JP7761658B2 - Annotation Device - Google Patents
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Description
本開示は、アノテーション装置に関する。 The present disclosure relates to an annotation device.
廃棄物処理場では日々大量の廃棄物がベルトコンベア上を流れ、処理されている。廃棄物が処理される現場では人の手によって廃棄物の選別作業が行われている。廃棄物の選別作業は単純作業である一方で、廃棄物の選別を行う作業者(以下では「選別作業者」と呼ぶことがある)の負担が大きいことから、廃棄物の選別を自動的に行う装置(以下では「廃棄物選別装置」と呼ぶことがある)が開発されている。 At waste disposal sites, large amounts of waste flow on conveyor belts and are processed every day. At the waste disposal sites, the waste is sorted by hand. While sorting waste is a simple task, it places a heavy burden on the workers who sort the waste (hereinafter referred to as "sorters"). Therefore, devices that automatically sort waste (hereinafter referred to as "waste sorting devices") have been developed.
選別作業者が行っていた作業を選別作業者に代わって廃棄物選別装置にやらせる場合、廃棄物選別装置が、ベルトコンベア上を流れる各々の廃棄物を認識し、認識結果に基づいてロボットハンドを用いて所望の廃棄物を拾い上げることが考えられる。そこで、ベルトコンベア上を複数種類の廃棄物が混在して流れてくる場合には、廃棄物選別装置が廃棄物の種類を識別することが必要になる。廃棄物選別装置が様々な種類の廃棄物を認識するにあたっては、機械学習によって生成された学習済モデルを用いた認識が有効である。 If a waste sorting device were to take over the tasks previously performed by a sorter, the waste sorting device could recognize each piece of waste flowing on the conveyor belt and use a robotic hand to pick up the desired waste based on the recognition results. Therefore, when multiple types of waste are mixed together on the conveyor belt, the waste sorting device needs to be able to identify the type of waste. For the waste sorting device to recognize various types of waste, it is effective to use a trained model generated by machine learning.
しかし、機械学習には膨大な数の教師データが必要であるため、様々な種類の廃棄物が撮影された画像データから教師データを生成するときに画像データに対して行われるアノテーション作業を画像の目視による手作業で行うことになると、教師データの生成に大変な労力がかかってしまう。However, machine learning requires a huge amount of training data, and when generating training data from image data of various types of waste, if the annotation work on the image data is done manually by visually inspecting the images, generating the training data would be extremely labor-intensive.
そこで、本開示では、アノテーション作業の効率をあげることができる技術を提案する。 Therefore, this disclosure proposes technology that can improve the efficiency of annotation work.
本開示のアノテーション装置は、取得部と、第一判定部と、アノテーション部と、第二判定部とを有する。前記取得部は、物体群が搬送される搬送路において前記物体群から所望の物体が選別される作業が行われる前の第一タイミングで、前記作業が行われる位置よりも上流側の第一位置で撮影された第一画像、及び、前記作業が行われた後の第二タイミングで、前記作業が行われる位置よりも下流側の第二位置で撮影された第二画像を取得する。前記第一判定部は、前記第一画像と前記第二画像とを比較し、前記第一画像と前記第二画像との間において差分がある領域である差分領域を判定する。前記アノテーション部は、前記第一画像内での前記差分領域に対し、前記差分領域の輪郭を示す情報である輪郭情報を付与し、前記第一画像と前記輪郭情報とを含む候補データを生成する。前記第二判定部は、前記候補データを機械学習の教師データとして採用するか否かを判定する。The annotation device disclosed herein includes an acquisition unit, a first determination unit, an annotation unit, and a second determination unit. The acquisition unit acquires a first image captured at a first timing before an operation of selecting a desired object from a group of objects on a transport path along which the group of objects is transported is performed, at a first position upstream of the position where the operation is performed, and a second image captured at a second timing after the operation is performed, at a second position downstream of the position where the operation is performed. The first determination unit compares the first image with the second image and determines a difference region, which is an area where there is a difference between the first image and the second image. The annotation unit assigns contour information, which is information indicating the contour of the difference region, to the difference region in the first image, and generates candidate data including the first image and the contour information. The second determination unit determines whether to use the candidate data as training data for machine learning.
開示の技術によれば、アノテーション作業の効率をあげることができる。 The disclosed technology can improve the efficiency of annotation work.
以下、本開示の実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例において同一の構成、及び、同一の処理を行うステップには同一の符号を付す。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, identical configurations and steps that perform identical processing will be designated by the same reference numerals.
[実施例1]
<アノテーションシステムの構成>
図1は、本開示の実施例1のアノテーションシステムの構成例を示す図である。
[Example 1]
<Configuration of the annotation system>
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an annotation system according to a first embodiment of the present disclosure.
図1において、アノテーションシステム1は、アノテーション装置10と、上流カメラ20と、下流カメラ30と、ベルトコンベア40とを有する。アノテーション装置10は、上流カメラ20及び下流カメラ30とネットワークを介して接続される。上流カメラ20及び下流カメラ30は、ベルトコンベア40の上方に配置され、ベルトコンベア40の上方からベルトコンベア40の上面を撮影する。 In FIG. 1, the annotation system 1 has an annotation device 10, an upstream camera 20, a downstream camera 30, and a belt conveyor 40. The annotation device 10 is connected to the upstream camera 20 and the downstream camera 30 via a network. The upstream camera 20 and the downstream camera 30 are positioned above the belt conveyor 40 and capture images of the top surface of the belt conveyor 40 from above the belt conveyor 40.
以下では、図1に示すアノテーションシステム1が、ベルトコンベア40上を廃棄物群が流れる廃棄物処理場に設置される場合を一例に挙げて説明する。しかし、アノテーションシステム1は、ベルトコンベア40上を部品群が流れる組立工場等に設置されても良い。つまり、アノテーションシステム1の対象となる物体は廃棄物に限定されず、アノテーションシステム1は様々な物体に対して使用可能である。 The following describes an example in which the annotation system 1 shown in Figure 1 is installed in a waste disposal site where waste materials flow on a belt conveyor 40. However, the annotation system 1 may also be installed in an assembly plant or the like where parts flow on a belt conveyor 40. In other words, the objects that can be targeted by the annotation system 1 are not limited to waste materials, and the annotation system 1 can be used for a variety of objects.
ベルトコンベア40は、ベルトコンベア40上に載せられた廃棄物群を搬送方向CDへ搬送する。つまり、ベルトコンベア40は、搬送方向CDへ廃棄物群が搬送される搬送路を形成する。 The belt conveyor 40 transports the waste materials placed on it in the transport direction CD. In other words, the belt conveyor 40 forms a transport path along which the waste materials are transported in the transport direction CD.
上流カメラ20はベルトコンベア40の上流側の第一位置P1に配置され、下流カメラ30はベルトコンベア40の下流側の第二位置P2に配置される。また、第一位置P1と第二位置P2との間の第三位置P3に、ベルトコンベア40によって搬送される廃棄物群から所望の廃棄物を選別する作業(以下では「廃棄物選別作業」と呼ぶことがある)を行う選別作業者Mが配置される。よって、上流カメラ20は、選別作業者Mによって廃棄物選別作業が行われる第三位置P3よりも上流側の第一位置P1で、かつ、廃棄物選別作業が行われる前の第一タイミングT1で、ベルトコンベア40上の廃棄物をベルトコンベア40の上方から撮影する。また、下流カメラ30は、選別作業者Mによって廃棄物選別作業が行われる第三位置P3よりも下流側の第二位置P2で、かつ、廃棄物選別作業が行われた後の第二タイミングT2で、ベルトコンベア40上の廃棄物をベルトコンベア40の上方から撮影する。上流カメラ20によって撮影された画像(以下では「上流画像」と呼ぶことがある)I1は、上流カメラ20からアノテーション装置10へ送信され、下流カメラ30によって撮影された画像(以下では「下流画像」と呼ぶことがある)I2は、下流カメラ30からアノテーション装置10へ送信される。上流画像I1と下流画像I2とによって一対の画像のセット(以下では「画像セット」と呼ぶことがある)が形成される。なお、選別作業者Mが廃棄物選別作業を行うために、ベルトコンベア40の搬送速度は例えば毎秒170mm程度とするのが好ましい。The upstream camera 20 is positioned at a first position P1 on the upstream side of the belt conveyor 40, and the downstream camera 30 is positioned at a second position P2 on the downstream side of the belt conveyor 40. A sorter M is positioned at a third position P3 between the first position P1 and the second position P2, where the sorter M sorts desired waste from a mass of waste transported by the belt conveyor 40 (hereinafter referred to as "waste sorting work"). Thus, the upstream camera 20 photographs the waste on the belt conveyor 40 from above the belt conveyor 40 at a first position P1 upstream of the third position P3 where the sorter M performs the waste sorting work, and at a first timing T1 before the waste sorting work is performed. The downstream camera 30 photographs the waste on the belt conveyor 40 from above the belt conveyor 40 at a second position P2 downstream of the third position P3 where the sorter M performs the waste sorting work, and at a second timing T2 after the waste sorting work is performed. An image I1 captured by the upstream camera 20 (hereinafter sometimes referred to as an "upstream image") is transmitted from the upstream camera 20 to the annotation device 10, and an image I2 captured by the downstream camera 30 (hereinafter sometimes referred to as a "downstream image") is transmitted from the downstream camera 30 to the annotation device 10. The upstream image I1 and the downstream image I2 form a pair of images (hereinafter sometimes referred to as an "image set"). Note that, in order for the sorter M to perform the waste sorting work, the conveying speed of the belt conveyor 40 is preferably set to, for example, about 170 mm per second.
アノテーション装置10は、上流画像I1と下流画像I2とを用いてアノテーションを行う。 The annotation device 10 performs annotation using the upstream image I1 and the downstream image I2.
<アノテーション装置の構成>
図2は、本開示の実施例1のアノテーション装置の構成例を示す図である。図2に示すアノテーション装置10aは、図1に示すアノテーション装置10に該当する。図2において、アノテーション装置10aは、画像取得部11と、画像記憶部12と、差分領域判定部13と、アノテーション部14と、候補データ記憶部15と、採用判定部16と、教師データ記憶部17とを有する。
<Configuration of annotation device>
Fig. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an annotation device according to a first embodiment of the present disclosure. The annotation device 10a illustrated in Fig. 2 corresponds to the annotation device 10 illustrated in Fig. 1. In Fig. 2, the annotation device 10a includes an image acquisition unit 11, an image storage unit 12, a differential region determination unit 13, an annotation unit 14, a candidate data storage unit 15, an adoption determination unit 16, and a teacher data storage unit 17.
画像取得部11は、上流カメラ20から送信された上流画像I1を取得するとともに、下流カメラ30から送信された下流画像I2を取得する。画像取得部11は、取得した上流画像I1及び下流画像I2を画像記憶部12に記憶させる。The image acquisition unit 11 acquires the upstream image I1 transmitted from the upstream camera 20 and the downstream image I2 transmitted from the downstream camera 30. The image acquisition unit 11 stores the acquired upstream image I1 and downstream image I2 in the image storage unit 12.
差分領域判定部13は、画像記憶部12に記憶されている上流画像I1及び下流画像I2を画像記憶部12から読み込み、上流画像I1と下流画像I2とを比較し、上流画像I1と下流画像I2との間において差分がある領域(以下では「差分領域」と呼ぶことがある)を判定する。差分領域判定部13は、例えば、SAD(Sum of Abusolute Difference)、SSD(Sum of Squared Difference)、または、NCC(Normalized Cross-Correlation)等のマッチング手法を用いて差分領域を判定する。差分領域は複数の座標点を結んだ領域として判定されるため、差分領域判定部13は、差分領域を示す座標情報(以下では「差分領域情報」と呼ぶことがある)をアノテーション部14へ出力する。The difference region determination unit 13 reads the upstream image I1 and downstream image I2 stored in the image storage unit 12 from the image storage unit 12, compares the upstream image I1 with the downstream image I2, and determines regions where there are differences between the upstream image I1 and the downstream image I2 (hereinafter, sometimes referred to as "difference regions"). The difference region determination unit 13 determines difference regions using matching methods such as SAD (Sum of Absolute Difference), SSD (Sum of Squared Difference), or NCC (Normalized Cross-Correlation). Because a difference region is determined as a region connecting multiple coordinate points, the difference region determination unit 13 outputs coordinate information indicating the difference region (hereinafter, sometimes referred to as "difference region information") to the annotation unit 14.
アノテーション部14は、画像記憶部12に記憶されている上流画像I1を画像記憶部12から読み込む。そして、アノテーション部14は、差分領域情報に基づいて、上流画像I1内での差分領域に対し、差分領域の輪郭を示す情報(以下では「輪郭情報」と呼ぶことがある)を付与し、上流画像I1と輪郭情報とを含む候補データを生成する。アノテーション部14は、生成した候補データを候補データ記憶部15に記憶させる。また、アノテーション部14は、上流画像I1内での差分領域に対して付与した輪郭情報を採用判定部16へ出力する。 The annotation unit 14 reads the upstream image I1 stored in the image storage unit 12 from the image storage unit 12. Then, based on the differential region information, the annotation unit 14 assigns information indicating the contours of the differential regions in the upstream image I1 (hereinafter sometimes referred to as "contour information") to the differential regions in the upstream image I1, and generates candidate data including the upstream image I1 and the contour information. The annotation unit 14 stores the generated candidate data in the candidate data storage unit 15. The annotation unit 14 also outputs the contour information assigned to the differential regions in the upstream image I1 to the adoption determination unit 16.
採用判定部16は、輪郭情報に基づいて、候補データ記憶部15に記憶されている候補データを機械学習の教師データとして採用するか否かの判定(以下では「教師データ採用判定」と呼ぶことがある)を行う。採用判定部16は、教師データとして採用すると判定した候補データ(以下では「採用データ」と呼ぶことがある)を候補データ記憶部15から読み込んで教師データ記憶部17に記憶させるとともに、採用データを候補データ記憶部15から削除する。一方で、採用判定部16は、教師データとして採用しないと判定した候補データ(以下では「不採用データ」と呼ぶことがある)を教師データ記憶部17に記憶させることなく、不採用データを候補データ記憶部15から削除する。 The adoption determination unit 16 determines whether or not to adopt the candidate data stored in the candidate data storage unit 15 as training data for machine learning based on the contour information (hereinafter sometimes referred to as "training data adoption determination"). The adoption determination unit 16 reads the candidate data determined to be adopted as training data (hereinafter sometimes referred to as "adopted data") from the candidate data storage unit 15 and stores it in the training data storage unit 17, and deletes the adopted data from the candidate data storage unit 15. On the other hand, the adoption determination unit 16 deletes the rejected data from the candidate data storage unit 15 without storing the candidate data determined not to be adopted as training data (hereinafter sometimes referred to as "rejected data") in the training data storage unit 17.
教師データ記憶部17に記憶された教師データは、廃棄物選別装置が様々な種類の廃棄物を認識するための学習済モデルを生成するための機械学習に使用される。 The training data stored in the training data memory unit 17 is used for machine learning to generate a trained model for the waste sorting device to recognize various types of waste.
<アノテーション装置における処理手順>
図3は、本開示の実施例1のアノテーション装置における処理手順の一例を示すフローチャートである。
<Processing procedure in annotation device>
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a processing procedure in the annotation device according to the first embodiment of the present disclosure.
図3に示すように、ステップS100では、廃棄物選別作業が行われる前の第一タイミングT1で、上流カメラ20によって上流画像I1が撮影されてアノテーション装置10aへ送信される。 As shown in Figure 3, in step S100, at a first timing T1 before the waste sorting work is performed, an upstream image I1 is captured by the upstream camera 20 and transmitted to the annotation device 10a.
次いで、ステップS105では、選別作業者Mよって廃棄物選別作業が行われる。 Next, in step S105, waste sorting work is performed by sorter M.
次いで、ステップS110では、廃棄物選別作業が行われた後の第二タイミングT2で、下流カメラ30によって下流画像I2が撮影されてアノテーション装置10aへ送信される。 Next, in step S110, at a second timing T2 after the waste sorting work has been performed, a downstream image I2 is captured by the downstream camera 30 and transmitted to the annotation device 10a.
次いで、ステップS115では、差分領域判定部13が差分領域を判定する。 Next, in step S115, the difference region determination unit 13 determines the difference region.
次いで、ステップS120では、アノテーション部14が、上流画像I1内での差分領域に対して輪郭情報を付与するアノテーションを行う。また、ステップS125では、アノテーション部14が、上流画像I1と輪郭情報とを含む候補データを生成する。また、ステップS130では、アノテーション部14が、候補データを候補データ記憶部15に記憶させる。Next, in step S120, the annotation unit 14 performs annotation to add contour information to the difference region in the upstream image I1. In step S125, the annotation unit 14 generates candidate data including the upstream image I1 and the contour information. In step S130, the annotation unit 14 stores the candidate data in the candidate data storage unit 15.
次いで、ステップS135では、採用判定部16が、輪郭情報に基づいて差分領域の面積(以下では「差分領域面積」と呼ぶことがある)を算出し、算出した差分領域面積に基づいて、教師データ採用判定を行う。 Next, in step S135, the adoption determination unit 16 calculates the area of the difference region (hereinafter sometimes referred to as the "difference region area") based on the contour information, and determines whether to adopt the training data based on the calculated difference region area.
採用判定部16は、差分領域面積が第一閾値TH1未満であるときは(ステップS135:Yes)、候補データを教師データとして採用し、採用データである候補データを教師データ記憶部17に記憶させる(ステップS140)。 When the differential region area is less than the first threshold TH1 (step S135: Yes), the adoption determination unit 16 adopts the candidate data as training data and stores the candidate data as adopted data in the training data storage unit 17 (step S140).
一方で、採用判定部16は、差分領域面積が第一閾値TH1以上であるときは(ステップS135:No)、候補データを教師データとして採用することなく、不採用データである候補データを候補データ記憶部15から削除する。 On the other hand, when the differential region area is greater than or equal to the first threshold value TH1 (step S135: No), the adoption determination unit 16 does not adopt the candidate data as training data, and deletes the unadopted candidate data from the candidate data storage unit 15.
<アノテーション装置の動作>
図4、図5及び図6は、本開示の実施例1のアノテーション装置の動作例を示す図である。以下では、廃棄物として空き瓶を想定し、廃棄物選別装置では、ベルトコンベア上を流れる各々の空き瓶が、茶色の空き瓶(以下では「茶色瓶」と呼ぶことがある)と、透明の空き瓶(以下では「透明瓶」と呼ぶことがある)と、茶色及び透明以外の色を有する空き瓶(以下では「他色瓶」と呼ぶことがある)との3種類の色の瓶に選別される場合を想定する。また以下では、茶色瓶用の教師データを生成するために、ベルトコンベア40によって搬送される廃棄物群から茶色瓶を所望の廃棄物として選別作業者Mが選別する作業が行われる場合を想定する。
<Operation of the annotation device>
4, 5, and 6 are diagrams illustrating an example of the operation of the annotation device according to the first embodiment of the present disclosure. Hereinafter, it is assumed that empty bottles are waste materials, and that the waste sorting device sorts each empty bottle traveling on a belt conveyor into three types of bottles: brown empty bottles (hereinafter referred to as "brown bottles"), transparent empty bottles (hereinafter referred to as "transparent bottles"), and empty bottles of a color other than brown or transparent (hereinafter referred to as "other-colored bottles"). It is also assumed below that a sorter M sorts brown bottles as desired waste materials from a group of waste materials transported by the belt conveyor 40 in order to generate training data for brown bottles.
図4に示すように、第一画像セットIS1には、第一上流画像I1aと第一下流画像I2aとが含まれる。また、第一上流画像I1aには、茶色瓶の画像(以下では「茶色瓶画像」と呼ぶことがある)B1と、他色瓶の画像(以下では「他色瓶画像」と呼ぶことがある)B2とが含まれる。第一上流画像I1aが上流カメラ20によって撮影された後、選別作業者Mによって茶色瓶が選別される。そして、選別作業者Mによって茶色瓶が選別された後、第一下流画像I2aが下流カメラ30によって撮影される。よって、第一下流画像I2aには、他色瓶画像B2が含まれる一方で、茶色瓶画像B1は含まれない。このため、差分領域判定部13は、第一上流画像I1aと第一下流画像I2aとを比較することにより、第一差分領域DRaを判定する。第一上流画像I1aにおける第一差分領域DRaの輪郭は、第一上流画像I1aにおける茶色瓶画像B1の輪郭に相当する。そこで、差分領域判定部13は、第一差分領域DRaを示す複数の座標点で形成される差分領域情報をアノテーション部14へ出力する。 As shown in FIG. 4, the first image set IS1 includes a first upstream image I1a and a first downstream image I2a. The first upstream image I1a also includes an image of a brown bottle (hereinafter sometimes referred to as the "brown bottle image") B1 and an image of bottles of other colors (hereinafter sometimes referred to as the "other color bottle image") B2. After the first upstream image I1a is captured by the upstream camera 20, the brown bottles are sorted by sorter M. Then, after sorter M has sorted the brown bottles, the first downstream image I2a is captured by the downstream camera 30. Therefore, the first downstream image I2a includes the other color bottle image B2, but does not include the brown bottle image B1. Therefore, the differential region determination unit 13 determines the first differential region DRa by comparing the first upstream image I1a and the first downstream image I2a. The outline of the first differential region DRa in the first upstream image I1a corresponds to the outline of the brown bottle image B1 in the first upstream image I1a. Therefore, the differential region determination unit 13 outputs differential region information formed by a plurality of coordinate points indicating the first differential region DRa to the annotation unit 14 .
次いで、図5に示すように、アノテーション部14は、第一上流画像I1a内での第一差分領域DRaに対して輪郭情報INbを付与する。輪郭情報INbは、差分領域情報と同様に、複数の座標点[x1,y1],[x2,y2],…で形成される。よって、輪郭情報INbを用いて、第一差分領域DRaの位置及び面積を判定することが可能である。さらに、アノテーション部14は、第一差分領域DRaに対して、ラベル情報INaと、画像情報INcとを付与する。ラベル情報INaには、空き瓶の色を示す情報“Brown Bottle”が含まれ、画像情報INcには、第一上流画像I1aを示す画像ファイル名“XXX.bmp”と、第一上流画像I1aのピクセルサイズを示す高さ情報“1536”及び幅情報“2048”とが含まれる。そして、ラベル情報INa、輪郭情報INb及び画像情報INcによってアノテーションデータAD1が形成される。アノテーション部14は、第一上流画像I1aとアノテーションデータAD1とを互いに対応付け、第一上流画像I1aとアノテーションデータAD1とを含む候補データを生成する。なお、ラベル情報INa、輪郭情報INb及び画像情報INcを含むアノテーションデータAD1は、アノテーション部14によって、例えばJSON形式のファイルとして生成される。Next, as shown in FIG. 5, the annotation unit 14 assigns contour information INb to the first differential region DRa in the first upstream image I1a. Like the differential region information, the contour information INb is formed by multiple coordinate points [x1, y1], [x2, y2], .... Therefore, the contour information INb can be used to determine the position and area of the first differential region DRa. Furthermore, the annotation unit 14 assigns label information INa and image information INc to the first differential region DRa. The label information INa includes information indicating the color of the empty bottle, "Brown Bottle," and the image information INc includes the image file name "XXX.bmp" indicating the first upstream image I1a, and height information "1536" and width information "2048" indicating the pixel size of the first upstream image I1a. The label information INa, contour information INb, and image information INc then form annotation data AD1. The annotation unit 14 associates the first upstream image I1a with the annotation data AD1 and generates candidate data including the first upstream image I1a and the annotation data AD1. The annotation data AD1 including the label information INa, the contour information INb, and the image information INc is generated by the annotation unit 14 as a file in, for example, JSON format.
ここで、ベルトコンベア40によって搬送される廃棄物群は、例えば山積みの状態等、密な状態で搬送されることが多いため、選別作業者Mが廃棄物選別作業を行う際に、廃棄物群を掻き混ぜながら所望の廃棄物を選別することがある。廃棄物群が掻き混ぜられてしまうと、廃棄物選別作業が行われる前と、廃棄物選別作業が行われた後とで、廃棄物群の各廃棄物の存在位置が大きく変化してしまうため、上流画像と下流画像との間の差異が大きくなる。例えば、図6に示すように、第二画像セットIS2に含まれる第二上流画像I1bと第二下流画像I2bとの間において、第二差分領域DRbの面積が大きくなる。このように第二差分領域DRbの面積が大きくなると、第二差分領域DRbの輪郭はもはや空き瓶の形状を示さなくなるため、アノテーション部14によって生成されるアノテーションデータに誤りが発生する可能性が高くなる。Here, waste materials transported by the belt conveyor 40 are often densely packed, for example, piled up. Therefore, when sorting waste materials, the sorter M may shuffle the waste materials while selecting the desired waste materials. If the waste materials are shuffled, the location of each waste material in the waste materials changes significantly before and after the waste sorting process, resulting in significant differences between the upstream and downstream images. For example, as shown in FIG. 6, the area of the second difference region DRb increases between the second upstream image I1b and the second downstream image I2b included in the second image set IS2. When the area of the second difference region DRb increases in this way, the contour of the second difference region DRb no longer represents the shape of an empty bottle, increasing the likelihood of errors occurring in the annotation data generated by the annotation unit 14.
そこで、採用判定部16は、差分領域面積が第一閾値TH1未満であるときは、候補データを教師データとして採用する一方で、差分領域面積が第一閾値TH1以上であるときは、候補データを教師データとして採用しない。こうすることで、誤りがあるアノテーションデータが対応付けられた上流画像が教師データとして採用されてしまうことを防止できる。Therefore, the adoption determination unit 16 adopts the candidate data as training data when the differential region area is less than the first threshold TH1, but does not adopt the candidate data as training data when the differential region area is equal to or greater than the first threshold TH1. This prevents an upstream image associated with erroneous annotation data from being adopted as training data.
なお、実施例1の上記説明では、差分領域面積に基づいて教師データ採用判定を行った。しかし、差分領域面積に基づく教師データ採用判定を行う替わりに、差分領域判定部13が差分領域目面積を算出し、アノテーション部14が、差分領域面積が第一閾値TH1未満であるときはアノテーションを行う一方で、差分領域面積が第一閾値TH1以上であるときはアノテーションデータを行わないようにしても良い。また、差分領域面積が第一閾値TH1以上であるときに、差分領域判定部13が、差分領域面積の算出元となった画像セット(以下では「算出元画像セット」と呼ぶことがある)を画像記憶部12から削除することにより、アノテーション部14において、算出元画像セットに含まれる上流画像I1に対するアノテーションが行われないようにしても良い。In the above description of Example 1, the teacher data adoption determination was made based on the differential region area. However, instead of making the teacher data adoption determination based on the differential region area, the differential region determination unit 13 may calculate the differential region area, and the annotation unit 14 may perform annotation when the differential region area is less than the first threshold TH1, but may not perform annotation when the differential region area is equal to or greater than the first threshold TH1. Furthermore, when the differential region area is equal to or greater than the first threshold TH1, the differential region determination unit 13 may delete the image set used to calculate the differential region area (hereinafter sometimes referred to as the "calculation source image set") from the image storage unit 12, thereby preventing the annotation unit 14 from annotating the upstream image I1 included in the calculation source image set.
以上、実施例1について説明した。 The above describes Example 1.
[実施例2]
実施例2では、差分領域の画像の特徴に基づいて教師データ採用判定を行う点が実施例1と相違する。以下、実施例1と異なる点について説明する。
[Example 2]
The second embodiment differs from the first embodiment in that the determination of whether training data is adopted is made based on the image characteristics of the differential region. The differences from the first embodiment will be described below.
<アノテーション装置の構成>
図7は、本開示の実施例2のアノテーション装置の構成例を示す図である。図2に示すアノテーション装置10bは、図1に示すアノテーション装置10に該当する。図7において、アノテーション装置10bは、画像取得部11と、画像記憶部12と、差分領域判定部13と、アノテーション部14と、候補データ記憶部15と、採用判定部16と、教師データ記憶部17、特徴検出部18とを有する。
<Configuration of annotation device>
Fig. 7 is a diagram illustrating a configuration example of an annotation device according to a second embodiment of the present disclosure. The annotation device 10b illustrated in Fig. 2 corresponds to the annotation device 10 illustrated in Fig. 1. In Fig. 7, the annotation device 10b includes an image acquisition unit 11, an image storage unit 12, a differential region determination unit 13, an annotation unit 14, a candidate data storage unit 15, an adoption determination unit 16, a teacher data storage unit 17, and a feature detection unit 18.
特徴検出部18は、画像記憶部12に記憶されている上流画像I1及び下流画像I2を画像記憶部12から読み込む。また、特徴検出部18には、差分領域判定部13から差分領域情報が入力される。 The feature detection unit 18 reads the upstream image I1 and downstream image I2 stored in the image storage unit 12 from the image storage unit 12. In addition, the feature detection unit 18 receives differential region information from the differential region determination unit 13.
特徴検出部18は、上流画像I1内の差分領域の画像の特徴(以下では「上流差分領域特徴」と呼ぶことがある)を上流画像I1から検出する。また、特徴検出部18は、下流画像I2内の差分領域の画像の特徴(以下では「下流差分領域特徴」と呼ぶことがある)を下流画像I2から検出する。そして、特徴検出部18は、上流差分領域特徴を示す情報と下流差分領域特徴を示す情報とを含む情報(以下では「特徴情報」と呼ぶことがある)を採用判定部16へ出力する。特徴検出部18は、例えば、SIFT(Scaled Invariance Feature Transform)、または、HOG(Histograms of Oriented Gradients)等の手法を用いて上流差分領域特徴及び下流差分領域特徴を検出する。The feature detection unit 18 detects image features of the difference region in the upstream image I1 (hereinafter sometimes referred to as "upstream difference region features") from the upstream image I1. The feature detection unit 18 also detects image features of the difference region in the downstream image I2 (hereinafter sometimes referred to as "downstream difference region features") from the downstream image I2. The feature detection unit 18 then outputs information including information indicating the upstream difference region features and information indicating the downstream difference region features (hereinafter sometimes referred to as "feature information") to the adoption determination unit 16. The feature detection unit 18 detects the upstream difference region features and the downstream difference region features using, for example, a method such as SIFT (Scaled Invariance Feature Transform) or HOG (Histograms of Oriented Gradients).
採用判定部16は、特徴情報に基づいて教師データ採用判定を行う。 The adoption determination unit 16 determines whether to adopt the training data based on the characteristic information.
<アノテーション装置における処理手順>
図8は、本開示の実施例2のアノテーション装置における処理手順の一例を示すフローチャートである。図8において、ステップS100~S115の処理、及び、ステップS120~S130の処理については、実施例1(図3)と同一であるため説明を省略する。
<Processing procedure in annotation device>
8 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the annotation device according to the second embodiment of the present disclosure. In FIG. 8, the processing of steps S100 to S115 and the processing of steps S120 to S130 are the same as those in the first embodiment (FIG. 3), and therefore a description thereof will be omitted.
図8に示すように、ステップS200では、特徴検出部18が、上流差分領域特徴を上流画像I1から検出するとともに、下流差分領域特徴を下流画像I2から検出する。 As shown in FIG. 8, in step S200, the feature detection unit 18 detects upstream difference region features from the upstream image I1 and downstream difference region features from the downstream image I2.
ステップS205では、採用判定部16が、特徴情報に基づいて、上流差分領域特徴と下流差分領域特徴との間の相違度(以下では「特徴相違度」と呼ぶことがある)を算出する。 In step S205, the adoption determination unit 16 calculates the degree of difference (hereinafter sometimes referred to as "feature difference") between the upstream differential area feature and the downstream differential area feature based on the feature information.
次いで、ステップS210では、採用判定部16が、特徴相違度に基づいて、教師データ採用判定を行う。 Next, in step S210, the adoption determination unit 16 determines whether to adopt the training data based on the feature dissimilarity.
採用判定部16は、特徴相違度が第二閾値TH2以上であるときは(ステップS210:Yes)、候補データを教師データとして採用し、採用データである候補データを教師データ記憶部17に記憶させる(ステップS140)。 When the feature dissimilarity is greater than or equal to the second threshold TH2 (step S210: Yes), the adoption determination unit 16 adopts the candidate data as training data and stores the candidate data as adopted data in the training data storage unit 17 (step S140).
一方で、採用判定部16は、特徴相違度が第二閾値TH2未満であるときは(ステップS210:No)、候補データを教師データとして採用することなく、不採用データである候補データを候補データ記憶部15から削除する。 On the other hand, when the feature dissimilarity is less than the second threshold TH2 (step S210: No), the adoption determination unit 16 does not adopt the candidate data as training data, and deletes the unadopted candidate data from the candidate data storage unit 15.
<アノテーション装置の動作>
図9は、本開示の実施例2のアノテーション装置の動作例を示す図である。
<Operation of the annotation device>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of the operation of the annotation device according to the second embodiment of the present disclosure.
廃棄物選別作業が行われるときに、所望の廃棄物以外の廃棄物(以下では「非所望廃棄物」と呼ぶことがある)に選別作業者Mの手が触れてしまい、ベルトコンベア40に対する非所望廃棄物の位置がずれてしまうことがある。廃棄物選別作業が行われるときに位置がずれてしまう非所望廃棄物の一例として、所望の廃棄物に隣接する廃棄物、選別作業者Mの手の動線上に存在する廃棄物等が挙げられる。例えば、廃棄物選別作業における所望の廃棄物が茶色瓶である場合に、茶色瓶の選別の際に他色瓶に選別作業者Mの手が触れてしまうと、図9に示すように、第三画像セットIS3に含まれる第一上流画像I1aと第三下流画像I2cとの間において、他色瓶画像B2の位置が異なってしまうことがある。第一上流画像I1aと第三下流画像I2cとの間において他色瓶画像B2の位置に差異があると、差分領域判定部13によって第三差分領域DRcが判定されてしまうため、アノテーション部14によって、第一上流画像I1a内での第三差分領域DRcに対してアノテーションが行われてしまう。しかし、他色瓶は非所望廃棄物であるため、第三差分領域DRcに対するアノテーションは行われるべきでない。During waste sorting, the sorter M's hands may touch waste other than the desired waste (hereinafter referred to as "undesired waste"), causing the undesired waste to shift in position relative to the belt conveyor 40. Examples of undesired waste that may shift in position during waste sorting include waste adjacent to the desired waste and waste in the path of the sorter M's hands. For example, if the desired waste in the waste sorting is brown bottles, and the sorter M's hands touch bottles of other colors while sorting the brown bottles, the position of the bottle image B2 of other colors may differ between the first upstream image I1a and the third downstream image I2c included in the third image set IS3, as shown in FIG. 9. If there is a difference in the position of the bottle image B2 of other colors between the first upstream image I1a and the third downstream image I2c, the difference region determination unit 13 will determine a third difference region DRc, and the annotation unit 14 will annotate the third difference region DRc in the first upstream image I1a. However, since the other color bottles are undesired waste, annotation should not be performed on the third difference region DRc.
そこで、特徴検出部18は、図9において、第一上流画像I1a内の第一差分領域DRaの画像の特徴(以下では「第一上流差分領域特徴」と呼ぶことがある)と、第一上流画像I1a内の第三差分領域DRcの画像の特徴(以下では「第二上流差分領域特徴」と呼ぶことがある)とを第一上流画像I1aから検出する。また、特徴検出部18は、図9において、第三下流画像I2c内の第一差分領域DRaの画像の特徴(以下では「第一下流差分領域特徴」と呼ぶことがある)と、第三下流画像I2c内の第三差分領域DRcの画像の特徴(以下では「第二下流差分領域特徴」と呼ぶことがある)とを第三下流画像I2cから検出する。 In this regard, in FIG. 9, the feature detection unit 18 detects from the first upstream image I1a the image features of the first differential region DRa (hereinafter sometimes referred to as "first upstream differential region features") in the first upstream image I1a and the image features of the third differential region DRc (hereinafter sometimes referred to as "second upstream differential region features") in the first upstream image I1a. Also, in FIG. 9, the feature detection unit 18 detects from the third downstream image I2c the image features of the first differential region DRa (hereinafter sometimes referred to as "first downstream differential region features") and the image features of the third differential region DRc (hereinafter sometimes referred to as "second downstream differential region features") in the third downstream image I2c.
次いで、採用判定部16は、第一上流差分領域特徴と第一下流差分領域特徴との間の相違度(以下では「第一特徴相違度」と呼ぶことがある)FD1、及び、第二上流差分領域特徴と第二下流差分領域特徴との間の相違度(以下では「第二特徴相違度」と呼ぶことがある)FD2を算出する。そして、採用判定部16は、第一特徴相違度FD1及び第二特徴相違度FD2の双方が第二閾値TH2以上であるときは、候補データを教師データとして採用する。一方で、採用判定部16は、第一特徴相違度FD1または第二特徴相違度FD2の何れか一方が第二閾値TH2未満であるときは、候補データを教師データとして採用しない。こうすることで、誤りがあるアノテーションデータが対応付けられた上流画像が教師データとして採用されてしまうことを防止できる。Next, the adoption determination unit 16 calculates the dissimilarity FD1 between the first upstream differential region feature and the first downstream differential region feature (hereinafter sometimes referred to as the "first feature dissimilarity") and the dissimilarity FD2 between the second upstream differential region feature and the second downstream differential region feature (hereinafter sometimes referred to as the "second feature dissimilarity"). Then, if both the first feature dissimilarity FD1 and the second feature dissimilarity FD2 are equal to or greater than the second threshold TH2, the adoption determination unit 16 adopts the candidate data as training data. On the other hand, if either the first feature dissimilarity FD1 or the second feature dissimilarity FD2 is less than the second threshold TH2, the adoption determination unit 16 does not adopt the candidate data as training data. This prevents an upstream image associated with erroneous annotation data from being adopted as training data.
なお、実施例2の上記説明では、特徴相違度に基づいて教師データ採用判定を行った。しかし、特徴相違度に基づく教師データ採用判定を行う替わりに、アノテーション部14が、特徴相違度が第二閾値TH2以上である差分領域に対してはアノテーションを行う一方で、特徴相違度が第二閾値TH2未満である差分領域に対してはアノテーションを行わないようにしても良い。 In the above description of Example 2, the decision to adopt training data was made based on the feature dissimilarity. However, instead of making the decision to adopt training data based on the feature dissimilarity, the annotation unit 14 may annotate difference regions whose feature dissimilarity is equal to or greater than the second threshold value TH2, while not annotating difference regions whose feature dissimilarity is less than the second threshold value TH2.
以上、実施例2について説明した。 The above describes Example 2.
[実施例3]
実施例3では、差分領域の画像の特徴に基づいて教師データ採用判定を行う点は実施例2と同様である一方で、互いに異なる2つの画像セット間で特徴相違度を算出する点が実施例2と相違する。以下、実施例2と異なる点について説明する。
[Example 3]
In Example 3, the determination of whether training data is adopted is made based on the image features of the difference region, as in Example 2, but the difference from Example 2 is that the feature dissimilarity between two different image sets is calculated. The differences from Example 2 will be described below.
<アノテーション装置の構成>
実施例3のアノテーション装置の構成例については、実施例2(図7)と同一であるため、説明を省略する。
<Configuration of annotation device>
The configuration example of the annotation device of the third embodiment is the same as that of the second embodiment (FIG. 7), and therefore the description thereof will be omitted.
<アノテーション装置における処理手順>
実施例3では、図8におけるステップS100~S110の処理が繰り返されて2つの画像セットが取得され、かつ、図8におけるステップS115,S200,S120~S130の処理が、連続する2つの画像セットを対象として行われた後に、ステップS205以降の処理が行われる。以下では、連続する2つの画像セットのうち、前者のセットを「前者画像セット」、後者のセットを「後者画像セット」と呼ぶことがある。
<Processing procedure in annotation device>
In the third embodiment, the processes of steps S100 to S110 in Fig. 8 are repeated to acquire two image sets, and the processes of steps S115, S200, and S120 to S130 in Fig. 8 are performed on the two consecutive image sets, after which the processes of step S205 and subsequent steps are performed. Hereinafter, of the two consecutive image sets, the former set may be referred to as the "former image set" and the latter set may be referred to as the "latter image set."
ステップS100~S110の処理が繰り返されることで、画像取得部11は、前者画像セットを取得した後に、後者画像セットを取得する。よって、ステップS130では、前者画像セットに基づいて生成された候補データ(以下では「前者候補データ」と呼ぶことがある)と、後者画像セットに基づいて生成された候補データ(以下では「後者候補データ」と呼ぶことがある)とが候補データ記憶部15に記憶される。 By repeating the processing of steps S100 to S110, the image acquisition unit 11 acquires the former image set and then the latter image set. Therefore, in step S130, the candidate data generated based on the former image set (hereinafter sometimes referred to as "former candidate data") and the candidate data generated based on the latter image set (hereinafter sometimes referred to as "latter candidate data") are stored in the candidate data storage unit 15.
ステップS200では、特徴検出部18が、前者画像セットに含まれる上流画像I1から上流差分領域特徴を検出するとともに、後者画像セットに含まれる下流画像I2から下流差分領域特徴を検出する。 In step S200, the feature detection unit 18 detects upstream difference region features from the upstream image I1 included in the former image set, and detects downstream difference region features from the downstream image I2 included in the latter image set.
ステップS205では、採用判定部16が、前者画像セットにおける上流差分領域特徴と、後者画像セットにおける下流差分領域特徴との間の特徴相違度を算出する。 In step S205, the adoption determination unit 16 calculates the feature dissimilarity between the upstream difference area features in the former image set and the downstream difference area features in the latter image set.
ステップ210では、採用判定部16が、特徴相違度に基づいて、教師データ採用判定を行う。特徴相違度が閾値TH2以上であるときは(ステップS210:Yes)、処理はステップS140へ進み、特徴相違度が閾値TH2未満であるときは(ステップS210:No)、処理はステップS145へ進む。In step S210, the adoption determination unit 16 determines whether to adopt the training data based on the feature dissimilarity. If the feature dissimilarity is greater than or equal to the threshold value TH2 (step S210: Yes), processing proceeds to step S140. If the feature dissimilarity is less than the threshold value TH2 (step S210: No), processing proceeds to step S145.
ステップS140では、採用判定部16が、前者候補データ及び後者候補データの双方を教師データとして採用し、採用データである前者候補データ及び後者候補データを教師データ記憶部17に記憶させる。 In step S140, the adoption determination unit 16 adopts both the former candidate data and the latter candidate data as training data, and stores the adopted data, the former candidate data and the latter candidate data, in the training data storage unit 17.
一方で、ステップS145では、採用判定部16が、前者候補データ及び後者候補データの双方を教師データとして採用することなく、不採用データである前者候補データ及び後者候補データを候補データ記憶部15から削除する。 On the other hand, in step S145, the adoption determination unit 16 does not adopt either the former candidate data or the latter candidate data as training data, and deletes the former candidate data and the latter candidate data, which are unadopted data, from the candidate data storage unit 15.
<アノテーション装置の動作>
図10は、本開示の実施例3のアノテーション装置の動作例を示す図である。
<Operation of the annotation device>
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the operation of the annotation device according to the third embodiment of the present disclosure.
廃棄物選別作業が行われるときに、選別作業者Mが誤って非所望廃棄物を取ってしまうことがある。また、選別作業者Mが、非所望廃棄物を取ってしまってから数秒後(例えば3秒後)に、非所望廃棄物を取ってしまったことに気付いて、非所望廃棄物を再びベルトコンベア40に戻すことがある。例えば、ベルトコンベア40の搬送速度が毎秒170mmである場合、3秒間でベルトコンベア40は約50cm進むことになる。このため、下流カメラ30の画角が小さい場合等には。前者画像セットの下流画像I2には非所望廃棄物の画像(以下では「非所望廃棄物画像」と呼ぶことがある)が含まれず、後者画像セットの下流画像I2に非所望廃棄物画像が含まれることがある。When sorting waste, sorter M may accidentally pick up undesired waste. Furthermore, sorter M may realize a few seconds (e.g., three seconds) after picking up the undesired waste and return the undesired waste to the belt conveyor 40. For example, if the conveying speed of the belt conveyor 40 is 170 mm per second, the belt conveyor 40 will move approximately 50 cm in three seconds. Therefore, if the angle of view of the downstream camera 30 is small, downstream image I2 of the former image set may not include an image of the undesired waste (hereinafter sometimes referred to as a "undesired waste image"), while downstream image I2 of the latter image set may include an undesired waste image.
例えば、茶色瓶が所望の廃棄物であり、選別作業者Mが、非所望廃棄物である他色瓶を誤って取ってしまった後に再びベルトコンベア40に戻す場合を想定する。 For example, suppose brown bottles are desired waste, and sorter M mistakenly picks up bottles of other colors, which are undesired waste, and then returns them to the belt conveyor 40.
この場合、選別作業者Mが誤って他色瓶を取ってしまったときには、図10に示すように、前者画像セットIS4に含まれる第三上流画像I1c及び第四下流画像I2dのうち、第三上流画像I1cには、他色瓶画像B3及び茶色瓶画像B4が含まれる一方で、第四下流画像I2dには、茶色瓶画像B4は含まれるが、他色瓶画像B3は含まれない。つまり、前者画像セットIS4において、他色瓶画像B3は、第三上流画像I1cには含まれるが、第四下流画像I2dには含まれない。このため、差分領域判定部13によって第四差分領域DRdが判定されてしまうため、アノテーション部14によって、第三上流画像I1c内での第四差分領域DRdに対してアノテーションが行われてしまう。In this case, if sorter M accidentally picks up a bottle of a different color, as shown in FIG. 10, of the third upstream image I1c and fourth downstream image I2d included in the former image set IS4, the third upstream image I1c includes the bottle image B3 of the different color and the brown bottle image B4, while the fourth downstream image I2d includes the brown bottle image B4 but not the bottle image B3 of the different color. In other words, in the former image set IS4, the bottle image B3 of the different color is included in the third upstream image I1c but not in the fourth downstream image I2d. As a result, the difference region determination unit 13 determines the fourth difference region DRd, and the annotation unit 14 annotates the fourth difference region DRd in the third upstream image I1c.
また、選別作業者Mが誤って取ってしまった他色瓶を再びベルトコンベア40に戻したときには、図10に示すように、後者画像セットIS5に含まれる第四上流画像I1d及び第五下流画像I2eのうち、第四上流画像I1dには、他色瓶画像B5及び透明瓶の画像(以下では「透明瓶画像」と呼ぶことがある)B6は含まれるが、他色瓶画像B7は含まれない一方で、第五下流画像I2eには、他色瓶画像B5、透明瓶画像B6及び他色瓶画像B7が含まれる。つまり、後者画像セットIS5において、他色瓶画像B7は、第四上流画像I1dには含まれないが、第五下流画像I2eには含まれる。このため、差分領域判定部13によって第五差分領域DReが判定されてしまうため、アノテーション部14によって、第四上流画像I1d内での第五差分領域DReに対してアノテーションが行われてしまう。 Furthermore, when sorter M returns the other-colored bottle that he accidentally picked up back onto the conveyor belt 40, as shown in FIG. 10, of the fourth upstream image I1d and fifth downstream image I2e included in the latter image set IS5, the fourth upstream image I1d includes the other-colored bottle image B5 and the transparent bottle image (hereinafter sometimes referred to as the "transparent bottle image") B6, but does not include the other-colored bottle image B7, while the fifth downstream image I2e includes the other-colored bottle image B5, the transparent bottle image B6, and the other-colored bottle image B7. In other words, in the latter image set IS5, the other-colored bottle image B7 is not included in the fourth upstream image I1d but is included in the fifth downstream image I2e. As a result, the difference region determination unit 13 determines the fifth difference region DRe, and the annotation unit 14 annotates the fifth difference region DRe in the fourth upstream image I1d.
しかし、他色瓶は選別作業者Mが誤って取ってしまった後にベルトコンベア40に戻した非所望廃棄物であるため、第五差分領域DReに対するアノテーションは行われるべきでない。 However, since the other colored bottles are undesired waste that sorter M mistakenly picked up and then returned to the belt conveyor 40, annotation should not be performed on the fifth difference region DRe.
そこで、特徴検出部18は、図10において、前者画像セットIS4の第三上流画像I1c内の第四差分領域DRdの画像の特徴(以下では「第三上流差分領域特徴」と呼ぶことがある)を第三上流画像I1cから検出する。また、特徴検出部18は、図10において、後者画像セットIS5の第五下流画像I2e内の第五差分領域DReの画像の特徴(以下では「第三下流差分領域特徴」と呼ぶことがある)を第五下流画像I2eから検出する。 In this regard, in Figure 10, the feature detection unit 18 detects the image features of the fourth difference region DRd in the third upstream image I1c of the former image set IS4 (hereinafter, sometimes referred to as the "third upstream difference region feature") from the third upstream image I1c. Also, in Figure 10, the feature detection unit 18 detects the image features of the fifth difference region DRe in the fifth downstream image I2e of the latter image set IS5 (hereinafter, sometimes referred to as the "third downstream difference region feature") from the fifth downstream image I2e.
次いで、採用判定部16は、第三上流差分領域特徴と第三下流差分領域特徴との間の相違度(以下では「第三特徴相違度」と呼ぶことがある)FD3を算出する。そして、採用判定部16は、第三特徴相違度FD3が第二閾値TH2以上であるときは、前者候補データ及び後者候補データの双方を教師データとして採用する。一方で、採用判定部16は、第三特徴相違度FD3が第二閾値TH2未満であるときは、前者候補データ及び後者候補データを教師データとして採用しない。こうすることで、誤りがあるアノテーションデータが対応付けられた上流画像が教師データとして採用されてしまうことを防止できる。Next, the adoption determination unit 16 calculates the dissimilarity FD3 between the third upstream differential region feature and the third downstream differential region feature (hereinafter sometimes referred to as the "third feature dissimilarity") FD3. Then, when the third feature dissimilarity FD3 is equal to or greater than the second threshold TH2, the adoption determination unit 16 adopts both the former candidate data and the latter candidate data as training data. On the other hand, when the third feature dissimilarity FD3 is less than the second threshold TH2, the adoption determination unit 16 does not adopt the former candidate data or the latter candidate data as training data. This prevents an upstream image associated with erroneous annotation data from being adopted as training data.
なお、実施例3の上記説明では、特徴相違度に基づいて教師データ採用判定を行った。しかし、特徴相違度に基づく教師データ採用判定を行う替わりに、アノテーション部14が、特徴相違度が第二閾値TH2以上である差分領域に対してはアノテーションを行う一方で、特徴相違度が第二閾値TH2未満である差分領域に対してはアノテーションを行わないようにしても良い。 In the above description of Example 3, the decision to adopt training data was made based on the feature dissimilarity. However, instead of making the decision to adopt training data based on the feature dissimilarity, the annotation unit 14 may annotate difference regions whose feature dissimilarity is equal to or greater than the second threshold value TH2, while not annotating difference regions whose feature dissimilarity is less than the second threshold value TH2.
また、実施例3で用いる閾値TH2を、実施例2で用いた閾値TH2よりも大きい値に設定しても良い。こうすることで、実施例3では、実施例2に比べて、候補データが教師データとして採用される割合を減少させることができる。 In addition, the threshold value TH2 used in Example 3 may be set to a value greater than the threshold value TH2 used in Example 2. By doing so, in Example 3, the proportion of candidate data adopted as training data can be reduced compared to Example 2.
以上、実施例3について説明した。 The above describes Example 3.
なお、上記の実施例1,2,3は適宜組み合わされて並行して実施されることも可能である。 In addition, the above Examples 1, 2, and 3 can also be combined as appropriate and implemented in parallel.
[実施例4]
画像取得部11は、ハードウェアとして、例えば、ネットワークインタフェースモジュールにより実現される。画像記憶部12、候補データ記憶部15、及び、教師データ記憶部17は、ハードウェアとして、例えば、メモリまたはストレージにより実現される。差分領域判定部13、アノテーション部14、採用判定部16、及び、特徴検出部18は、ハードウェアとして、例えば、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等のプロセッサにより実現される。
[Example 4]
The image acquisition unit 11 is realized as hardware, for example, by a network interface module. The image storage unit 12, the candidate data storage unit 15, and the teacher data storage unit 17 are realized as hardware, for example, by memory or storage. The difference region determination unit 13, the annotation unit 14, the adoption determination unit 16, and the feature detection unit 18 are realized as hardware, for example, by a processor such as a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
以上、実施例4について説明した。 The above describes Example 4.
以上のように、本開示のアノテーション装置(実施例のアノテーション装置10,10a,10b)は、取得部(実施例の画像取得部11)と、第一判定部(実施例の差分領域判定部13)と、アノテーション部(実施例のアノテーション部14)と、第二判定部(実施例の採用判定部16)とを有する。取得部は、物体群が搬送される搬送路において物体群から所望の物体が選別される作業が行われる前の第一タイミングで、作業が行われる位置よりも上流側の第一位置で撮影された第一画像(実施例の上流画像)、及び、作業が行われた後の第二タイミングで、作業が行われる位置よりも下流側の第二位置で撮影された第二画像(実施例の下流画像)を取得する。第一判定部は、第一画像と第二画像とを比較し、第一画像と第二画像との間において差分がある領域である差分領域を判定する。アノテーション部は、第一画像内での差分領域に対し、差分領域の輪郭を示す情報である輪郭情報を付与し、第一画像と輪郭情報とを含む候補データを生成する。第二判定部は、候補データを機械学習の教師データとして採用するか否かを判定する。As described above, the annotation device disclosed herein (annotation devices 10, 10a, and 10b in the examples) includes an acquisition unit (image acquisition unit 11 in the examples), a first determination unit (difference region determination unit 13 in the examples), an annotation unit (annotation unit 14 in the examples), and a second determination unit (adoption determination unit 16 in the examples). The acquisition unit acquires a first image (upstream image in the examples) captured at a first timing before an operation to select a desired object from a group of objects on a transport path along which the group of objects is transported is performed, at a first position upstream of the position where the operation is performed, and a second image (downstream image in the examples) captured at a second timing after the operation is performed, at a second position downstream of the position where the operation is performed. The first determination unit compares the first image with the second image and determines a difference region, which is an area where there is a difference between the first image and the second image. The annotation unit assigns contour information, which is information indicating the contour of the difference region, to the difference region in the first image, and generates candidate data including the first image and the contour information. The second determination unit determines whether or not the candidate data is to be adopted as training data for machine learning.
例えば、第二判定部は、差分領域の面積が閾値未満であるときは候補データを教師データとして採用し、差分領域の面積が閾値以上であるときは候補データを教師データとして採用しない。 For example, the second judgment unit adopts the candidate data as training data when the area of the difference region is less than a threshold, and does not adopt the candidate data as training data when the area of the difference region is greater than or equal to the threshold.
また例えば、第二判定部は、第一画像内の差分領域の画像である第一領域画像の特徴と、第二画像内の差分領域の画像である第二領域画像の特徴との間の相違度が閾値以上であるときは候補データを教師データとして採用し、特徴の相違度が閾値未満であるときは候補データを教師データとして採用しない。 For example, the second judgment unit adopts the candidate data as training data when the degree of difference between the features of the first region image, which is an image of the difference region in the first image, and the features of the second region image, which is an image of the difference region in the second image, is greater than or equal to a threshold, and does not adopt the candidate data as training data when the degree of difference between the features is less than the threshold.
また例えば、取得部は、第一画像と第二画像との第一セットを取得した後に、第一画像と第二画像との第二セットを取得する。第二判定部は、第一セットに含まれる第一画像内の差分領域の画像である第一領域画像の特徴と、第二セットに含まれる第二画像内の差分領域の画像である第二領域画像の特徴との間の相違度が閾値以上であるときは、第一セットに基づいて生成された候補データである第一候補データと、第二セットに基づいて生成された候補データである第二候補データとを教師データとして採用する。一方で、第二判定部は、特徴の相違度が閾値未満であるときは、第一候補データ及び第二候補データを教師データとして採用しない。 For example, the acquisition unit acquires a first set of a first image and a second image, and then acquires a second set of the first image and the second image. When the degree of difference between the features of a first region image, which is an image of a difference region in a first image included in the first set, and the features of a second region image, which is an image of a difference region in a second image included in the second set, is equal to or greater than a threshold, the second determination unit adopts, as training data, first candidate data, which is candidate data generated based on the first set, and second candidate data, which is candidate data generated based on the second set. On the other hand, when the degree of difference between the features is less than the threshold, the second determination unit does not adopt the first candidate data or the second candidate data as training data.
こうすることで、画像の目視による手作業でアノテーションを行う場合に比べてアノテーションにかかる労力が小さい物体選別作業によってアノテーションを自動的に行うことができるため、アノテーション作業の効率をあげることができる。また、画像の目視による手作業でアノテーションを行う場合には作業者の能力に応じてアノテーションの精度に差が生じてしまう。これに対し、作業の質に差が生じにくい物体選別作業という単純作業によって自動的にアノテーションが行われることで、物体選別作業を行う作業者の能力にかかわらず、精度の高いアノテーションを行うことができる。さらに、誤りがあるアノテーションが行われた画像が教師データとして採用されてしまうことを防止できる。特に、密な状態で搬送される物体群から所望の物体が選別される作業によって自動的にアノテーションが行われる場合において、精度の高いアノテーションを行うことができるため、誤りがある教師データの生成を防止することができる。This allows annotation to be performed automatically through object sorting, which requires less effort than manual annotation based on visual inspection of images, thereby improving the efficiency of annotation work. Furthermore, when annotation is performed manually based on visual inspection of images, the accuracy of the annotation varies depending on the ability of the worker. In contrast, automatic annotation through the simple task of object sorting, which does not result in differences in the quality of the work, allows for highly accurate annotation regardless of the ability of the worker performing the object sorting work. Furthermore, it prevents images with erroneous annotations from being used as training data. In particular, when annotation is performed automatically through the task of selecting desired objects from a densely packed group of objects, highly accurate annotation can be performed, preventing the generation of erroneous training data.
1 アノテーションシステム
10,10a,10b アノテーション装置
20 上流カメラ
30 下流カメラ
40 ベルトコンベア
11 画像取得部
12 画像記憶部
13 差分領域判定部
14 アノテーション部
15 候補データ記憶部
16 採用判定部
17 教師データ記憶部
18 特徴検出部
1 Annotation systems 10, 10a, 10b Annotation device 20 Upstream camera 30 Downstream camera 40 Belt conveyor 11 Image acquisition unit 12 Image storage unit 13 Difference region determination unit 14 Annotation unit 15 Candidate data storage unit 16 Adoption determination unit 17 Teacher data storage unit 18 Feature detection unit
Claims (4)
前記第一画像と前記第二画像とを比較し、前記第一画像と前記第二画像との間において差分がある領域である差分領域を判定する第一判定部と、
前記第一画像内での前記差分領域に対し、前記差分領域の輪郭を示す情報である輪郭情報を付与し、前記第一画像と前記輪郭情報とを含む候補データを生成するアノテーション部と、
前記候補データを機械学習の教師データとして採用するか否かを判定する第二判定部と、
を具備するアノテーション装置。 an acquisition unit that acquires a first image taken at a first position upstream of a position where a desired object is selected from a group of objects on a conveyance path along which the group of objects is conveyed, at a first timing before the operation is performed, and a second image taken at a second position downstream of the position where the operation is performed, at a second timing after the operation is performed;
a first determination unit that compares the first image with the second image and determines a difference region that is a region where there is a difference between the first image and the second image;
an annotation unit that assigns contour information, which is information indicating a contour of the difference region, to the difference region in the first image and generates candidate data including the first image and the contour information;
a second determination unit that determines whether or not to adopt the candidate data as training data for machine learning;
An annotation device comprising:
前記差分領域の面積が閾値未満であるときは、前記候補データを前記教師データとして採用し、
前記面積が前記閾値以上であるときは、前記候補データを前記教師データとして採用しない、
請求項1に記載のアノテーション装置。 The second determination unit
When the area of the difference region is less than a threshold, the candidate data is adopted as the training data;
When the area is equal to or larger than the threshold, the candidate data is not adopted as the training data.
The annotation device according to claim 1 .
前記第一画像内の前記差分領域の画像である第一領域画像の特徴と、前記第二画像内の前記差分領域の画像である第二領域画像の特徴との間の相違度が閾値以上であるときは、前記候補データを前記教師データとして採用し、
前記相違度が前記閾値未満であるときは、前記候補データを前記教師データとして採用しない、
請求項1に記載のアノテーション装置。 The second determination unit
adopting the candidate data as the training data when a degree of difference between a feature of a first region image that is an image of the difference region in the first image and a feature of a second region image that is an image of the difference region in the second image is equal to or greater than a threshold;
When the degree of difference is less than the threshold, the candidate data is not adopted as the training data.
The annotation device according to claim 1 .
前記第二判定部は、
前記第一セットに含まれる前記第一画像内の前記差分領域の画像である第一領域画像の特徴と、前記第二セットに含まれる前記第二画像内の前記差分領域の画像である第二領域画像の特徴との間の相違度が閾値以上であるときは、前記第一セットに基づいて生成された前記候補データである第一候補データと、前記第二セットに基づいて生成された前記候補データである第二候補データとを前記教師データとして採用し、
前記相違度が前記閾値未満であるときは、前記第一候補データ及び前記第二候補データを前記教師データとして採用しない、
請求項1に記載のアノテーション装置。
the acquisition unit acquires a second set of the first image and the second image after acquiring a first set of the first image and the second image;
The second determination unit
When a degree of difference between a feature of a first region image, which is an image of the difference region in the first image included in the first set, and a feature of a second region image, which is an image of the difference region in the second image included in the second set, is equal to or greater than a threshold, first candidate data, which is the candidate data generated based on the first set, and second candidate data, which is the candidate data generated based on the second set, are adopted as the teacher data;
When the degree of difference is less than the threshold, the first candidate data and the second candidate data are not adopted as the training data.
The annotation device according to claim 1 .
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| JP2017109197A (en) | 2016-07-06 | 2017-06-22 | ウエノテックス株式会社 | Waste screening system and screening method therefor |
| JP2019049780A (en) | 2017-09-07 | 2019-03-28 | 富士通株式会社 | Teacher data creation program, teacher data creation device, and teacher data creation method |
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-
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