形態に係る学習データは、第1映像データ121Aと、第2映像データ121Bと、を含む。第1映像データ121Aは、学習データ生成処理110に含まれる第1映像データ生成処理111によって生成される。第2映像データ121Bは、学習データ生成処理110に含まれる第2映像データ生成処理112によって生成される。 The storage device 12 can store original video data 120 and learning data 121. The original video data 120 is acquired from the imaging device 30 and stored in the storage device 12. The learning data 121 is generated from the original video data 120 stored in the storage device 12 by a learning data generation process 110. The learning data 121 is also called teacher data. The learning data according to the embodiment includes first video data 121A and second video data 121B. The first video data 121A is generated by a first video data generation process 111 included in the learning data generation process 110. The second video data 121B is generated by a second video data generation process 112 included in the learning data generation process 110.

図7は、学習データ生成処理110の手順を示している。まず、学習モデル生成装置10の処理装置11は、記憶装置12に保存された元映像データ120を読み出すことで、元映像データ120を取得する(ステップS11)。処理装置11は、元映像データ120から、複数のショート映像を作成する(ステップS12)。ステップS12では、図8に示すように、各ショート映像の間に所定の重複時間の重複が生じるように複数のショート映像が作成される。重複を生じさせることで、元映像データ120から多くのショート映像を作成することができる。すなわち、映像データを重複させることで、データ拡張が可能である。映像データ間に重複が生じるようにデータ拡張を行うことで、行動認識精度(作業分類精度)を低下させることなく、効率的な学習が可能である。 Figure 7 shows the procedure of the learning data generation process 110. First, the processing device 11 of the learning model generation device 10 acquires the original video data 120 by reading the original video data 120 stored in the storage device 12 (step S11). The processing device 11 creates multiple short videos from the original video data 120 (step S12). In step S12, as shown in Figure 8, multiple short videos are created so that a predetermined overlap time occurs between each short video. By creating overlaps, many short videos can be created from the original video data 120. In other words, data expansion is possible by overlapping video data. By performing data expansion so that overlaps occur between video data, efficient learning is possible without reducing the action recognition accuracy (task classification accuracy).

各ショート映像の時間長は、30秒以上であるのが好ましく、40秒以上であるのがより好ましく、50秒以上であるのが更に好ましい。ショート映像の時間長が十分に長いと、重複するショート映像同士の違いが大きくなる。したがって、ショート映像の時間長が長い方が、データ拡張にとって適切である。 The duration of each short video is preferably 30 seconds or more, more preferably 40 seconds or more, and even more preferably 50 seconds or more. If the duration of the short videos is sufficiently long, the differences between overlapping short videos will be significant. Therefore, longer duration short videos are more suitable for data expansion.

また、各ショート映像の時間長は、5分以下であるのが好ましく、3分以下であるのがより好ましく、2分以下であるのが更に好ましい。ショート映像の時間長が長すぎると、元映像データ120から得られるショート映像の数が少なくなり、機械学習に不利である。したがって、ショート映像の時間長は、長すぎない方が有利である。 Furthermore, the duration of each short video is preferably 5 minutes or less, more preferably 3 minutes or less, and even more preferably 2 minutes or less. If the duration of the short video is too long, the number of short videos obtained from the original video data 120 will be reduced, which is detrimental to machine learning. Therefore, it is advantageous for the duration of the short video not to be too long.

各ショート映像の時間長は、30秒以上、5分以下の範囲内にあるのが好ましい。かかる範囲の下限は、前述のように、40秒以上がより好ましく、50秒以上が更に好ましい。かかる範囲の上限は、前述のように、3分以下であるのがより好ましく、2分以下であるのが更に好ましい。 The duration of each short video is preferably within the range of 30 seconds or more and 5 minutes or less. As mentioned above, the lower limit of this range is more preferably 40 seconds or more, and even more preferably 50 seconds or more. As mentioned above, the upper limit of this range is more preferably 3 minutes or less, and even more preferably 2 minutes or less.

各ショート映像の間の重複時間は、5秒以上であるのが好ましく、20秒以上であるのがより好ましく、30秒以上であるのが更に好ましい。重複時間が長いと、元映像データ120から得られるショート映像の数が多くなり、有利である。 The overlap time between each short video is preferably 5 seconds or more, more preferably 20 seconds or more, and even more preferably 30 seconds or more. A longer overlap time is advantageous because it increases the number of short videos that can be obtained from the original video data 120.

各ショート映像の重複時間は、50秒以下であるのが好ましく、45秒以下であるのがより好ましく、40秒以下であるのが更に好ましい。重複時間が長すぎると、重複するショート映像同士の違いが小さくなり、データ拡張として不利である。 The overlap time of each short video is preferably 50 seconds or less, more preferably 45 seconds or less, and even more preferably 40 seconds or less. If the overlap time is too long, the difference between the overlapping short videos will be small, which is disadvantageous for data expansion.

各ショート映像の重複時間は、5秒以上、50秒以下の範囲内にあるのが好ましい。かかる範囲の下限は、前述のように、20秒以上がより好ましく、30秒以上が更に好ましい。かかる範囲の上限は、前述のように、45秒以下であるのがより好ましく、40秒以下であるのが更に好ましい。 The overlap time of each short video is preferably within the range of 5 seconds or more and 50 seconds or less. As mentioned above, the lower limit of this range is more preferably 20 seconds or more, and even more preferably 30 seconds or more. As mentioned above, the upper limit of this range is more preferably 45 seconds or less, and even more preferably 40 seconds or less.

各ショート映像の時間長に対する重複時間の割合は、10%以上であるのが好ましく、30%以上であるのがより好ましく、50%以上であるのが更に好ましい。重複時間の割合が大きいと、元映像データ120から得られるショート映像の数が多くなり、有利である。 The ratio of overlap time to the duration of each short video is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and even more preferably 50% or more. A large ratio of overlap time is advantageous because it increases the number of short videos that can be obtained from the original video data 120.

各ショート映像の時間長に対する重複時間の割合は、80%以下であるのが好ましく、75%以下であるのがより好ましく、70%以下であるのが更に好ましい。重複時間の割合が大きすぎると、重複するショート映像同士の違いが小さくなり、データ拡張として不利である。 The ratio of overlap time to the duration of each short video is preferably 80% or less, more preferably 75% or less, and even more preferably 70% or less. If the ratio of overlap time is too large, the difference between the overlapping short videos will be small, which is disadvantageous for data expansion.

各ショート映像の時間長に対する重複時間の割合は、10%以上、80%以下の範囲内にあるのが好ましい。かかる範囲の下限は、前述のように、30%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましい。かかる範囲の上限は、前述のように、75%以下であるのがより好ましく、70%以下であるのが更に好ましい。 The ratio of overlap time to the duration of each short video is preferably in the range of 10% or more and 80% or less. As mentioned above, the lower limit of this range is more preferably 30% or more, and even more preferably 50% or more. As mentioned above, the upper limit of this range is more preferably 75% or less, and even more preferably 70% or less.

例えば、ショート映像の時間長が60秒である場合、重複時間は、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、及び30秒のいずれか1つにすることができる。 For example, if the duration of a short video is 60 seconds, the overlap time can be one of 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds, 20 seconds, 25 seconds, and 30 seconds.

図8は、ショート映像の時間長を60秒とし、重複時間を30秒とした場合の例を示している。図8において、第1ショート映像は、元映像データの0[s]から60[s]までの範囲の映像である。第2ショート映像は、元映像データの30[s]から90[s]までの範囲の映像である。第3ショート映像は、元映像データの60[s]から120[s]までの範囲の映像である。 Figure 8 shows an example where the duration of the short video is 60 seconds and the overlap time is 30 seconds. In Figure 8, the first short video is video ranging from 0 [s] to 60 [s] of the original video data. The second short video is video ranging from 30 [s] to 90 [s] of the original video data. The third short video is video ranging from 60 [s] to 120 [s] of the original video data.

図4に示すように、単に、元映像データを分割すると、120[s]分の元映像データから得られるのは、2つの60秒ショート映像だけである。しかし、図8に示すように、30秒の重複時間を設けると、120[s]分の元映像データ120から3つの60秒ショート映像が得られ、有利である。 As shown in FIG. 4, if the original video data is simply divided, only two 60-second short videos can be obtained from 120 seconds of original video data. However, as shown in FIG. 8, if an overlap time of 30 seconds is provided, three 60-second short videos can be obtained from 120 seconds of original video data 120, which is advantageous.

図7に戻り、処理装置11は、各ショート映像に対して作業の種類をラベル付けする(ステップS13)。すなわち、各ショート映像に作業の種類が対応付けられて、記憶装置12に保存される。ここでの作業の種類は、第1作業及び第2作業のいずれかである。ショート映像に対してラベル付けされた作業の種類は、ショート映像から作成される第1映像データ121A及び第2映像データ121Bに対応付けられた作業の種類として用いられる。 Returning to FIG. 7, the processing device 11 labels each short video with a type of work (step S13). That is, a type of work is associated with each short video and stored in the storage device 12. The type of work here is either a first work or a second work. The type of work labeled with the short video is used as the type of work associated with the first video data 121A and the second video data 121B created from the short video.

処理装置11は、ショート映像から、等間隔かつ時系列順に複数の画像データを抽出する(ステップS14)。例えば、図9に示すように、60秒分の複数の画像データから構成されている60秒ショート映像から、32枚の画像データが抽出される。抽出された32枚の画像データの組が、学習用の第1映像データ121Aになる。このように画像データを間引くことで、第1映像データ121Aの時間長を長くしても、第1映像データ121Aのデータ量増加を抑えることができる。第1映像データ121Aにおいて、32枚の画像データは、60秒分の時間長(第1時間長)を有し、時系列順に並んでいる。 The processing device 11 extracts multiple image data from the short video at equal intervals and in chronological order (step S14). For example, as shown in FIG. 9, 32 pieces of image data are extracted from a 60-second short video consisting of multiple pieces of image data for 60 seconds. The set of 32 extracted pieces of image data becomes the first video data 121A for learning. By thinning out the image data in this way, even if the time length of the first video data 121A is extended, an increase in the amount of data in the first video data 121A can be suppressed. In the first video data 121A, the 32 pieces of image data have a time length of 60 seconds (first time length) and are arranged in chronological order.

学習データ生成処理110において、ステップS14までの処理は、第1映像データ生成処理111に相当する。生成された複数の第1映像データ121Aそれぞれは、複数の第1映像データ121Aに含まれる他の第1映像データ121Aと時間的に重複している。例えば、各第1映像データ121Aは、60秒の時間長を有し、他の第1映像データ121Aとの重複時間は、30秒である。なお、学習データ生成処理110においては、ショート映像から等間隔かつ時系列順に複数の画像データを抽出する手順を省略して、各ショート映像を第1映像データ121Aとしてもよい。 In the learning data generation process 110, the process up to step S14 corresponds to the first video data generation process 111. Each of the generated multiple first video data 121A overlaps in time with other first video data 121A included in the multiple first video data 121A. For example, each first video data 121A has a time length of 60 seconds, and the overlap time with other first video data 121A is 30 seconds. Note that in the learning data generation process 110, the procedure of extracting multiple image data at equal intervals and in chronological order from the short video may be omitted, and each short video may be used as the first video data 121A.

さらに、処理装置11は、ショート映像から、等間隔、かつ、前記時系列順とは逆順に複数の画像データを抽出する(ステップS15)。例えば、図9に示すように、60秒分の複数の画像データから構成されている60秒ショート映像から、第1映像データ121Aとは逆順に32枚の画像データが抽出される。抽出された32枚の画像データの組が、学習用の第2映像データ121Bになる。このように画像データを間引くことで、第2映像データ121Bの時間長を長くしても、第2映像データ121Bのデータ量増加を抑えることができる。第2映像データ121Bにおいて、32枚の画像データは、60秒分の時間長(第1時間長)を有し、時系列順とは逆順に並んでいる。すなわち、第2映像データ121Bを再生したものは、第1映像データ121Aを逆再生したものに相当する。 Furthermore, the processing device 11 extracts a plurality of image data from the short video at equal intervals and in reverse order to the chronological order (step S15). For example, as shown in FIG. 9, 32 pieces of image data are extracted in reverse order to the first video data 121A from a 60-second short video composed of a plurality of image data for 60 seconds. The set of 32 extracted pieces of image data becomes the second video data 121B for learning. By thinning out the image data in this way, even if the time length of the second video data 121B is extended, the increase in the amount of data of the second video data 121B can be suppressed. In the second video data 121B, the 32 pieces of image data have a time length of 60 seconds (first time length) and are arranged in reverse order to the chronological order. In other words, the second video data 121B played back is equivalent to the first video data 121A played back in reverse.

学習データ生成処理110において、ステップS15の処理は、第2映像データ生成処理112に相当する。生成された複数の第2映像データ121Bそれぞれは、複数の第2映像データ121Bに含まれる他の第2映像データ121Bと時間的に重複している。例えば、各第2映像データ121Bは、60秒の時間長を有し、他の第2映像データ121Bとの重複時間は、30秒である。なお、学習データ生成処理110においては、ショート映像から第2映像データ121Bが生成されるのではなく、第1映像データ121Aを逆順に並び替えることで、第2映像データ121Bが生成されてもよい。 In the learning data generation process 110, the process of step S15 corresponds to the second video data generation process 112. Each of the generated second video data 121B overlaps in time with other second video data 121B included in the plurality of second video data 121B. For example, each second video data 121B has a time length of 60 seconds, and the overlap time with other second video data 121B is 30 seconds. Note that in the learning data generation process 110, the second video data 121B may be generated not from a short video but by rearranging the first video data 121A in reverse order.

本実施形態では、学習データとして第1映像データ121Aだけでなく、第1映像データ121Aとは逆順の第2映像データ121Bも作成されるため、学習データの数を増加させることができる。また、第1映像データ121A及び第2映像データ121Bそれぞれは重複時間を有しているため、学習データの数が更に増加している。 In this embodiment, not only the first video data 121A but also the second video data 121B in the reverse order to the first video data 121A is created as learning data, so the amount of learning data can be increased. In addition, the first video data 121A and the second video data 121B each have overlapping times, so the amount of learning data is further increased.

学習モデル生成装置10は、第1映像データ121A及び第2映像データ121Bを学習データ(教師データ)として、機械学習処理115を実行する。機械学習処理115によって、学習モデル225が、作業分類などの行動認識のために最適化される。以上により、学習モデル225の生成が完了する。学習データ生成処理110では、第2映像データ121Bを生成するというデータ拡張が行われているため、学習データ数が多くなっている。このため、効率的な学習が可能である。生成された学習モデル225は、行動認識装置20へ送信される。 The learning model generation device 10 executes the machine learning process 115 using the first video data 121A and the second video data 121B as learning data (teacher data). The machine learning process 115 optimizes the learning model 225 for behavior recognition such as task classification. This completes the generation of the learning model 225. In the learning data generation process 110, data expansion is performed to generate the second video data 121B, so the number of learning data is large. This allows for efficient learning. The generated learning model 225 is transmitted to the behavior recognition device 20.

ここで、映像データが入力される学習モデル(特に、3D-CNN)は、映像データの動き特徴を捉えているわけではなく、入力された映像データのうち識別(分類)に必要画像データ(画像フレーム)を選択しているにすぎない。したがって、映像データ中のオブジェクト(作業者など)が向いている向き及び動きの順序は、行動認識にさほど影響しない。本実施形態では、かかる観点に着目し、第1映像データ121Aとは逆順の第2映像データ121Bを作成することで、学習データのデータ拡張を行った。後述のように、第2映像データ121Bを用いると、行動認識精度(作業分類精度)を低下させることなく、効率的な学習が可能である。 Here, the learning model (particularly, 3D-CNN) to which the video data is input does not capture the movement characteristics of the video data, but merely selects image data (image frames) necessary for identification (classification) from the input video data. Therefore, the direction in which an object (such as a worker) in the video data faces and the order of its movements do not have much effect on behavior recognition. In this embodiment, focusing on this viewpoint, data expansion of the learning data is performed by creating second video data 121B in the reverse order to the first video data 121A. As described later, by using the second video data 121B, efficient learning is possible without reducing the behavior recognition accuracy (task classification accuracy).

図10は、実施形態に係る学習モデルを用いた行動認識装置20によって、第1作業及び第2作業を行う作業者の作業を分類した実験結果を示している。実験として、第1の日において行った第1実験と、第1の日とは異なる第2の日において行った第2実験とを実施した。第1実験及び第2実験それぞれは、複数の異なる条件について行った。複数の条件は、条件1、条件2、条件3、条件4、条件5、及び条件6である。 Figure 10 shows the results of an experiment in which the actions of a worker performing a first task and a second task were classified by the behavior recognition device 20 using the learning model according to the embodiment. The experiments were a first experiment conducted on a first day, and a second experiment conducted on a second day different from the first day. Each of the first and second experiments was conducted under a number of different conditions. The multiple conditions were condition 1, condition 2, condition 3, condition 4, condition 5, and condition 6.

条件1では、互いに重複しておらず、画像データが時系列順に並んだ複数の第1映像データ121Aだけを学習データとして用いた。条件2では、互いに重複しておらず画像データが時系列順に並んだ複数の第1映像データ121Aと、互いに重複しておらず画像データが時系列順の逆順に並んだ複数の第2映像データ121Bと、を学習データとして用いた。条件3では、条件2と同様に第1映像データ121A及び第2映像データ121Bを用いた。ただし、条件3では、第1映像データ121A間の重複時間及び第2映像データ121B間の重複時間を、それぞれ5[s]とした。 In condition 1, only multiple pieces of first video data 121A that were not overlapped with each other and whose image data were arranged in chronological order were used as the learning data. In condition 2, multiple pieces of first video data 121A that were not overlapped with each other and whose image data were arranged in chronological order, and multiple pieces of second video data 121B that were not overlapped with each other and whose image data were arranged in reverse chronological order were used as the learning data. In condition 3, the first video data 121A and the second video data 121B were used as in condition 2. However, in condition 3, the overlap time between the first video data 121A and the overlap time between the second video data 121B were each set to 5 s.

条件4は、重複時間を20[s]とした以外は、条件3と同様である。条件5は、重複時間を25[s]とした以外は、条件3と同様である。条件6は、重複時間を30[s]とした以外は、条件3と同様である。 Condition 4 is the same as condition 3, except that the overlap time is set to 20 seconds. Condition 5 is the same as condition 3, except that the overlap time is set to 25 seconds. Condition 6 is the same as condition 3, except that the overlap time is set to 30 seconds.

図10において、TPは、真陽性(True Positive)をし、正しく第1作業と分類されたことを示す。FPは、偽陽性(False Positive)を示し、誤って第1作業と分類されたことを示す。FNは、偽陰性(False Negative)を示し、第1作業であることを見逃したことを示す。TNは、真陰性(True Negative)を示し、正しく第2作業と分類されたことを示す。 In FIG. 10, TP indicates a true positive, which means that the task was correctly classified as the first task. FP indicates a false positive, which means that the task was incorrectly classified as the first task. FN indicates a false negative, which means that the task was overlooked as the first task. TN indicates a true negative, which means that the task was correctly classified as the second task.

また、適合率は、TP/(TP+FP)の式によって計算される。再現率は、TP/(TP+FN)の式によって計算される。F値(F-Measure)は、(2×適合率×再現率)/(適合率+再現率)の式によって計算される。F値は、適合率と再現率との調和平均である。 Precision is calculated by the formula TP/(TP+FP). Recall is calculated by the formula TP/(TP+FN). F-measure is calculated by the formula (2 x precision x recall)/(precision + recall). F-measure is the harmonic mean of precision and recall.

条件1の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.598であった。条件1の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.672であった。条件1と条件2を比べると、条件2のほうが、F値の平均が良好である。したがって、逆順の第2映像データ121Bを学習データとして用いることが有利であることがわかる。 For condition 1, the average F-value for the first and second experiments was 0.598. For condition 1, the average F-value for the first and second experiments was 0.672. Comparing condition 1 and condition 2, condition 2 has a better average F-value. Therefore, it can be seen that it is advantageous to use the reversed second video data 121B as learning data.

条件3の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.871であった。条件2と条件3とを比べると、条件3のほうが、F値の平均が良好である。したがって、重複時間がある第2映像データ121Bを学習データとして用いることが有利であることがわかる。 In the case of condition 3, the average F-value of the first and second experiments was 0.871. Comparing condition 2 and condition 3, condition 3 had a better average F-value. Therefore, it can be seen that it is advantageous to use the second video data 121B, which has overlapping time, as learning data.

条件4の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.882であった。条件5の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.897であった。条件5の場合、第1実験及び第2実験のF値の平均は、0.934であった。したがって、重複時間が長いほど、F値が良好になることがわかる。特に、重複時間が30秒であり、第1映像データ121A及び第2映像データ121Bそれぞれの時間長(第1時間長)に対する重複時間の割合が50%である条件5のF値が最も良好であった。 In the case of condition 4, the average F-value of the first and second experiments was 0.882. In the case of condition 5, the average F-value of the first and second experiments was 0.897. In the case of condition 5, the average F-value of the first and second experiments was 0.934. It can therefore be seen that the longer the overlap time, the better the F-value. In particular, the F-value of condition 5, in which the overlap time was 30 seconds and the ratio of the overlap time to the respective durations (first duration) of the first video data 121A and the second video data 121B was 50%, was the best.

また、図11及び図12は、第1実験における条件1,2,3,4,5,6それぞれにおける目視確認による作業分類結果と、学習モデルによる作業分類結果を示す。また、図13及び図14は、第2実験における条件1,2,3,4,5,6それぞれにおける目視確認による作業分類結果と、学習モデルによる作業分類結果を示す。図11から図14に示す分類結果において、横軸は時間である。図11から図14において、白色箇所は第1作業に分類されたことを示し、黒色箇所は第2作業に分類されたことを示す。 Figures 11 and 12 show the task classification results by visual inspection under conditions 1, 2, 3, 4, 5, and 6 in the first experiment, and the task classification results by the learning model. Figures 13 and 14 show the task classification results by visual inspection under conditions 1, 2, 3, 4, 5, and 6 in the second experiment, and the task classification results by the learning model. In the classification results shown in Figures 11 to 14, the horizontal axis is time. In Figures 11 to 14, white areas indicate classification as the first task, and black areas indicate classification as the second task.

図11及び図12に示す着目点721,722,723,724,725,726を観察すると、第1実験においては、条件1,2,3,4,5,6の順で、学習モデルによる分類結果が目視による分類結果により近づいており良好になっている。 When observing the focus points 721, 722, 723, 724, 725, and 726 shown in Figures 11 and 12, in the first experiment, the classification results by the learning model were closer to the classification results by visual inspection in the order of conditions 1, 2, 3, 4, 5, and 6, and were therefore better.

また、図13及び図14に示す着目点731,732,733,734,735,736を観察すると、第2実験においても、条件1,2,3,4,5,6の順で、学習モデルによる分類結果が目視による分類結果により近づいており良好になっている。 Furthermore, when observing the focus points 731, 732, 733, 734, 735, and 736 shown in Figures 13 and 14, it can be seen that in the second experiment as well, the classification results based on the learning model are closer to the classification results based on visual inspection in the order of conditions 1, 2, 3, 4, 5, and 6, and are therefore better.

図10から図14に示す実験結果によれば、第1映像データ121A及び第2映像データ121Bそれぞれの時間長(第1時間長)に対する重複時間の割合は、50%以上であるのがより好ましい。前述のように重複時間の割合が大きすぎると、重複するショート映像同士の違いが小さくなる。このため、第1映像データ121A及び第2映像データ121Bそれぞれの時間長(第1時間長)に対する重複時間の割合は、50%以上、80%以下の範囲内にあるのが好ましい。 According to the experimental results shown in Figures 10 to 14, it is more preferable that the ratio of overlap time to the duration (first duration) of each of the first video data 121A and the second video data 121B is 50% or more. As mentioned above, if the ratio of overlap time is too large, the difference between the overlapping short videos will be small. For this reason, it is preferable that the ratio of overlap time to the duration (first duration) of each of the first video data 121A and the second video data 121B is in the range of 50% or more and 80% or less.

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be noted that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not by the meaning described above, and is intended to include all modifications within the scope of the claims and meanings equivalent thereto.

1 :システム
10 :学習モデル生成装置
11 :処理装置
12 :記憶装置
14 :コンピュータプログラム
15 :インタフェース
20 :行動認識装置
21 :処理装置
22 :記憶装置
24 :コンピュータプログラム
25 :インタフェース
30 :撮像装置
40 :表示装置
110 :学習データ生成処理
111 :第1映像データ生成処理
112 :第2映像データ生成処理
115 :機械学習処理
120 :元映像データ
121 :学習データ
121A :第1映像データ
121B :第2映像データ
210 :行動認識処理
220 :元映像データ
221 :テストデータ
225 :学習モデル
400 :画面
401 :日付表示部
402 :第1作業表示部
403 :凡例表示部
405 :分類結果表示部
721 :着目点
722 :着目点
723 :着目点
724 :着目点
725 :着目点
726 :着目点
731 :着目点
732 :着目点
733 :着目点
734 :着目点
735 :着目点
736 :着目点
1: System 10: Learning model generation device 11: Processing device 12: Storage device 14: Computer program 15: Interface 20: Behavior recognition device 21: Processing device 22: Storage device 24: Computer program 25: Interface 30: Imaging device 40: Display device 110: Learning data generation process 111: First video data generation process 112: Second video data generation process 115: Machine learning process 120: Original video data 121: Learning data 121A: First video data 121B: Second video data 210: Behavior recognition process 220: Original video data 221: Test data 225: Learning model 400: Screen 401: Date display section 402: First task display section 403: Legend display section 405: Classification result display section 721: Focus point 722: Focus point 723: Focus point 724 : Focus point 725 : Focus point 726 : Focus point 731 : Focus point 732 : Focus point 733 : Focus point 734 : Focus point 735 : Focus point 736 : Focus point

Claims (6)

複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理と、
前記第1映像データ及び前記第2映像データを学習データとして、行動認識のための学習モデルを生成する機械学習処理と、
を実行するよう構成された処理装置を備え、
前記学習データ生成処理は、元映像データから、前記元映像データの時間長よりも短い第1時間長を有する前記第1映像データを複数生成する第1映像データ生成処理を更に備え、
前記第1映像データ生成処理によって生成された前記複数の第1映像データそれぞれは、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと時間的に重複しており、
前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている
学習モデル生成装置。
A learning data generation process including a second image data generation process for generating second image data different from the first image data in which a plurality of image data are arranged in chronological order;
a machine learning process for generating a learning model for behavior recognition using the first video data and the second video data as learning data;
a processor configured to execute
The learning data generation process further includes a first video data generation process for generating a plurality of first video data from original video data, the first video data having a first time length shorter than a time length of the original video data;
each of the plurality of first video data generated by the first video data generation process overlaps in time with other first video data included in the plurality of first video data;
The second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in a reverse order to the chronological order.
前記複数の第1映像データそれぞれが、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと重複する重複時間は、前記第1時間長の50%以上、80%以下である
請求項に記載の学習モデル生成装置。
The learning model generation device according to claim 1 , wherein an overlap time during which each of the plurality of first video data overlaps with other first video data included in the plurality of first video data is greater than or equal to 50% and less than or equal to 80 % of the first time length.
学習データを用いて機械学習された、行動認識のための学習モデルであって、
前記学習データは、
複数の画像データが時系列順に並んだ複数の第1映像データであって元映像データから、前記元映像データの時間長よりも短い第1時間長を有する前記第1映像データを複数生成することで、それぞれ時間的に重複している前記複数の第1映像データと、
前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んだ第2映像データと、
を含み、
映像データが入力として与えられると、前記映像データ中のオブジェクトの行動の認識結果を出力するようにコンピュータを機能させる、
学習モデル。
A learning model for activity recognition, which is machine-learned using learning data,
The learning data is
a plurality of first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, the plurality of first video data being overlapped in time by generating a plurality of the first video data having a first time length shorter than a time length of the original video data from original video data;
second image data in which the plurality of image data included in the first image data are arranged in a reverse order to the chronological order;
Including,
causing a computer to function in such a way that, when video data is given as an input, the computer outputs a recognition result of an object's behavior in the video data;
Learning model.
テストデータとしての映像データ中のオブジェクトの行動を、請求項に記載の学習モデルを用いて認識するよう構成された行動認識装置。 An action recognition device configured to recognize an action of an object in video data as test data using the learning model according to claim 3 . 複数の画像データが時系列順に並んだ第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2映像データ生成処理を含む学習データ生成処理を実行するよう構成された処理装置を備え、
前記学習データ生成処理は、元映像データから、前記元映像データの時間長よりも短い第1時間長を有する前記第1映像データを複数生成する第1映像データ生成処理を更に備え、
前記第1映像データ生成処理によって生成された前記複数の第1映像データそれぞれは、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと時間的に重複しており、
前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている
学習データ生成装置。
a processing device configured to execute a learning data generation process including a second video data generation process for generating second video data different from first video data in which a plurality of image data are arranged in chronological order;
The learning data generation process further includes a first video data generation process for generating a plurality of first video data from original video data, the first video data having a first time length shorter than a time length of the original video data;
each of the plurality of first video data generated by the first video data generation process overlaps in time with other first video data included in the plurality of first video data;
the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in a reverse order to the chronological order.
複数の画像データが時系列順に並んだ複数の第1映像データを生成する第1ステップと、前記複数の第1映像データとは異なる第2映像データを生成する第2ステップを備え、
前記第1ステップは、元映像データから、前記元映像データの時間長よりも短い第1時間長を有する前記第1映像データを複数生成し、
前記第1ステップによって生成された前記複数の第1映像データそれぞれは、前記複数の第1映像データに含まれる他の第1映像データと時間的に重複しており、
前記第2映像データは、前記第1映像データに含まれる前記複数の画像データが前記時系列順とは逆順に並んで構成されている
学習データ生成方法。
The method includes a first step of generating a plurality of first image data in which a plurality of image data are arranged in chronological order, and a second step of generating a second image data different from the plurality of first image data,
The first step includes generating a plurality of first video data from original video data, the first video data having a first time length shorter than a time length of the original video data;
Each of the plurality of first image data generated in the first step overlaps in time with other first image data included in the plurality of first image data,
the second video data is configured such that the plurality of image data included in the first video data are arranged in a reverse order to the chronological order.
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