JP7624875B2 - Task recognition device and task recognition method - Google Patents
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Description
本発明は、作業認識装置および作業認識方法に係り、特に、作業監視のために、製造現場など作業する作業員やロボットと周辺物体の関係を関係付けて作業認識を行うのに好適な作業認識装置および作業認識方法に関する。 The present invention relates to a task recognition device and a task recognition method, and in particular to a task recognition device and a task recognition method suitable for task monitoring by associating the relationship between workers or robots working in a manufacturing site, etc., and surrounding objects to recognize tasks.
製造現場では、製品品質を維持するため人作業に関する安全性の確保や作業内容の正確性向上に向けて改善活動が行われている。それらの改善活動の一つに、人作業における動作認識に関する技術開発が産業分野に適用されている。例えば、製造現場の標準作業書などに従った行動をしているのか検出するケースや、特定の作業にどれぐらい時間を要しているのか作業時間を算出するケースなどが挙げられる。このような技術が対象とする製造現場としては、様々な機械や道具が設置され、工程により機械の動きが異なり、作業ごとに扱う道具が変わる作業現場が想定される。 In manufacturing sites, improvement activities are being carried out to ensure the safety of human work and to improve the accuracy of work content in order to maintain product quality. One of these improvement activities is the development of technology related to motion recognition in human work, which is being applied to the industrial field. For example, there are cases where it is necessary to detect whether actions are being taken in accordance with standard operating procedures at the manufacturing site, or to calculate the amount of time required for a specific task. The manufacturing sites that this technology targets are likely to be workplaces where a variety of machines and tools are installed, where machine movements differ depending on the process, and where different tools are used for each task.
一方、作業認識に関するコンピュータビジョンの技術においては、コンピュータ性能が急発展したことや一般的なデータの大量収集が容易になったことから、機械学習を用いた動作認識技術が盛んに行われている。この動作認識技術では、動画像データを入力とし、情報処理装置が、その動画内の人物がとっている動作を認識する。そして、このような動作認識技術に関連する公開データベースとしては、例えば、非特許文献1があり、このデータベースによれば、各画像データに対して、”Playing Piano”, “Surfing”, “Table Tennis Shot”などのラベルが付与されている。 Meanwhile, in computer vision technology related to task recognition, the rapid advances in computer performance and the ease of collecting large amounts of general data have led to the widespread use of motion recognition technology using machine learning. With this motion recognition technology, video image data is input, and an information processing device recognizes the motions made by people in the video. An example of a public database related to this type of motion recognition technology is Non-Patent Document 1, which assigns labels such as "Playing Piano," "Surfing," and "Table Tennis Shot" to each piece of image data.
また、画像から物体領域を取得する物体アルゴリズムについては、例えば、非特許文献2、非特許文献3に記載がある。
Also, object algorithms for acquiring object regions from images are described in, for example, Non-Patent
これに関連して、情報処理装置により、映像内に存在する物体間の紐づけする方法としては、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1では、人物カウント向けの情報処理装置として、鏡に映り込んだ鏡像と実像の繋がりを見つけ、鏡像が映りこむ画像においても正確な人物カウントを実現する方法を提案している。鏡像と実像の繋がりを見つけるには、画像内における複数の移動体の位置変化に応じた速度の類似度に基づいて、複数の移動体における同一の実移動体に対応する二つ以上の移動体を特定し、移動量の時間変化が相似に近い形であるか判定し、二つの物体(実像と鏡像)の繋がりを推定している。 In relation to this, a method for linking objects present in an image using an information processing device is disclosed in, for example, Patent Document 1. Patent Document 1 proposes a method for an information processing device for counting people, which finds the connection between a mirror image and a real image reflected in a mirror, and realizes accurate person counting even in images in which a mirror image is reflected. To find the connection between a mirror image and a real image, two or more moving objects corresponding to the same real moving object among the multiple moving objects are identified based on the similarity of the speed according to the positional changes of the multiple moving objects in the image, and it is determined whether the change in the amount of movement over time is similar, and the connection between the two objects (real image and mirror image) is estimated.
また、センサやカメラを活用して、行動認識を行う手法については、例えば、非特許文献4に記載されている。
Techniques for behavior recognition using sensors and cameras are described in, for example, Non-Patent
また、非特許文献5では、機械学習の一態様として、GCN(Graph Convolution Network)により行動認識を行う技術が記載されている。GCNとは、いわゆる畳み込みニューラルネットワークの一分野であり、ある物体の特徴量およびクラスの情報を備えたノードと、ノード間をつなげるエッジから構成されるグラフを生成し、隣接するノードの特徴量を用いて目標のノードクラスやグラフ全体のクラスを推論できる手法である。GCNでは、ノード間のつながりを事前に定義するか、映像内の変化に応じて自動的に決定する方法がある。非特許文献5では二つの手法を採用している。一つ目は、カメラで撮影した映像に対して物体の位置を検出し、物体間の重なり度合いから重畳率を算出した後、その重畳率に応じて両物体の関係を推定する手法である。二つ目は、時系列に取得したフレーム画像において、類似する物体が映っている場合に同一物体とみなし、時間方向のフレーム間における物体間の関係をする手法である。このような手法により、物体間の関係を事前定義あるいは推定することによってグラフを生成でき、物体間を考慮した行動認識が可能となる。
In addition, Non-Patent
コンピュータビジョンの技術において、製造現場の作業者を対象に動作認識技術を適用することを想定した場合には、製造現場毎に異なる特有の動作を認識する必要がある。その際、対象の作業者にのみ注目して作業者の動きを捉える方法が一般的であるが、この方法によった場合、複数の異なる作業を同じ姿勢などで実施していた場合に識別することが困難である。また、製造現場に機械が存在する現場では、ある作業を実施する際、作業者だけでなくその周辺の機械が同時に動く、または道具を同時に扱う場合がある。すなわち、作業認識の対象とする物体(ヒトやモノ)とその周辺の物体は、同時に変化するケースが存在する。 When applying computer vision technology to motion recognition technology for workers in manufacturing sites, it is necessary to recognize the unique motions that differ for each manufacturing site. In such cases, a common method is to focus only on the target worker and capture his or her movements, but this method makes it difficult to distinguish between workers who are performing multiple different tasks in the same posture. Furthermore, in manufacturing sites where machines are present, when performing a certain task, not only the worker but also the surrounding machines may move at the same time, or tools may be handled at the same time. In other words, there are cases where the object (person or object) being recognized as the target of task recognition and the surrounding objects change at the same time.
製造現場に適用する場合、ある機械の見た目は変化するが大きな移動がないケースがある。非特許文献5では、上記のように、物体間の関連性を推定するために、物体の物体間の重畳率また類似度を用いているが、いずれを採用しても、製造現場の物体間の関係を適切に扱うことができない事態が想定される。例えば、加工作業時に設備のドアが開き、新しいワークが運搬されて設備内に投入するケースで、それが同時に動作していたとしても、カメラの設置位置により画像空間上で重ならないことがある。そのため、物体間の重なりや距離に依存しない方式で関連性を推定する必要がある。
When applied to manufacturing sites, there are cases where the appearance of a machine changes but there is no significant movement. As described above, Non-Patent
実像と鏡像の繋がりを見出す方法を提案している特許文献1では、対象物体が同一のものであることを想定している。ある作業を実施する際に、製造現場に存在する複数の物体(機械・ワーク・作業者)が同時に動くことはあるが、それらの機械・ワーク・作業者などの間で、時間変化による動き量は、物体別に異なる。そのため、機械・ワーク・作業者の間で移動量の時間変化の相似から製造現場にある物体の関連性を推定することは困難である。 Patent Document 1, which proposes a method for finding the connection between real images and mirror images, assumes that the target objects are the same. When performing a certain task, multiple objects (machines, workpieces, workers) present at the manufacturing site may move simultaneously, but the amount of movement over time between these machines, workpieces, workers, etc. differs for each object. For this reason, it is difficult to estimate the relevance of objects at the manufacturing site from the similarity of the change in movement amount over time between machines, workpieces, and workers.
また、特許文献1および非特許文献5において、物体間のつながりを決定するための指標として重畳率や類似度などを採用しており、閾値を設けて判定している。そのため、この手法により物体間のつながりに関連性ありと判定される場合は、それらの指標が劇的な値をとる場合のみであり、それらの指標の重畳率や類似度一定の閾値を超えなくても、物体間のつながりを有すると認識すべき場合には、そのような手法では判定することができず、さらに物体の位置関係などからの関連性を推定するアルゴリズムが必要になるという問題が生ずる。
In addition, in Patent Document 1 and
本発明の目的は、製造現場などの作業認識で物体間のつながりを用いた作業認識を行う場合に、簡易なアルゴリズムにより、汎用的に物体間の関連性を推定することのできる作業認識装置を提供することにある。 The object of the present invention is to provide a task recognition device that can generically estimate the relationships between objects using a simple algorithm when performing task recognition using connections between objects in tasks such as manufacturing sites.
本発明の作業認識装置の構成は、好ましくは、画像データを解析し、その画像データを解析することにより、作業にかかわる物体の作業認識を行う作業認識装置であって、撮影装置により撮影された画像データを取得する画像取得部と、画像取得部から得た画像データを解析し、物体に関する領域を検出する解析領域検出部と、解析領域検出部により検出された物体に関する領域の画像に関する特徴量を抽出し、所定期間内における画像に関する特徴量の変化量を算出する特徴抽出部と、所定期間内における第一の物体に関する領域として検出された画像に関する特徴量の第一の変化量と、第一の変化量の所定期間内と同一期間における第二の物体に関する領域として検出された画像に関する特徴量の第二の変化量に基づき、第一の物体と第二の物体の物体関連度を算出する関連性推定部とを有するようにしたものである。 The task recognition device of the present invention is preferably configured to analyze image data and perform task recognition of objects related to the task by analyzing the image data, and includes an image acquisition unit that acquires image data captured by a capture device, an analysis area detection unit that analyzes the image data obtained from the image acquisition unit and detects an area related to the object, a feature extraction unit that extracts features of the image of the area related to the object detected by the analysis area detection unit and calculates a change in the feature of the image within a predetermined period of time, and a relevance estimation unit that calculates the object relevance between a first object and a second object based on a first change in the feature of the image detected as an area related to a first object within a predetermined period of time and a second change in the feature of the image detected as an area related to a second object within the same predetermined period of time as the first change.
本発明によれば、製造現場などの作業認識で物体間のつながりを用いた作業認識を行う場合に、簡易なアルゴリズムにより、汎用的に物体間の関連性を推定することのできる作業認識装置を提供することができる。 The present invention provides a task recognition device that can generically estimate the relationships between objects using a simple algorithm when performing task recognition using connections between objects in tasks such as manufacturing sites.
以下、本発明に係る各実施形態を、図1ないし図15を用いて説明する。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 15.
〔実施形態1〕
以下、本発明に係る実施形態1を、図1ないし図11を用いて説明する。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. FIG.
本実施形態では、ユーザが作業している様子から作業者および周辺物体を検出し、その状態をグラフ構造により表現して、そのグラフ構造に基づいたGCNの手法により機械学習することにより、作業動作を認識する作業認識システムの例を説明する。作業動作を認識するためのデータ構造としてグラフ構造を用いるのには、一例であり、本実施形態の適用のためには、それに類するネットワーク構造やアルゴリズムであってもよい。 In this embodiment, an example of a task recognition system is described that detects a worker and surrounding objects from the way a user works, expresses the state in a graph structure, and recognizes work actions by machine learning using a GCN technique based on the graph structure. Using a graph structure as a data structure for recognizing work actions is just one example, and a similar network structure or algorithm may be used for the application of this embodiment.
先ず、図1ないし図3を用いて作業認識システムの構成について説明する。 First, we will explain the configuration of the task recognition system using Figures 1 to 3.
作業認識システム1は、図1に示されように、画像取得装置6、センサ3、作業認識装置100が、通信手段4によって接続された構成である。
As shown in FIG. 1, the task recognition system 1 is configured such that an
通信手段4は、有線でも無線でもよく、LAN(Local Area Network)でも、インターネットなどのWAN(Wide Area Network)であってもよい。また、USB(Universal Serial Bus)やRS-232C等のシリアル規格に準拠した通信手段であってもよい。 The communication means 4 may be wired or wireless, and may be a LAN (Local Area Network) or a WAN (Wide Area Network) such as the Internet. It may also be a communication means that complies with serial standards such as USB (Universal Serial Bus) or RS-232C.
画像取得装置6(撮影装置)は、作業者2や周辺物体5などを映した画像データを取得する装置であり、例えば、動画や静止画の画像データを取得(撮影)するカメラ(デジタルカメラ(RGBカメラ)、赤外線カメラ、サーモグラフィカメラ、タイムオブフライト(TOF:Time Of Flight)カメラ、ステレオカメラ等)である。画像取得装置6は、図1では、1台で表現されているが、撮影対象が複数ある場合など、複数台のカメラを用いて、異なるカメラの複数の画像を用いてもよい。
The image acquisition device 6 (photographing device) is a device that acquires image data showing the worker 2 and surrounding
センサ3は、作業者2が作業を行う作業環境に設けられ、作業者2や作業環境についての状態を検知し、物理的な情報を出力する。センサ3は、例えば、動体検知センサ、人感センサ、温度センサ、湿度センサ、加速度センサ、速度センサ、音響センサ(マイクロホン)、超音波センサ、振動センサ、ミリ波レーダ、レーザレーダ(LIDAR: Laser Imaging Detection and Ranging)、赤外線深度センサである。
作業認識装置100は、画像取得装置6によって取得される画像データに基づき作業者2の作業動作または周辺物体5の作業動作を認識する処理を行う装置である。
The
次に、図2を用いて作業認識装置の機能構成を説明する。
作業認識装置100は、図2に示されるように、画像取得部101、解析領域検出部102、特徴抽出部103、関連性推定部104、グラフ生成部105、作業学習部106、作業推論部107、記憶部110の各機能部を有する。
Next, the functional configuration of the task recognition device will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2 , the
画像取得部101は、画像取得装置6から取得される画像データ200を所得する機能部である。画像データ200は、例えば、画像取得装置6から送られてくる静止画データや動画データを構成するフレームのデータである。
The
解析領域検出部102は、画像取得部101で得た画像から物体領域を検出する機能部である。物体領域の検出には、ユーザが手動で画像上に矩形を描くように設定する方法、または、例えば、非特許文献2、非特許文献3に示されるような物体検出アルゴリズムを用いて自動的に領域を取得する方法があり、手動と自動のいずれの方法を用いてもよい。
The analysis
特徴抽出部103は、画像における特徴量とその変化量を抽出する機能部である。
The
特徴量の抽出の機能では、特徴抽出部103は、画像から得られる色特徴量、動き特徴量、CNN(Convolutional Neural Network)特徴量などの特徴量を抽出する。なお、本実施形態の特徴利用は、スカラー値であるものとする。特徴量の抽出の機能では、特徴抽出部103は、前後フレームなど時系列にデータを確保しておき、前後フレームの特徴量の差を用いて特徴量の変化量を抽出する。所定の領域から特徴抽出するだけでなく、位置情報などのその領域が1点で表現できるような変化量であってもよい。
In the feature extraction function, the
関連性推定部104は、特徴抽出部103の出力された特徴量の変化量を用いて物体間のつながりを示す強弱を推定する物体関連度を算出する機能部である。関連性推定部104は、各物体から取得した変化量に対して、補正パラメータ201を用いて正規化(スケールを0~1の間に調整)する。そして、正規化された特徴量の変化量に対して、物体間の関係の強さとして、各々演算して、例えば、それらの積として、算出した結果を、物体関連度として出力する。補正パラメータ201は、特徴量の変化量を正規化するためのパラメータであり、物体間の矩形の大きさや平均的な変化量の差を埋める目的を有する。上記の説明では、物体間の関係の強さを、特徴量の変化量の各々の積で算出する例を示したが、特徴量の変化量の各々の和、重み付き線形和などの算出方法であってもよい。
The
グラフ生成部105は、GCNで用いられるグラフを生成する機能部である。グラフ生成部105では、解析領域検出部102により取得した領域の数だけグラフのノードを生成し、各ノードに特徴抽出部103の特徴抽出処理により得られた特徴量を付与し、ノード特定ラベル202のラベルを付与する。ノード特定ラベル202のラベルは、例えば、「ロボット」、「作業員」、「加工機」などの製造現場における物体の名称である。各ノードの間にはつながりがあることを前提とし、それらのノード間にエッジを設け、関連性推定部104から得られた物体関連度を用いてグラフのエッジに重みを付与する。
The
作業学習部106は、作業の正解ラベルであるノード作業ラベル203と、グラフ生成部105で生成されたグラフとに基づいて、GCNにより機械学習を行い、推論モデル210を生成する機能部である。作業学習部106の機械学習の処理では、生成されたグラフをベースに、GCNのアルゴリズムを用いて学習し、その結果として、推論モデル210を出力する。ノード作業ラベル203は、作業を認識する正解ラベルであり、例えば、ノードが「ロボット」である場合の「溶接」、「スクリュー締め」などであり、ノードが「作業員」である場合の「制御盤操作」、「床清掃」などである。
The
作業推論部107は、作業学習部106により学習の結果により得られた推論モデル210に基づいて、作業認識を行いたい画像データ200に対して推論をし、推論結果220を得るための機能部である。
The
記憶部110は、データを記憶する機能部である。記憶部110には、画像データ200、補正パラメータ201、ノード特定ラベル202、ノード作業ラベル203、推論モデル210、推論結果220が格納される。
The
次に、図3を用いて作業認識装置のハードウェア・ソフトウェア構成について説明する。作業認識装置100は、一般的な情報処理装置(コンピュータ)により実現することができ、図3に示されるように、プロセッサ11、主記憶装置12、通信装置13、入力装置14、出力装置15、補助記憶装置16を備える。
Next, the hardware and software configuration of the task recognition device will be described with reference to FIG. 3. The
プロセッサ11は、主記憶装置12上のプログラムを実行し、作業認識装置100の各部を制御する半導体装置であり、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、AI(Artificial Intelligence)チップ等である。
The
主記憶装置12は、プログラムやデータを一時的に記憶する装置であり、例えば、SRAM(Static Random Access Memory)やDRAM(Dynamic Random Access Memory)等のRAM(Random Access Memory)である。
The
通信装置13は、通信手段4を介して他の装置と通信するインタフェース装置であり、例えば、NIC(Network Interface Card)、無線通信モジュール、USB(Universal Serial Interface)モジュール、シリアル通信モジュール等である。通信装置13は、通信可能に接続する他の装置から情報を受信する入力装置として機能することもできる。また、通信装置13は、通信可能に接続する他の装置に情報を送信する出力装置として機能することもできる。作業認識装置100は、通信装置13により通信手段4を介して画像取得装置6、センサ3と通信する。
The
入力装置14は、ユーザから情報を受付けるユーザインタフェース装置であり、例えば、キーボード、マウス、カードリーダ、タッチパネル等である。
The
出力装置15は、各種の情報を出力(表示出力、音声出力、印字出力等)するユーザインタフェース装置であり、例えば、各種情報を可視化する表示装置(LCD(Liquid Crystal Display)、グラフィックカード等)や音声出力装置(スピーカ)、印字装置等である。
The
補助記憶装置16は、ハードディスクドライブ(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等である。補助記憶装置16に格納されているプログラムやデータは、主記憶装置12に随時読み込まれ、プロセッサ11は、ロードされたデータを参照し、プログラムを実行する。
The
本実施形態の補助記憶装置16には、画像取得プログラム161、解析領域検出プログラム162、特徴抽出プログラム163、関連性推定プログラム164、グラフ生成プログラム165、作業学習プログラム165、作業推論プログラム166がインストールされている。
In this embodiment, an
画像取得プログラム161、解析領域検出プログラム162、特徴抽出プログラム163、関連性推定プログラム164、グラフ生成プログラム165、作業学習プログラム165、作業推論プログラム166は、各々画像取得部101、解析領域検出部102、特徴抽出部103、関連性推定部104、グラフ生成部105、作業学習部106、作業推論部107の各機能を実現するプログラムである。
The
なお、作業認識装置100が備える各種の機能は、プロセッサ11が、主記憶装置12に格納されているプログラムを読み出して実行するとして説明したが、作業認識装置100を構成しているハードウェア(FPGA、ASIC、AIチップ等)により実現されるようにしてもよい。
Note that, although the various functions of the
次に、図4ないし図8を用いて作業認識装置の処理について説明する。 Next, the processing of the task recognition device will be explained using Figures 4 to 8.
先ず、作業認識装置100の画像取得部101は、画像取得装置6から送信される画像データ200を取得する(S100)。
First, the
次に、解析領域検出部102は、画像取得部101で得た画像データ200の画像から物体領域を検出する。
Next, the analysis
次に、特徴抽出部103は、画像から得られる所定のフレーム間における特徴量を抽出する(S102)。
Next, the
次に、特徴抽出部103は、前後フレームなど時系列にデータを確保しておき、前後フレームの特徴量の差を用いて特徴量の変化量を抽出する(S103)。なお、特徴量の変化量を抽出する処理については、後に詳説する。
Next, the
次に、関連性推定部104は、特徴抽出部103の特徴量の変化量を抽出する処理S103により抽出された特徴量の変化量を用いて物体間のつながりを示す強弱を推定する物体関連度を算出する(S104)。この物体間の物体関連度を算出する処理については、後に詳説する。
Next, the
次に、グラフ生成部105は、S104の物体間の物体関連度に基づき、GCNで用いられるグラフを生成する(S105)。
Next, the
次に、作業学習部106は、S105で生成されたグラフに基づき、GCNにより機械学習を行い、推論モデル210を生成する(S106)。
Next, the
次に、図5Aおよび図5Bを用いて特徴量の変化量を抽出する処理の詳細について説明する。 Next, the process of extracting the amount of change in features will be described in detail using Figures 5A and 5B.
これは、図4のS103に該当する処理である。本実施形態では、特徴量の例として、動き変化、テクスチャ変化の場合を詳細に説明するが、画像データの特徴量としては、作業認識に寄与するデータであればよい。 This process corresponds to S103 in FIG. 4. In this embodiment, we will explain in detail the cases of movement change and texture change as examples of features, but the feature of image data may be any data that contributes to task recognition.
先ず、図5Aを用いて画像上の動きのある物体から動き変化を特徴量の変化量として抽出する処理について説明する。 First, we will use Figure 5A to explain the process of extracting changes in motion from a moving object in an image as changes in features.
最初に、所定の物体領域群を取得する(S200)。ここで、動きを取得したい領域を取得するため、必ずしも物体そのものにフォーカスした領域である必要はなく、画像空間上の物体と関連する所定の領域であればよい。 First, a group of predetermined object regions is acquired (S200). Here, in order to acquire the regions from which movement is to be acquired, the regions do not necessarily need to be focused on the object itself, but can be predetermined regions associated with the object in image space.
次に、前後フレームの画像を用いて、領域内からオプティカルフローの手法により動き量を算出する(S201)。オプティカルフローとは、物体やカメラの移動によって生じる隣接フレーム間の物体の動きの見え方のパターンを解析する手法である。 Next, the amount of movement is calculated from within the region using images from previous and next frames by the optical flow method (S201). Optical flow is a method for analyzing the pattern of how the movement of an object appears between adjacent frames, which is caused by the movement of the object or camera.
次に、各物体で得られる領域内の動き量の総和を算出する(S202)。 Next, the sum of the amount of movement within the area obtained for each object is calculated (S202).
次に、算出した動き量の総和を特徴量の変化量として出力する(S203)。 Next, the sum of the calculated amounts of movement is output as the amount of change in the feature (S203).
次に、図5Bを用いて特徴量の変化量として画像のテクスチャの変化を抽出する処理にいて説明する。 Next, we will use Figure 5B to explain the process of extracting changes in image texture as changes in feature quantities.
画像のテクスチャの変化とは、画像のRGB値や濃淡値に変化があるような場合である。 A change in the texture of an image is when there is a change in the RGB values or gray values of the image.
最初に、所定の物体領域群を取得する(S210)。 First, a set of object regions is obtained (S210).
次に、ある物体や物体の変化などを識別できるような学習済みモデルを特徴抽出モデルとして取得する(S211)。例えば、画像の局所特徴量を抽出するモデルとしては、テンプレート特徴量モデル、Holistic特徴量モデル、共起特徴量モデル、パーツ特徴量モデルなどがある。 Next, a trained model capable of identifying an object or changes in an object is acquired as a feature extraction model (S211). For example, models for extracting local features of an image include a template feature model, a holistic feature model, a co-occurrence feature model, and a part feature model.
各物体領域の画像データを特徴抽出モデルに適用することによって、各物体の特徴量が得る(S212)。 Feature quantities for each object are obtained by applying the image data of each object region to the feature extraction model (S212).
そして、前後フレームなどの画像データから前後の特徴量を取得し、前後フレームの特徴量の距離を算出する(S212)。特徴量の距離とは、例えば、特徴量がn個の要素からなるときには、n次元のユークリッド距離である。 Then, previous and next feature amounts are obtained from image data such as previous and next frames, and the distance between the feature amounts of the previous and next frames is calculated (S212). For example, when the feature amount consists of n elements, the distance between the feature amounts is the n-dimensional Euclidean distance.
次に、S212で算出した距離値を、特徴量の変化量として出力する(S214)。 Next, the distance value calculated in S212 is output as the change in the feature amount (S214).
次に、図6を用いて物体間の関連度を推定する処理について説明する。
これは、図4のS104に該当する処理である。
Next, a process for estimating the relevance between objects will be described with reference to FIG.
This process corresponds to S104 in FIG.
先ず、図4のS103で抽出された各物体領域の特徴量の変化量を取得する(S300)。 First, the amount of change in the feature amount of each object region extracted in S103 of FIG. 4 is obtained (S300).
次に、補正パラメータ201を用いて特徴量の変化量を正規化する(S301)。これは、各領域の特徴量が大きく変化することがあるので、スケールを合わせる意義があり、補正パラメータ201による補正は、必ずしも必要というわけではない。
Next, the amount of change in the feature amount is normalized using the correction parameters 201 (S301). This is because the feature amount of each region can change significantly, so it is meaningful to match the scale, and correction using the
次に、S301により正規化された二つの領域の特徴量の変化量に基づいて、物体関連度を算出する(S302)。この物体関連度が、物体関係度合を示す指標である。 Next, the object relevance is calculated based on the amount of change in the features of the two regions normalized in S301 (S302). This object relevance is an index showing the degree of object relationship.
例えば、物体Aの領域の特徴量をCA、物体Bの領域の特徴量をCBとしたとき、その両者の積をとり、以下の(式1)により、物体関連度を算出する。
物体関連度(物体A,物体B)=CA×CB …(式1)
For example, when the feature amount of the area of object A is C A and the feature amount of the area of object B is C B , the product of these two is taken and the object relevance is calculated by the following (Equation 1).
Object relevance (object A, object B)=C A ×C B ... (Equation 1)
また、例えば、その両者の和をとり、以下の(式2)により、物体関連度を算出する。
物体関連度(物体A,物体B)=CA+CB …(式2)
Furthermore, for example, the sum of the two is calculated, and the object relevance is calculated by the following (Equation 2).
Object relevance (object A, object B)=C A +C B ... (equation 2)
また、例えば、その両者の重み付き線形和をとり、以下の(式3)により、物体関連度を算出する。
物体関連度(物体A,物体B)=KACA+KBCB …(式3)
Furthermore, for example, a weighted linear sum of the two is taken, and the object relevance is calculated by the following (Equation 3).
Object relevance (object A, object B)=K A C A +K B C B ... (Equation 3)
ここで、KA、KBは、それぞれ物体A、物体Bの特徴量の変化量をどれだけ重視するかによって定まる重み係数である。
また、これら以外の演算でもよい。
Here, K A and K B are weighting coefficients determined depending on how much importance is placed on the amount of change in the feature amounts of object A and object B, respectively.
Moreover, calculations other than these may be performed.
次に、補正パラメータ201により、S313で得られた物体関連度を正規化する(S303)。これは、後の学習フェーズで学習しやすくするためであり、この補正パラメータ201による補正は、必ずしも必要というわけではない。
Next, the object relevance obtained in S313 is normalized using the correction parameter 201 (S303). This is to make learning easier in the subsequent learning phase, and correction using the
次に、S303で算出した物体関連度を出力する(S304)。 Next, the object relevance calculated in S303 is output (S304).
次に、図7を用いてグラフ生成処理の詳細について説明する。
各物体領域別に、図4のS102の特徴量抽出処理により得た特徴量を取得する(S400)。
Next, the graph generation process will be described in detail with reference to FIG.
The feature amount obtained by the feature amount extraction process in S102 of FIG. 4 is acquired for each object region (S400).
次に、ノード特定ラベル202から各物体領域別に付与されるノード特定ラベルを取得する(S401)。 Next, the node specific labels assigned to each object region are obtained from the node specific labels 202 (S401).
次に、図4のS104の関連性推定処理により得られた各物体間での物体関連度を取得する(S402)。 Next, the object relevance between each object obtained by the relevance estimation process in S104 of FIG. 4 is obtained (S402).
次に、各ノードに、S411で取得した特徴量と、S412で所得したノード特定ラベルを付与する(S403)。 Next, the features acquired in S411 and the node-specific label acquired in S412 are assigned to each node (S403).
次に、ノード間のエッジの重みとして、物体関連度を付与する(S414)。この重みは、例えばGCNの畳み込み層で用いられるエッジの重みである。 Next, the object relevance is assigned as the weight of the edge between the nodes (S414). This weight is, for example, the edge weight used in the convolutional layer of the GCN.
このように、生成したグラフを使って、例えば、GCNなどで学習することにより、ノード特定ラベルを付与されたエッジに該当する物体の作業を推定することのできる推論モデル210を構築することができる。
In this way, by using the generated graph to learn, for example, using a GCN, it is possible to construct an
次に、図8を用いて、作業認識装置の画像取得から推論処理までの一連の処理について説明する。
S100~S105の処理は、図4で示した処理と同様である。ここで、S100で入力される画像データ200は、物体の作業認識の推論を行うための画像データ200である。
Next, a series of processes from image acquisition to inference processing by the task recognition device will be described with reference to FIG.
The processes of S100 to S105 are similar to those shown in Fig. 4. Here, the
S105のグラフ生成の後、図4のS106で得られた推論モデル210に基づき、作業推論部107は、作業認識の推論を行い推論結果を出力する(S110)。推論結果は、各ノードにノード作業ラベル203が付与されたグラフである。なお、推論結果の具体例は、後に詳説する。
After the graph generation in S105, the
次に、図9を用いて画像データから物体関連度を算出する具体的なイメージを説明する。
ここでは、映像データのような時系列データに対し、物体Aと物体Bの物体関連度を算出する例を説明する。ここで、クロック1、クロック2、…とは、時系列データの時間軸の範囲である。画像上に物体Aと物体Bが存在した場合、それぞれ同じフレームで得た画像データから画像特徴量を取得する。所定のフレーム間であるクロック1(C01)に着目したとき、最初のフレームでの特徴抽出F1Aと最後のフレームでの特徴抽出F2Aで得られた特徴量からユークリッド距離などで距離値を算出し、物体Aの特徴量の変化量d1Aを求める。一方、物体Bも同様に特徴抽出を行い、物体Bの距離値から特徴量の変化量d1Bを求める。変化量A11Dと変化量A21Dから、それらの積((式1)の場合)などで物体関連度P1を求める。P1は、クロック1(C01)の物体関連度となる。同様の処理をクロック2(C02)でも行い、物体関連度P2を算出する。映像データが得られる度に、クロック毎に同様の処理を行う。なお、各クロックにおいて異なるフレームを使う必要はなく、一部のフレームが同じであってもよい。
Next, a specific image of calculating an object relevance from image data will be described with reference to FIG.
Here, an example of calculating the object relevance of object A and object B for time series data such as video data will be described. Here, clock 1, clock 2, ... are the range of the time axis of the time series data. When object A and object B exist on an image, image features are obtained from image data obtained in the same frame. When focusing on clock 1 (C01) between a predetermined number of frames, a distance value is calculated using Euclidean distance or the like from the features obtained in feature extraction F1A in the first frame and feature extraction F2A in the last frame, and a change amount d1A in the feature amount of object A is obtained. On the other hand, feature extraction is performed in the same manner for object B, and a change amount d1B in the feature amount is obtained from the distance value of object B. From the change amount A11D and the change amount A21D, an object relevance P1 is obtained using the product thereof (in the case of (Equation 1)) or the like. P1 is the object relevance of clock 1 (C01). A similar process is performed for clock 2 (C02) to calculate object relevance P2. A similar process is performed for each clock every time video data is obtained. It is not necessary to use different frames in each clock, and some of the frames may be the same.
次に、図10を用いて物体関連度をグラフ生成に適用する例について説明する。
物体Aでは、所定のクロック内で得た特徴量の変化量F11Aを取得しており、物体Bでは物体Aと同じクロック内で得た特徴量の変化量F11Bを取得しているものとする。このとき、補正パラメータ201によりそれぞれの特徴量の変化量を正規化し、物体Aでは、正規化後の特徴量の変化量F11ANを、物体Bでは正規化後の特徴量の変化量F11BNを取得する。
Next, an example of applying the object relevance to graph generation will be described with reference to FIG.
Assume that for object A, a change amount F11A in the feature amount obtained within a predetermined clock is acquired, and for object B, a change amount F11B in the feature amount obtained within the same clock as for object A is acquired. At this time, the change amount of each feature amount is normalized by the
次に、各変化量の積から((式1)の場合)物体関連度P11を算出し、所定のクロックにおける変化量からグラフG01に示す物体Aと物体Bをつなぐエッジに重みw11として適用する。このようにして、各物体間において同様の処理を行い、物体間をつなぐエッジに重みを適用していく。図10では、着目時間域における物体Aと物体Bの物体関連度の平均が0.1であり、それがロボットのノードと加工機のノードをつなぐエッジの重みとして適用される例を示している。 Next, object relevance P11 is calculated from the product of each change amount (in the case of (Equation 1)), and is applied as weight w11 to the edge connecting object A and object B shown in graph G01 from the change amount at a specified clock. In this way, similar processing is performed between each object, and weights are applied to the edges connecting the objects. Figure 10 shows an example in which the average object relevance of object A and object B in the time range of interest is 0.1, and this is applied as the weight of the edge connecting the robot node and the processing machine node.
次に、図11を用いて推論結果の作業認識結果について説明する。
図11は、推論結果としてノードにノード作業ラベルを付与することを説明する図である。
Next, the task recognition result of the inference result will be described with reference to FIG.
FIG. 11 is a diagram for explaining how a node work label is assigned to a node as an inference result.
本実施形態では、図4のS106の作業学習処理で生成した推論モデル210に基づいて、図8のS110の作業推論処理により、作業認識を行い、各ノードとして表現された物体のノード作業ラベル203を得る。
In this embodiment, task recognition is performed by the task inference process of S110 in FIG. 8 based on the
図11の例では、図11(a)に示されるように、ノード1「ロボット」、ノード2「加工機」、ノード3「ワーク」で、時刻T1におけるノード作業ラベルとして、ノード1「溶接」、ノード2「停止」、ノード3「被溶接」が得られることを示している。図11(b)は、ノード1「ロボット」をターゲットとするタイミングチャートである。このタイミングチャートでは、時刻T1にロボットは、溶接作業をしていることを示している。
In the example of Figure 11, as shown in Figure 11(a), the node operation labels obtained at time T1 for node 1 "robot", node 2 "machine", and
以上、本実施形態によれば、画像の特徴量の変化量により、物体関連度を算出し、物体をノード、関連ある物体をエッジとするグラフに基づき、物体関連度をエッジの重みとして、GCNの学習と推論を行う。それにより、製造現場などの作業認識で物体間のつながりを用いた作業認識を行う場合に、簡易なアルゴリズムにより、汎用的に物体間の関連性を推定した作業認識を行うことができる。 As described above, according to this embodiment, object relevance is calculated based on the amount of change in image features, and GCN learning and inference are performed using object relevance as edge weights based on a graph in which objects are nodes and related objects are edges. As a result, when performing task recognition using connections between objects in task recognition at manufacturing sites, etc., task recognition can be performed that estimates the relevance between objects in a general purpose manner using a simple algorithm.
〔実施形態2〕
以下、図12ないし図14を用いて本実施形態2を説明する。
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described below with reference to FIGS.
実施形態1では、物体の特徴量の変化量から各物体の物体関連度を算出し、それをGCNのグラフのエッジの重みとして適用することにより、作業認識を行う作業認識装置の例について説明した。 In the first embodiment, an example of a task recognition device that calculates the object relevance of each object from the amount of change in the feature amount of the object and applies it as the edge weight of the GCN graph to perform task recognition was described.
本実施形態では、実施形態1と同様の作業認識を行う作業認識装置であり、さらに、ノードに該当する物体間の物体関連度をユーザが編集することができるようにした例について説明する。 In this embodiment, a task recognition device performs task recognition similar to that of embodiment 1, and further, an example is described in which the user can edit the object association between objects corresponding to nodes.
以下、実施形態1と異なる所を中心に説明する。 The following will focus on the differences from embodiment 1.
先ず、図12を用いて実施形態2に係る作業認識装置の機能構成について説明する。
本実施形態の作業認識装置100は、実施形態1の図2に示した作業認識装置100の構成に加えて、関連性編集部108を有する。
First, the functional configuration of the task recognition device according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The
関連性編集部108は、ノードとして認識される物体の関連度の値を編集する機能部である。
The
また、記憶部110に、関連性データ204を格納している。関連性データ204は、ノードとして認識される物体の関連度の値を保持するデータである。
The
次に、図13を用いて実施形態2に係る作業認識装置の画像取得から学習処理までの一連の処理について説明する。 Next, a series of processes from image acquisition to learning processing of the task recognition device according to embodiment 2 will be described with reference to FIG. 13.
本実施形態の作業認識装置の画像取得から学習処理までの一連の処理では、実施形態1の図4に示された処理に加えて、S104とS105の間に、関連性編集処理S120が付け加えられている。 In the series of processes from image acquisition to learning processing in the task recognition device of this embodiment, in addition to the processes shown in FIG. 4 of the first embodiment, a relevance editing process S120 is added between S104 and S105.
関連性編集処理S120は、グラフのノードとして認識される物体の関連度の値を編集する処理である。この処理により、ユーザが定義した物体関連度を再設定し、関連性推定処理S104で得た物体関連度の結果とユーザが定義した物体関連度を関連性データ204として出力し、グラフ生成処理S105に受け渡す。
The relevance editing process S120 is a process for editing the relevance values of objects recognized as nodes in the graph. This process resets the object relevance defined by the user, and the object relevance results obtained in the relevance estimation process S104 and the object relevance defined by the user are output as
次に、図14を用いて作業認識装置が提供するユーザインタフェースについて説明する。
本実施形態の作業認識装置100は、図14に示される物体関連度編集画面400により、グラフのエッジに付与される物体関連度を表示し、編集することができる。表現される
作業認識装置100は、関連性推定処理S04の結果、あるいは、所定の物体を候補から選択できるような設定ファイルを読み込む。次に、ユーザは、物体間をひもづけるための対象を二つ選択する。図14の例では、対象1のボックス411で物体Aを選択し、対象2のボックス412で物体Bを選んでいる。各ボックスで選択された物体間の関連度合をボックス42で記入でき、ユーザが物体間に対して任意の関連度合を設けることができる。また、特徴量のボックス43により、特徴量の種類が選択でき、対象の特徴量の変化量を、対象1のボックス441、対象2のボックス442でそれぞれ設定でき、ユーザが任意の物体関連度を設定できる機能を有する。また、グラフ表示500により、関連度合を可視化し、ノード511やノード512がつながっていること、各物体で特徴量53などが表示されていること、物体Aと物体Bがつながりがあることが視認でき、ボックス52により、その物体Aと物体Bの物体関連度の数値を編集できるようになっている。
Next, a user interface provided by the task recognition device will be described with reference to FIG.
The
以上のように、本実施形態の作業認識装置によれば、各物体の特徴量の変化量や物体関連度をユーザが任意に編集することができる。 As described above, the task recognition device of this embodiment allows the user to arbitrarily edit the amount of change in the feature quantities of each object and the object relevance.
〔実施形態3〕
以下、本発明の実施形態3を、図15を用いて説明する。
実施形態1では、画像における物体の領域の特徴量の変化量を求め、物体間の関連を示すために、ある物体の領域における特徴量の変化量と他の物体の領域における特徴量の変化量を演算することにより、両者の物体関連度を算出し、それをGCNにおけるグラフのエッジの重みとして、機械学習を行うことにより、作業認識を行う作業認識装置について説明した。
[Embodiment 3]
Hereinafter, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, a task recognition device has been described that obtains the amount of change in the feature amount of an object region in an image, calculates the amount of change in the feature amount in a certain object region and the amount of change in the feature amount in another object region to show the relationship between the objects, calculates the object relevance between the two objects, and performs machine learning using this as the weight of the edges of a graph in a GCN.
本実施形態では、実施形態1と同様に、画像における物体の領域の特徴量の変化量を求めて、それからある物体と他の物体の物体関連度を算出する方法であるが、時系列の画像データの変遷にもフォーカスをおいて、物体関連度を算出する方法を説明する。 In this embodiment, as in embodiment 1, the amount of change in the feature amount of an object region in an image is found, and then the object relevance between one object and another object is calculated. However, this embodiment also focuses on the transition of image data over time to calculate the object relevance.
以下、実施形態1と異なる所を中心として説明する。 The following will focus on the differences from embodiment 1.
本実施形態の作業認識装置100は、実施形態1の図2で示した機能構成と同様の構成を有し、図4の関連性推定処理S104である物体の領域における特徴量の変化量と他の物体の領域における特徴量の変化量を演算することにより、両者の物体関連度を算出することは同様であるが、その方法が異なっている。
The
以下、図15を用いて、実施形態3における関連性推定処理S104について説明する。
作業認識装置100の関連性推定部104は、物体A(60A)のオプティカルフローなどによって得られた特徴量1(FA1)と、3DCNNなどで得られた特徴量2(FA2)を取得する。
The relevance estimation process S104 in the third embodiment will be described below with reference to FIG.
The
3DCNNとは、空間情報(2D)と時間情報(1D)をまとめて3Dの畳み込みを行うことにより、時空間情報を考慮した動画の行動認識を行う手法である。 3DCNN is a method for recognizing actions in videos that takes spatiotemporal information into account by combining spatial information (2D) and temporal information (1D) and performing 3D convolution.
また、関連性推定部104は、物体A(60A)と同様に、物体B(60B)についての特徴量1(FB1)と特徴量2(FB2)を取得する。
The
次に、物体間において同一のクロック内で得られた特徴量同士を対象に距離値(d11、d12、d21、d22)を算出する。 Next, distance values (d11, d12, d21, d22) are calculated between features obtained within the same clock between objects.
その後、前後するクロック間の距離値の差を求め、異なる特徴量1と特徴量2を合わせ、物体関連度を算出する。例えば、クロック1で得られた物体Aの特徴量1と物体Bの特徴量1との距離d11を算出する。クロック2でも同様に距離d12を算出する。距離d11と距離d12の差の絶対値からクロック2とクロック1の変化が得られ、クロック間における変化度合(D1R)を得る。例えば、距離d11と距離d12の差の絶対値Δ1に1を足した値の逆数を取り、クロック間の変化度合いを得る。すなわち、以下の(式4)により、クロック間における変化度合(D1R)を求める。
D1R=1/(Δ1+1) …(式4)
Then, the difference in distance values between the preceding and succeeding clocks is calculated, and the different feature amount 1 and feature amount 2 are combined to calculate the object relevance. For example, the distance d11 between feature amount 1 of object A and feature amount 1 of object B obtained at clock 1 is calculated. The distance d12 is calculated similarly at clock 2. The change between clock 2 and clock 1 is obtained from the absolute value of the difference between distance d11 and distance d12, and the degree of change between the clocks (D1R) is obtained. For example, the reciprocal of the value obtained by adding 1 to the absolute value Δ1 of the difference between distance d11 and distance d12 is taken to obtain the degree of change between the clocks. That is, the degree of change between the clocks (D1R) is calculated by the following (Equation 4).
D1R=1/(Δ1+1)...(Formula 4)
同様に、さらに、物体Aの特徴量2と物体Bの特徴量2においても同様に、距離d21と距離d22の差の絶対値からクロック2とクロック1の変化が得られ、クロック間における変化度合(D2R)を得る。例えば、距離d21と距離d22の差の絶対値Δ2に1を足した値の逆数を取り、クロック間の変化度合いを得る。すなわち、以下の(式5)により、クロック間における変化度合(D2R)を求める。
D2R=1/(Δ2+1) …(式5)
そして、変化度合D1RとD2Rから相加平均値を、それを類似度Sとする。
Similarly, for feature amount 2 of object A and feature amount 2 of object B, the change between clocks 2 and 1 is obtained from the absolute value of the difference between distance d21 and distance d22, and the degree of change between the clocks (D2R) is obtained. For example, the reciprocal of the value obtained by adding 1 to the absolute value Δ2 of the difference between distance d21 and distance d22 is taken to obtain the degree of change between the clocks. That is, the degree of change between the clocks (D2R) is calculated by the following (Equation 5).
D2R=1/(Δ2+1)...(Formula 5)
Then, the arithmetic mean value is calculated from the degrees of change D1R and D2R, and this is set as the similarity S.
グラフ生成にあたっては、クロック1のグラフのエッジの重みをW1、クロック2のグラフのエッジの重みをW2としたときに、以下の(式6)により、最終的なクロック2のエッジの重みW2′を算出する。
W2′=W1×S+W2 …(式6)
In generating the graph, when the edge weight of the graph of clock 1 is W1 and the edge weight of the graph of clock 2 is W2, the final edge weight W2' of clock 2 is calculated by the following (Equation 6).
W2'=W1×S+W2 (Equation 6)
すなわち、クロック間における変化度合いが少ないときには、クロック2のグラフのエッジの重みは、強調されず、クロック間における変化度合いが多いときには、クロック2のグラフのエッジの重みが強調されることになる。 In other words, when the degree of change between clocks is small, the weight of the edge in the graph for clock 2 is not emphasized, and when the degree of change between clocks is large, the weight of the edge in the graph for clock 2 is emphasized.
以上のように、本実施形態では、物体間の差とクロック間の差を算出することで、時系列データを考慮した物体関連度を算出し、GCNのグラフを生成することができる。 As described above, in this embodiment, by calculating the difference between objects and the difference between clocks, it is possible to calculate object relevance taking into account time series data and generate a GCN graph.
1…作業認識システム、2…作業者、3…センサ、4…通信手段、5…周辺物体、6…画像取得装置、
100…作業認識装置、
11…プロセッサ、12…主記憶装置、13…通信装置、14…入力装置、15…出力装置、16…補助記憶装置、
101…画像取得部、102…解析領域検出部、103…特徴抽出部、104…関連性推定部、105…グラフ生成部、106…作業学習部、107…作業推論部、108…関連性編集部、110…記憶部、
200…画像データ、201…補正パラメータ、202…ノード特定ラベル、203…ノード作業ラベル、204…関連性データ、210…推論モデル、220…推論結果
1 ... task recognition system, 2 ... worker, 3 ... sensor, 4 ... communication means, 5 ... surrounding object, 6 ... image acquisition device,
100...work recognition device,
11: processor, 12: main storage device, 13: communication device, 14: input device, 15: output device, 16: auxiliary storage device,
101: image acquisition unit, 102: analysis area detection unit, 103: feature extraction unit, 104: relevance estimation unit, 105: graph generation unit, 106: work learning unit, 107: work reasoning unit, 108: relevance editing unit, 110: memory unit,
200: image data, 201: correction parameters, 202: node specific labels, 203: node working labels, 204: association data, 210: inference model, 220: inference results
Claims (10)
撮影装置により撮影された画像データを取得する画像取得部と、
前記画像取得部から得た画像データを解析し、物体に関する領域を検出する解析領域検出部と、
前記解析領域検出部により検出された物体に関する領域の画像に関する特徴量を抽出し、所定期間内における前記画像に関する特徴量の変化量を算出する特徴抽出部と、
所定期間内における第一の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第一の変化量と、前記第一の変化量の所定期間内と同一期間における第二の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第二の変化量に基づき、前記第一の物体と前記第二の物体の物体関連度を算出する関連性推定部とを有することを特徴とする作業認識装置。 A task recognition device that analyzes image data and performs task recognition of an object related to the task by analyzing the image data,
an image acquisition unit that acquires image data captured by the imaging device;
an analysis area detection unit that analyzes the image data obtained from the image acquisition unit and detects an area related to an object;
a feature extraction unit that extracts a feature amount of an image of a region related to the object detected by the analysis region detection unit and calculates a change amount of the feature amount of the image within a predetermined period of time;
and a relevance estimation unit that calculates an object relevance between a first object and a second object based on a first change in a feature amount for the image detected as an area related to a first object within a predetermined period of time and a second change in a feature amount for the image detected as an area related to a second object within the same predetermined period of time as the first change in the feature amount.
前記第一の物体と前記第二の物体の物体関連度は、前記特徴量の第一の変化量と前記特徴量の第二の変化量との積、和、または、重み付き線形和のいずれかにより演算されることを特徴とする請求項1記載の作業認識装置。 the first change amount of the feature quantity and the second change amount of the feature quantity are scalar quantities,
2. The task recognition device according to claim 1, wherein the object relevance between the first object and the second object is calculated by any one of a product, a sum, or a weighted linear sum of a first change amount in the feature amount and a second change amount in the feature amount.
前記物体関連度をエッジ間の重みとし、GCN(Graph Convolution Network)により、前記ノードに対するノード作業ラベルを生成する推論モデルを生成することを特徴とする請求項3記載の作業認識装置。 The data includes data expressing a graph in which regions related to the object are nodes and related objects are connected by edges;
4. The task recognition device according to claim 3, wherein an inference model is generated that generates a node task label for the node by using the object relevance as a weight between edges and a Graph Convolution Network (GCN).
前記物体に関する領域の特徴量と、前記物体関連度とを表示・編集する手段とを有することを特徴とする請求項1記載の作業認識装置。 The data includes data expressing a graph in which regions related to the object are nodes and related objects are connected by edges;
2. The task recognition apparatus according to claim 1, further comprising a display/editing unit for displaying and editing the feature amount of the area related to the object and the object relevance.
第二の期間内における第一の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第一の変化量と、前記第二の期間内における第二の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第二の変化量に基づき、前記第一の物体と前記第二の物体の第二の物体関連度を算出し、
前記第一の物体関連度と前記第二の物体関連度の差分の絶対値に基づいて、前記物体関連度の変化度合を算出し、前記第一の期間内における第一の変化量を物体関連度の変化度合に基づいた類似度を算出し、
前記グラフにおける第一の期間に該当する第一のエッジの重みを、前記物体関連度の変化度合に基づいた類似度により補正し、
前記補正された第一の期間に該当する第一のエッジの重みと、前記第二の期間における第二のエッジの重みの和をとり、補正された前記第二の期間における第二のエッジの重みを算出することを特徴とする請求項5記載の作業認識装置。 the relevance estimation unit calculates a first object relevance between the first object and the second object based on a first amount of change in a feature amount related to the image detected as a region related to a first object within a first period and a second amount of change in a feature amount related to the image detected as a region related to a second object within the first period;
calculating a second object relevance between the first object and the second object based on a first change amount of a feature amount related to the image detected as a region related to a first object within a second period and a second change amount of a feature amount related to the image detected as a region related to a second object within the second period;
calculating a degree of change in the object relevance based on an absolute value of a difference between the first object relevance and the second object relevance, and calculating a similarity based on a degree of change in the object relevance using a first amount of change within the first period;
correcting a weight of a first edge corresponding to a first period in the graph by a similarity based on a degree of change in the object relevance;
6. The task recognition device according to claim 5, further comprising: a sum of a weight of a first edge corresponding to the corrected first period and a weight of a second edge in the second period, to calculate the corrected weight of the second edge in the second period.
画像取得部が、撮影装置により撮影された画像データを取得する画像取得ステップと、
解析領域検出部が、前記画像取得ステップにより得た画像データを解析し、物体に関する領域を検出する解析領域検出ステップと、
前記解析領域検出ステップにより検出された物体に関する領域の画像に関する特徴量を抽出し、所定期間内における前記画像に関する特徴量の変化量を算出する特徴抽出ステップと、
所定期間内における第一の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第一の変化量と、前記第一の変化量の所定期間内と同一期間における第二の物体に関する領域として検出された前記画像に関する特徴量の第二の変化量に基づき、前記第一の物体と前記第二の物体の物体関連度を算出する関連性推定ステップと、
前記関連性推定ステップにより算出された物体関連度と、前記特徴抽出ステップで抽出された物体に関する領域の画像に関する特徴量に基づいて、作業認識のための機械学習を行ない、推論モデルを出力する作業学習ステップと、
撮影装置により撮影された画像データと、前記作業学習ステップが出力した推論モデルに基づき、作業認識の推論を行う作業推論ステップとを有することを特徴とする作業認識方法。 A task recognition method using a task recognition device that analyzes image data and recognizes tasks of a worker and a task device by analyzing the image data, comprising:
an image acquiring step in which an image acquiring unit acquires image data captured by the photographing device;
an analysis region detection step in which an analysis region detection unit analyzes the image data obtained by the image acquisition step and detects a region related to the object;
a feature extraction step of extracting a feature amount related to an image of the area related to the object detected by the analysis area detection step, and calculating a change amount of the feature amount related to the image within a predetermined period of time;
a relevance estimation step of calculating an object relevance between the first object and the second object based on a first change amount of a feature amount of the image detected as an area related to a first object within a predetermined period and a second change amount of a feature amount of the image detected as an area related to a second object within the same predetermined period as the first change amount;
a task learning step of performing machine learning for task recognition based on the object relevance calculated in the relevance estimation step and feature amounts related to the image of the area related to the object extracted in the feature extraction step, and outputting an inference model;
A task recognition method comprising a task inference step of performing inference for task recognition based on image data captured by a photographing device and the inference model output by the task learning step.
前記第一の物体と前記第二の物体の物体関連度は、前記特徴量の第一の変化量と前記特徴量の第二の変化量との積、和、または、重み付き線形和のいずれかにより演算されることを特徴とする請求項8記載の作業認識方法。 the first change amount of the feature quantity and the second change amount of the feature quantity are scalar quantities,
9. The task recognition method according to claim 8, wherein the object relevance between the first object and the second object is calculated by any one of a product, a sum, or a weighted linear sum of a first change amount in the feature amount and a second change amount in the feature amount.
前記物体関連度をエッジ間の重みとし、GCN(Graph Convolution Network)により、前記ノードに対するノード作業ラベルを生成する推論モデルを生成することを特徴とする請求項8記載の作業認識方法。 the task recognition device has data representing a graph in which regions related to the object are nodes and related objects are connected by edges;
9. The task recognition method according to claim 8, further comprising the steps of: generating an inference model that generates a node task label for the node by using the object relevance as a weight between edges and a graph convolution network (GCN).
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