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JP7648501B2 - Posture estimation device, method and program - Google Patents
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Description

本発明は、画像に映った物体の姿勢を推定する姿勢推定装置、方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a posture estimation device, method, and program for estimating the posture of an object captured in an image.

画像に映った物体の姿勢を推定する方法が特許文献1に開示されている。特許文献1は、第1撮影部により得られた物体の画像から第1の姿勢推定を行い、その結果と第2撮影部により得られた画像とを用いて第2の姿勢推定を行い、その結果を出力する。これにより、第1の姿勢推定では遮蔽などの影響により姿勢を推定できなかった箇所について第2の姿勢推定により補間できる場合がある。 Patent Document 1 discloses a method for estimating the orientation of an object captured in an image. In Patent Document 1, a first orientation estimation is performed from an image of the object captured by a first image capture unit, and a second orientation estimation is performed using this result and an image captured by a second image capture unit, and the result is output. As a result, it may be possible to use the second orientation estimation to interpolate points where the orientation could not be estimated using the first orientation estimation due to the effects of occlusion, etc.

非特許文献1には、画像から第1の姿勢推定を行い、そこで得られた画像の特徴量を組み合わせることで姿勢全体の位置関係をも考慮した特徴量を生成し、この特徴量を用いて第2の姿勢推定を行って結果を出力する技術が開示されている。これにより、第1の姿勢推定では遮蔽などの影響により姿勢を推定できなかった箇所について第2の姿勢推定により自然な形に補間・補正することができる。 Non-Patent Document 1 discloses a technology in which a first pose estimation is performed from an image, and by combining the image features obtained there, a feature amount is generated that also takes into account the positional relationship of the entire pose, and a second pose estimation is performed using this feature amount and the result is output. As a result, it is possible to interpolate and correct to a natural shape by the second pose estimation for parts where the pose could not be estimated by the first pose estimation due to the influence of occlusion, etc.

非特許文献2には、画像から何らかの手段で第1の姿勢推定を行い、その結果を第2の姿勢推定部においてより自然な形に補正する技術が開示されている。第2の姿勢推定には、一般的な姿勢推定の誤りの分布を学習した畳み込みニューラルネットワーク(Convolutional Neural Network:CNN)が用いられる。 Non-Patent Document 2 discloses a technique in which a first pose estimation is performed from an image by some means, and the result is corrected to a more natural form in a second pose estimation unit. For the second pose estimation, a Convolutional Neural Network (CNN) that has learned the distribution of errors in general pose estimation is used.

また、姿勢推定とは関係がないが、非特許文献3には欠損のある元画像を欠損のない自然な画像に補正するタスクにおいて、CNN内の各畳み込み層(以下Conv層)を、欠損ピクセルに由来する情報をフィルタする機能を有するGated Conv層に置き換えることで補正性能を改善する技術が開示されている。 Although not related to pose estimation, Non-Patent Document 3 discloses a technique for improving the correction performance of a task of correcting an original image with defects into a natural image without defects by replacing each convolutional layer (hereinafter referred to as Conv layer) in a CNN with a Gated Conv layer that has the function of filtering information derived from defective pixels.

特開2017-097577号公報JP 2017-097577 A

Y. Chen, Z. Wang, Y. Peng, Z. Zhang, G. Yu, and J. Sun, "Cascaded pyramid network for multi-person pose estimation," in Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition, 2018, pp. 7103-7112.Y. Chen, Z. Wang, Y. Peng, Z. Zhang, G. Yu, and J. Sun, "Cascaded pyramid network for multi-person pose estimation," in Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition, 2018, pp. 7103-7112. Moon, Gyeongsik, Ju Yong Chang, and Kyoung Mu Lee. "Posefix: Model-agnostic general human pose refinement network." Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2019.Moon, Gyeongsik, Ju Yong Chang, and Kyoung Mu Lee. "Posefix: Model-agnostic general human pose refinement network." Proceedings of the IEEE/CVF Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. 2019. Yu, Jiahui, et al. "Free-form image inpainting with gated convolution." Proceedings of the IEEE/CVF International Conference on Computer Vision. 2019.Yu, Jiahui, et al. "Free-form image inpainting with gated convolution." Proceedings of the IEEE/CVF International Conference on Computer Vision. 2019.

特許文献1および非特許文献1,2では、第1の姿勢推定の結果を前提に第2の姿勢推定を行うため、第1の姿勢推定の結果に誤りが多く含まれていると第2の姿勢推定による改善が難しい。場合によっては誤った結果の影響を強く受け、第2の姿勢推定によって精度が下がる可能性もある。 In Patent Document 1 and Non-Patent Documents 1 and 2, the second attitude estimation is performed based on the results of the first attitude estimation, so if the results of the first attitude estimation contain many errors, it is difficult to improve the results by the second attitude estimation. In some cases, the accuracy may be reduced by the second attitude estimation due to the strong influence of the erroneous results.

一方、第1の姿勢推定で誤った結果の出力を避けるには対象の位置や背景など撮影条件に制約がかかる。非特許文献3は姿勢推定技術への適用が考慮されていない。 On the other hand, in order to avoid outputting erroneous results in the first pose estimation, restrictions are placed on the shooting conditions, such as the subject's position and background. Non-Patent Document 3 does not take into account its application to pose estimation technology.

本発明の目的は、上記の技術課題を解決し、第1の姿勢推定の出力に対し、姿勢の各部位の確からしさを判定することで、どの部分の情報が不確かあるいは欠落しているかを陽に扱い、補正の際に参照する情報を選択して第2の姿勢推定を行う姿勢推定装置、方法およびプログラムを提供することにある。 The object of the present invention is to solve the above technical problems and provide a posture estimation device, method, and program that determines the certainty of each part of the posture for the output of the first posture estimation, explicitly determines which parts of the information are uncertain or missing, and selects information to refer to when making corrections to perform a second posture estimation.

上記の目的を達成するために、本発明は、カメラ画像に映った物体の姿勢を推定する姿勢推定装置において、以下の構成を具備した点に特徴がある。 To achieve the above object, the present invention is characterized in that a posture estimation device that estimates the posture of an object captured in a camera image has the following configuration.

(1) カメラ画像に映った姿勢推定対象の第1姿勢を推定する手段と、第1姿勢の部位ごとに確信度を取得する手段と、第1姿勢およびその確信度に基づいて第2姿勢を推定する手段とを具備し、第2姿勢を推定する手段は、第1姿勢の確信度が相対的に低い部位を確信度が相対的に高い部位に基づいて選択的に補正するようにした。 (1) The system includes a means for estimating a first posture of a posture estimation target captured in a camera image, a means for acquiring a degree of certainty for each part of the first posture, and a means for estimating a second posture based on the first posture and its degree of certainty, and the means for estimating the second posture selectively corrects a part of the first posture for which the degree of certainty is relatively low, based on a part for which the degree of certainty is relatively high.

(2) 第2姿勢を推定する手段が、確信度に基づいて第1姿勢の補正対象部位を選択する手段と、補正対象部位を補正する手段とを具備した。 (2) The means for estimating the second posture includes a means for selecting a part of the first posture to be corrected based on the degree of certainty, and a means for correcting the part to be corrected.

(3) 第2姿勢を推定する手段が畳み込みニューラルネットワークであり、畳み込み層が補正対象部位の畳み込みを行わないようにした。 (3) The means for estimating the second posture is a convolutional neural network, and the convolutional layer does not perform convolutions on the parts to be corrected.

(4) 畳み込み層がゲート付き畳み込み層であり、このゲート付き畳み込み層が、確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素に活性化関数を適用して補正対象を出力する手段と、確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素を前記確信度で正規化して信頼度を出力する手段とを具備し、補正対象から信頼度に基づいて選択した特徴量を更に畳み込むことを繰り返すようにした。 (4) The convolutional layer is a gated convolutional layer, and the gated convolutional layer includes a means for applying an activation function to each element of the intermediate feature quantity after convolution of the first posture masked by the confidence level to output a correction target, and a means for normalizing each element of the intermediate feature quantity after convolution of the first posture masked by the confidence level by the confidence level to output a confidence level, and further convolution of the feature quantity selected from the correction target based on the confidence level is repeated.

(5) 第2姿勢を推定する手段は、時刻tにおける第2姿勢を、時刻tならびにその前および後の少なくとも一方の時刻における各第1姿勢およびそれらの確信度に基づいて推定するようにした。 (5) The means for estimating the second orientation estimates the second orientation at time t based on the first orientations at time t and at least one of the times before and after t and their certainties.

(1) 姿勢推定対象の一部が映っていない場合あるいは背景に姿勢推定対象と似た画像が含まれる場合など、撮影条件を制約しない場合に起こりうる困難な状況においても、第1姿勢の誤った推定結果が第2姿勢の推定へ与える悪影響を低減できるので、撮影条件への制約を必要とすることなく、より頑健で安定した動作が可能な姿勢推定を実現できるようになる。 (1) Even in difficult situations that can occur when the shooting conditions are not restricted, such as when part of the target for pose estimation is not captured in the image or when the background contains an image similar to the target for pose estimation, the adverse effect of an erroneous estimation result of the first pose on the estimation of the second pose can be reduced, making it possible to realize pose estimation that is more robust and capable of stable operation without requiring restrictions on the shooting conditions.

(2) 第1姿勢の誤った推定部位を姿勢推定時に求まる確信度に基づいて判定するので、誤った推定部位を定量的かつ正確に把握できるようになる。 (2) The incorrectly estimated parts of the first posture are determined based on the confidence level obtained during posture estimation, making it possible to quantitatively and accurately grasp the incorrectly estimated parts.

(3) 第2姿勢の推定に用いるCNNモデルの畳み込み層をゲート付き畳み込み層に置き換えることで第1姿勢の誤った推定結果が第2姿勢の推定へ与える悪影響を低減できるので、第2姿勢をCNNの推定モデルで推定する際の精度を向上させることができる。 (3) By replacing the convolutional layer of the CNN model used to estimate the second pose with a gated convolutional layer, the adverse effect of an erroneous estimation result of the first pose on the estimation of the second pose can be reduced, thereby improving the accuracy of estimating the second pose using the CNN estimation model.

(4) 第2姿勢を、ある時刻tにおける姿勢を当該時刻tにおける第1姿勢のみならず、時刻t前後の複数時刻における第1姿勢に基づいて推定するので、より確度の高い姿勢推定が可能になる。 (4) The second orientation is estimated based on not only the first orientation at time t but also the first orientation at multiple times before and after time t, which enables more accurate orientation estimation.

本発明の第1実施形態に係る姿勢推定装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a posture estimation device according to a first embodiment of the present invention. 姿勢推定の例を示した図である。FIG. 13 illustrates an example of pose estimation. 確信度を別途に求めて姿勢推定に用いる例を示したブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing an example in which a confidence level is calculated separately and used for pose estimation. 第1姿勢およびその確信度をCNNに適用して第2姿勢を推定する例を示した図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of estimating a second pose by applying a first pose and its confidence factor to a CNN. CNNのConv層と置き換えられるGated Conv層の一例を示したブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of a Gated Conv layer that can replace the Conv layer of a CNN. 本発明の第2実施形態を示したブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention. 第2実施形態の変形例を示したブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a modified example of the second embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る姿勢推定装置1の主要部の構成を示した機能ブロック図であり、画像取得部10,対象領域抽出部20,第1姿勢推定部30,確信度取得部40,第2姿勢推定部50および姿勢出力部60を主要な構成としている。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the main parts of a posture estimation device 1 according to a first embodiment of the present invention, and the main components include an image acquisition unit 10, a target region extraction unit 20, a first posture estimation unit 30, a confidence factor acquisition unit 40, a second posture estimation unit 50, and a posture output unit 60.

このような姿勢推定装置1は、CPU,ROM,RAM,バス,インタフェース等を備えた少なくとも一台の汎用のコンピュータやサーバに各機能を実現するアプリケーション(プログラム)を実装することで構成できる。あるいはアプリケーションの一部をハードウェア化またはソフトウェア化した専用機や単能機としても構成できる。 Such a posture estimation device 1 can be configured by implementing applications (programs) that realize each function on at least one general-purpose computer or server equipped with a CPU, ROM, RAM, bus, interface, etc. Alternatively, it can be configured as a dedicated machine or a single-function machine in which part of the application is implemented as hardware or software.

画像取得部10は、姿勢推定対象を撮影したカメラ画像(例えば、RGB画像)を取得する。本実施形態では姿勢推定対象が人物である場合を例にして説明する。対象領域抽出部20は、カメラ画像から姿勢推定対象の画像領域として人物領域を抽出する。人物領域は非特許文献1と同様に人物に外接するような矩形領域、例えばバウンディングボックスとして抽出しても良いし、人物の輪郭に沿ったシルエットとして抽出しても良い。 The image acquisition unit 10 acquires a camera image (e.g., an RGB image) capturing a posture estimation target. In this embodiment, an example will be described in which the posture estimation target is a person. The target area extraction unit 20 extracts a person area from the camera image as the image area of the posture estimation target. The person area may be extracted as a rectangular area circumscribing the person, such as a bounding box, as in Non-Patent Document 1, or as a silhouette following the contours of the person.

第1姿勢推定部30は、抽出した人物領域の画像から人物の第1姿勢を推定する。本実施形態では、図2に一例を示すように、人物領域から人物の構造に関する特徴点を抽出し、顔、手、胴体、足などのキーポイントおよびその位置を推定し、キーポイントの集合を第1姿勢の推定結果として出力する。本実施形態では図2に示した23個のキーポイントおよびその位置座標が推定されるものとして説明する。 The first posture estimation unit 30 estimates the first posture of the person from the image of the extracted person area. In this embodiment, as shown in an example in FIG. 2, feature points related to the structure of the person are extracted from the person area, key points such as the face, hands, torso, and feet and their positions are estimated, and a collection of key points is output as an estimation result of the first posture. In this embodiment, it is assumed that the 23 key points shown in FIG. 2 and their position coordinates are estimated.

なお、位置を推定するキーポイントはカメラ画像に見えているキーポイントだけでも良いし、見えていないキーポイントも含めて全種類のキーポイントの位置を推定しても良い。また、キーポイントの位置は画像上の2次元座標で表しても良いし、3次元座標系などの他の適切な座標系を用いて表わしても良い。3次元座標で表す場合は複数視点の画像を取得して三角測量により各キーポイントの3次元位置を計算する。 The keypoints whose positions are to be estimated may be only those that are visible in the camera image, or the positions of all types of keypoints may be estimated, including those that are not visible. The positions of keypoints may be represented by two-dimensional coordinates on the image, or may be represented using other appropriate coordinate systems such as a three-dimensional coordinate system. When representing the positions in three-dimensional coordinates, images from multiple viewpoints are acquired and the three-dimensional position of each keypoint is calculated by triangulation.

確信度取得部40は、第1姿勢の各キーポイントについて、その推定結果の確からしさを確信度として取得する。確信度としては、非特許文献1が姿勢推定と同時に画像特徴量から計算する各キーポイントの推定結果の確信度を用いることができる。各キーポイントの確信度は0から1の間の値をとるスコアで表しても良いし、閾値を設けて0か1の真偽値で表しても良い。 The certainty acquisition unit 40 acquires the likelihood of the estimation result for each keypoint of the first posture as a certainty. As the certainty, the certainty of the estimation result of each keypoint calculated from image features at the same time as posture estimation in Non-Patent Document 1 can be used. The certainty of each keypoint may be represented as a score that takes a value between 0 and 1, or may be represented as a truth value of 0 or 1 by setting a threshold value.

なお、第1姿勢推定部30における第1姿勢の推定プロセスで確信度が得られない場合、あるいは確信度が得られる場合でも別視点での確信度を採用したい場合は、図3に示すように記憶部70を設けて別の時点での推定結果を保存しておき、物理制約などを考慮して妥当な位置遷移となっているか否かに基づいて確信度を計算しても良い。あるいは人物の身体モデルなどの参照情報を保存しておき、各キーポイントの位置関係が人物に固有の拘束条件を充足しているか否か等に基づいて確信度を計算しても良い。 If a confidence level cannot be obtained in the first posture estimation process in the first posture estimation unit 30, or if a confidence level from a different viewpoint is desired even if a confidence level can be obtained, a memory unit 70 may be provided as shown in FIG. 3 to store estimation results at a different point in time, and the confidence level may be calculated based on whether or not the position transition is appropriate taking into account physical constraints, etc. Alternatively, reference information such as a person's body model may be stored, and the confidence level may be calculated based on whether or not the positional relationship of each key point satisfies constraint conditions specific to the person, etc.

第2姿勢推定部50は、補正部位選択部501および選択的補正部502を具備し、第1姿勢推定部30が推定した第1姿勢およびその確信度に基づいて当該人物の第2姿勢を推定する。第2姿勢は姿勢出力部60から姿勢推定の結果として出力される。 The second posture estimation unit 50 includes a correction part selection unit 501 and a selective correction unit 502, and estimates a second posture of the person based on the first posture estimated by the first posture estimation unit 30 and its confidence level. The second posture is output from the posture output unit 60 as a result of posture estimation.

補正部位選択部501は、前記確信度に基づいて第1姿勢の各部位から補正対象部位を選択する。例えば、第1姿勢が各キーポイントを主要部位として、その位置座標の集合で推定されているのであれば、確信度をマスクとして用い、第1姿勢の各キーポイントにマスク値を乗算する方法が考えられる。選択的補正部502は、第1姿勢のうち確信度が相対的に低い部位を補正対象、確信度が相対的に高い部位を参照情報として補正することで第2姿勢を推定する。 The correction part selection unit 501 selects parts to be corrected from each part of the first posture based on the confidence level. For example, if the first posture is estimated by a set of position coordinates of each key point as a main part, a method can be considered in which the confidence level is used as a mask and each key point of the first posture is multiplied by the mask value. The selective correction unit 502 estimates the second posture by correcting parts of the first posture with a relatively low confidence level as correction targets and parts with a relatively high confidence level using reference information.

このような構成によれば、第1姿勢のうち不確かな部位を陽に扱うことができるので、第2姿勢推定において不確かな部位の影響が推定結果に及ぼす影響を抑制できる。例えば、確かな部位を誤って補正してしまうことや、不確かな部位を補正する際に不確かな部位の情報を参照してしまうことを防げるようになる。 With this configuration, uncertain parts of the first posture can be treated explicitly, so that the influence of uncertain parts on the estimation result in the second posture estimation can be suppressed. For example, it becomes possible to prevent erroneous correction of certain parts and to prevent reference to information on uncertain parts when correcting uncertain parts.

図4は、前記第2姿勢推定部50をエンコーダデコーダ(オートエンコーダ)式のCNNモデルをベースに構成する例を示した図であり、本実施形態ではConv層がゲート付き畳み込み層(Gated Conv層)に置き換えられている。 Figure 4 shows an example of the second posture estimation unit 50 configured based on an encoder-decoder (autoencoder) type CNN model, where the Conv layer is replaced with a gated convolution layer (Gated Conv layer) in this embodiment.

エンコーダ部には全てのキーポイントの画像位置を示すヒートマップおよび前記確信度を事前知識としてキーポイントごとに生成したマスクが入力される。エンコーダで圧縮された特徴量はデコーダ部でのアップサンプリングにより伸張される。本実施形態では、CNNモデル内のConv層をGated Conv層に置き換えることで、第1姿勢のうち確信度が相対的に低いキーポイントを確信度が相対的に高いキーポイントから得られた特徴量によって補正できる。 The encoder receives a heat map showing the image positions of all keypoints and a mask generated for each keypoint using the confidence level as prior knowledge. The features compressed by the encoder are expanded by upsampling in the decoder. In this embodiment, by replacing the Conv layer in the CNN model with a Gated Conv layer, keypoints in the first pose with relatively low confidence levels can be corrected by features obtained from keypoints with relatively high confidence levels.

図5は、本実施形態が採用するGated Conv層の構成例を示したブロック図であり、CNNモデル内のConv層ごとに、初段では各キーポイントのマスク後のヒートマップを入力として畳み込み層が抽出した中間特徴量に対して、補正対象系統R1では活性化関数(ReLU:Rectified Linear Unit)/ランプ関数を適用することで、「0」を基点として入力値が0以下なら「0」を、0より大きければ入力値と同じ値を、いずれも補正対象の特徴量として出力する。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a Gated Conv layer used in this embodiment. In the first stage, for each Conv layer in the CNN model, the masked heat map of each keypoint is used as input and the convolution layer extracts intermediate features. In the correction target system R1, an activation function (ReLU: Rectified Linear Unit)/ramp function is applied to the intermediate features extracted by the convolution layer. With "0" as the base point, if the input value is 0 or less, "0" is output, and if it is greater than 0, the same value as the input value is output, both as the features to be corrected.

参照情報系統R2ではConv層が抽出した中間特徴量に対してソフトマックス関数(Softmax)を適用することで特徴量の各要素に対する信頼度(0-1)を計算し、これを参照情報として出力する。各Conv層は前記選択的補正部502としての機能を有する。乗算部503は前記補正部位選択部501としての機能を有し、補正対象の特徴量と参照情報(信頼度)とを乗じることで相対的に信頼度の高い特徴量を選択し、これを新たな入力情報として次段のGated Conv層の入力させる。 In the reference information system R2, a softmax function is applied to the intermediate features extracted by the Conv layer to calculate the reliability (0-1) for each element of the feature, and this is output as reference information. Each Conv layer functions as the selective correction unit 502. The multiplication unit 503 functions as the correction part selection unit 501, and multiplies the feature to be corrected by the reference information (reliability) to select a feature with a relatively high reliability, which is then input as new input information to the next Gated Conv layer.

このような構成によれば、CNNモデル内の各層で推定結果が不確かな部位に由来する情報の伝搬を抑制することができるので、厳密に確かな情報のみを用いた推論が可能になる。 This configuration makes it possible to suppress the propagation of information from areas where the estimation results are uncertain in each layer of the CNN model, making it possible to make inferences using only strictly certain information.

図6は本発明の第2実施形態の構成を示した機能ブロック図である。第1実施形態では時刻tにおける第2姿勢を当該時刻tにおける第1姿勢およびその確信度に基づいて推定するものとして説明した。これに対して、第2実施形態では時刻tにおける第2姿勢を、時刻t前後の複数時刻での第1姿勢およびその確信度を時間次元について1次元(1D)のConv層で複数回処理して推定する。 Figure 6 is a functional block diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the second orientation at time t is estimated based on the first orientation at time t and its certainty factor. In contrast, in the second embodiment, the second orientation at time t is estimated by processing the first orientation at multiple times before and after time t and its certainty factor multiple times in a one-dimensional (1D) Conv layer in the time dimension.

本実施形態では、全てのConv層をGated Conv層に置き換え、第2姿勢を推定したい時刻tおよびその前後の時刻…t-2,t-1,t+1、t+2…ごとに第1姿勢の各部位(本実施形態では、23個のキーポイント)の位置情報(x,y,z)およびその確信度(k)を要素とするベクタ(23×4=92次元)をそれぞれ求める。そして、時刻ごとに求めた92次元のベクタの複数時刻分をGated Conv層への入力行列として与え、時刻tの第2姿勢を推定する。 In this embodiment, all Conv layers are replaced with Gated Conv layers, and for each time t for which the second posture is to be estimated and the times before and after it, such as t-2, t-1, t+1, t+2, etc., a vector (23 x 4 = 92 dimensions) is calculated whose elements are the position information (x, y, z) of each part of the first posture (23 keypoints in this embodiment) and its confidence level (k). Then, the 92-dimensional vectors calculated for each time are provided as input matrices to the Gated Conv layers to estimate the second posture at time t.

なお、より多くの時刻で推定した第1姿勢およびその確信度のベクトルを入力行列として与えるのであれば、図7に一例を示すように、Gated Conv層を多段に設けることが望ましい。 If you want to provide the first poses estimated at more time instants and their confidence vectors as input matrices, it is desirable to use multiple Gated Convolution layers, as shown in Figure 7.

また、本実施形態では姿勢を推定したい時刻tの前後複数の時刻で推定した第1姿勢およびその確信度が第2姿勢の推定に用いられるが、本発明はこれのみに限定されるものではなく、時刻tおよびその前および後の少なくとも一方の少なくとも一つの他の時刻で推定した複数の第1姿勢およびその確信度に基づいて第2姿勢を推定するようにしても良い。 In addition, in this embodiment, the first postures estimated at multiple times before and after the time t at which the posture is to be estimated and their certainty factors are used to estimate the second posture, but the present invention is not limited to this, and the second posture may be estimated based on multiple first postures estimated at time t and at least one other time before and after t and their certainty factors.

本実施形態によれば、時刻tにおける第2姿勢を当該時刻tにおける第1姿勢およびその確信度のみならず、時刻t前後の複数時刻における第1姿勢およびその確信度に基づいて推定するので、より確度の高い姿勢推定が可能になる。 According to this embodiment, the second posture at time t is estimated based not only on the first posture at time t and its certainty factor, but also on the first posture at multiple times before and after time t and its certainty factor, enabling more accurate posture estimation.

そして、上記の各実施形態によれば高精度な姿勢推定を安価に提供することが可能となるので、地理的あるいは経済的な格差を超えて多くの人々に多様なサービスを提供できるようになる。その結果、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、包括的で持続可能な産業化を推進する」や目標11「都市を包摂的、安全、レジリエントかつ持続可能にする」に貢献することが可能となる。 Furthermore, according to each of the above embodiments, it becomes possible to provide highly accurate pose estimation at low cost, so that a variety of services can be provided to many people regardless of geographic or economic disparities. As a result, it becomes possible to contribute to Goal 9 "Build resilient infrastructure and promote inclusive and sustainable industrialization" and Goal 11 "Make cities inclusive, safe, resilient and sustainable" of the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations.

1…姿勢推定装置,10…画像取得部,20…対象領域抽出部,30…第1姿勢推定部,40…確信度取得部,50…第2姿勢推定部,60…姿勢出力部,70…記憶部,501…補正部位選択部,502…選択的補正部,503…乗算部 1... Posture estimation device, 10... Image acquisition unit, 20... Target area extraction unit, 30... First posture estimation unit, 40... Confidence factor acquisition unit, 50... Second posture estimation unit, 60... Posture output unit, 70... Memory unit, 501... Correction area selection unit, 502... Selective correction unit, 503... Multiplication unit

Claims (9)

カメラ画像に映った物体の姿勢を推定する姿勢推定装置において、
カメラ画像に映った姿勢推定対象の第1姿勢を推定する手段と、
第1姿勢の部位ごとに確信度を取得する手段と、
第1姿勢およびその確信度に基づいて第2姿勢を推定する手段とを具備し、
前記第2姿勢を推定する手段が、
前記確信度に基づいて第1姿勢の補正対象部位を選択する手段と、
前記補正対象部位を補正する手段とを具備し、
前記補正する手段がエンコーダ及びデコーダを含むオートエンコーダ式の畳み込みニューラルネットワークであって、
前記第1姿勢の確信度が相対的に低い部位が相対的に高い部位に基づいて選択的に補正されるように、
前記エンコーダでは、畳み込み層が前記補正対象部位を除いた部位を畳み込んで特徴量を抽出し、
前記デコーダは、前記特徴量をアップサンプリングして前記補正対象部位を含む各部位を推定することを特徴とする姿勢推定装置。
In a posture estimation device that estimates the posture of an object captured in a camera image,
A means for estimating a first orientation of a posture estimation target captured in a camera image;
A means for acquiring a confidence level for each part of the first posture;
means for estimating a second attitude based on the first attitude and a confidence factor thereof;
The means for estimating the second attitude
a means for selecting a portion to be corrected in the first posture based on the degree of certainty;
and a means for correcting the correction target portion,
The means for correcting is an autoencoder type convolutional neural network including an encoder and a decoder ,
A portion of the first posture having a relatively low certainty is selectively corrected based on a portion of the first posture having a relatively high certainty.
In the encoder, a convolution layer convolves a portion excluding the portion to be corrected to extract a feature amount;
The decoder is configured to upsample the feature amount to estimate each part including the part to be corrected .
前記畳み込み層がゲート付き畳み込み層(Gated Convolution Layer)であり、
前記ゲート付き畳み込み層が、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素に活性化関数を適用して補正対象を出力する手段と、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素を前記確信度で正規化して信頼度を出力する手段とを具備し、
前記補正対象から前記信頼度に基づいて選択した特徴量を更に畳み込むことを繰り返すことを特徴とする請求項1に記載の姿勢推定装置。
The convolution layer is a gated convolution layer,
The gated convolutional layer comprises:
a means for applying an activation function to each element of an intermediate feature after convolution of the first orientation masked by the confidence level, and outputting a correction target;
and a means for normalizing each element of the intermediate feature quantity after convolution of the first posture masked by the confidence level by the confidence level, and outputting a confidence level;
The posture estimation apparatus according to claim 1 , further comprising: repeating convolution of the feature quantity selected from the correction target based on the reliability.
前記第2姿勢を推定する手段は、時刻tにおける第2姿勢を、時刻tならびにその前および後の少なくとも一方の時刻における各第1姿勢およびその確信度に基づいて推定することを特徴とする請求項1または2に記載の姿勢推定装置。 The posture estimation device according to claim 1 or 2, characterized in that the means for estimating the second posture estimates the second posture at time t based on each of the first postures at time t and at least one of the times before and after t and their confidence levels. カメラ画像に映った物体の姿勢をコンピュータが推定する姿勢推定方法において、
カメラ画像に映った姿勢推定対象の第1姿勢を推定し、
第1姿勢の部位ごとに確信度を取得し、
第1姿勢およびその確信度に基づいて第2姿勢を推定し、
前記第2姿勢の推定では、
前記確信度に基づいて第1姿勢の補正対象部位を選択し、
前記補正対象部位を、エンコーダ及びデコーダを含むオートエンコーダ式の畳み込みニューラルネットワークで補正し、
前記第1姿勢の確信度が相対的に低い部位が相対的に高い部位に基づいて選択的に補正されるように、
前記エンコーダでは、畳み込み層が前記補正対象部位を除いた部位を畳み込んで特徴量を抽出し、
前記デコーダは、前記特徴量をアップサンプリングして前記補正対象部位を含む各部位を推定することを特徴とする姿勢推定方法。
A posture estimation method in which a computer estimates the posture of an object captured in a camera image, comprising:
A first posture of the posture estimation target captured in the camera image is estimated,
Obtain confidence for each part of the first posture,
Estimating a second pose based on the first pose and the confidence level thereof;
In estimating the second attitude,
selecting a portion to be corrected in the first posture based on the degree of certainty;
The correction target portion is corrected by an autoencoder type convolutional neural network including an encoder and a decoder ;
A portion of the first posture having a relatively low certainty is selectively corrected based on a portion of the first posture having a relatively high certainty.
In the encoder, a convolution layer convolves a portion excluding the portion to be corrected to extract a feature amount;
The posture estimation method , wherein the decoder estimates each part including the part to be corrected by upsampling the feature amount .
前記畳み込み層がゲート付き畳み込み層(Gated Convolution Layer)であり、
前記ゲート付き畳み込み層が、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素に活性化関数を適用して補正対象を出力し、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素を前記確信度で正規化して信頼度を出力し、
前記補正対象から前記信頼度に基づいて選択した特徴量を更に畳み込むことを繰り返すことを特徴とする請求項4に記載の姿勢推定方法。
The convolution layer is a gated convolution layer,
The gated convolutional layer comprises:
applying an activation function to each element of the intermediate feature after convolution of the first posture masked by the confidence level to output a correction target;
Normalizing each element of the intermediate feature after convolution of the first posture masked by the confidence level by the confidence level to output a confidence level;
The posture estimation method according to claim 4 , further comprising repeating convolution of the feature quantity selected from the correction target based on the reliability.
前記第2姿勢の推定では、
時刻tにおける第2姿勢を、時刻tならびにその前および後の少なくとも一方の時刻における各第1姿勢およびその確信度に基づいて推定することを特徴とする請求項4または5に記載の姿勢推定方法。
In estimating the second attitude,
6. The method according to claim 4, further comprising estimating the second orientation at time t based on the first orientations at time t and at least one of the times before and after t and their certainties.
カメラ画像に映った物体の姿勢を推定する姿勢推定プログラムにおいて、
カメラ画像に映った姿勢推定対象の第1姿勢を推定する手順と、
第1姿勢の部位ごとに確信度を取得する手順と、
第1姿勢およびその確信度に基づいて第2姿勢を推定する手順とをコンピュータに実行させ、
前記第2姿勢を推定する手順では、
前記確信度に基づいて第1姿勢の補正対象部位を選択する手順と、
前記補正対象部位を、エンコーダ及びデコーダを含むオートエンコーダ式の畳み込みニューラルネットワークで補正する手順とを実行させ、
前記第1姿勢の確信度が相対的に低い部位が相対的に高い部位に基づいて選択的に補正されるように、
前記エンコーダでは、畳み込み層が前記補正対象部位を除いた部位を畳み込んで特徴量を抽出し、
前記デコーダは、前記特徴量をアップサンプリングして前記補正対象部位を含む各部位を推定することを特徴とする姿勢推定プログラム。
In a posture estimation program that estimates the posture of an object captured in a camera image,
A step of estimating a first posture of a posture estimation target captured in a camera image;
A procedure for obtaining confidence levels for each part of the first posture;
and estimating a second pose based on the first pose and a certainty factor thereof;
In the step of estimating the second attitude,
selecting a portion to be corrected in the first posture based on the degree of certainty;
and correcting the correction target portion using an autoencoder type convolutional neural network including an encoder and a decoder ;
A portion of the first posture having a relatively low certainty is selectively corrected based on a portion of the first posture having a relatively high certainty.
In the encoder, a convolution layer convolves a portion excluding the portion to be corrected to extract a feature amount;
The decoder upsamples the feature amount to estimate each part including the part to be corrected .
前記畳み込み層がゲート付き畳み込み層(Gated Convolution Layer)であり、
前記ゲート付き畳み込み層が、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素に活性化関数を適用して補正対象を出力する手順と、
前記確信度でマスクされた第1姿勢の畳み込み後の中間特徴量の各要素を前記確信度で正規化して信頼度を出力する手順とを含み、
前記補正対象から前記信頼度に基づいて選択した特徴量を更に畳み込むことを繰り返すことを特徴とする請求項7に記載の姿勢推定プログラム。
The convolution layer is a gated convolution layer,
The gated convolutional layer comprises:
applying an activation function to each element of the intermediate feature after convolution of the first posture masked by the confidence level to output a correction target;
and normalizing each element of the intermediate feature quantity after convolution of the first posture masked by the confidence level by the confidence level to output a confidence level;
8. The posture estimation program according to claim 7, further comprising repeating convolution of the feature quantity selected from the correction target based on the reliability.
前記第2姿勢を推定する手順では、時刻tにおける第2姿勢を、時刻tならびにその前および後の少なくとも一方の時刻における各第1姿勢およびその確信度に基づいて推定することを特徴とする請求項7または8に記載の姿勢推定プログラム。 The posture estimation program according to claim 7 or 8, characterized in that in the step of estimating the second posture, the second posture at time t is estimated based on each of the first postures at time t and at least one of the times before and after t, and their certainties.
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