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JP7798700B2 - Learning system, worker action recognition system, and recognition model learning method - Google Patents
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JP7798700B2 - Learning system, worker action recognition system, and recognition model learning method - Google Patents

Learning system, worker action recognition system, and recognition model learning method

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JP7798700B2 JP2022096038A JP2022096038A JP7798700B2 JP 7798700 B2 JP7798700 B2 JP 7798700B2 JP 2022096038 A JP2022096038 A JP 2022096038A JP 2022096038 A JP2022096038 A JP 2022096038A JP 7798700 B2 JP7798700 B2 JP 7798700B2
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Description

本発明は、学習システム、作業者動作認識システム、および認識モデルの学習方法に関する。 The present invention relates to a learning system, a worker action recognition system, and a method for learning a recognition model.

ロングテールは、人工知能を用いた認識作業でしばしば直面する基本的な問題である。この問題は、一部のカテゴリが他のカテゴリに比べて非常に少ない学習データしか存在しない問題である。産業界における作業員の活動認識においても、同様に学習データの不均一が発生しやすい。産業界では、ある種の活動は他の活動に比べて実行するリスクが高い。たとえば、屋根に登ることはネジを締めることよりもはるかにリスクが高く、頻繁に行われると事故につながる可能性がある。このように、ある活動には高いリスクが伴うため、すべての活動に対して同量の学習データを収集することは非常に困難であり、ロングテールのデータセットが発生する。 The long tail is a fundamental problem often faced in recognition work using artificial intelligence. This problem occurs when there is significantly less training data for some categories than for other categories. Recognizing worker activities in industry is also prone to uneven training data. In industry, some activities are more risky than others. For example, climbing onto a roof is much riskier than tightening screws, and if performed frequently, it can lead to an accident. As some activities involve high risks, it is extremely difficult to collect the same amount of training data for all activities, resulting in a long-tail dataset.

このようなロングテールデータセットを用いて活動認識モデルを作成すると、偏った性能となる。具体的には、学習データが十分なカテゴリに対しては非常に良い性能を示し、学習データが少ないカテゴリに対しては非常に悪い性能を示す。これは、従来、認識モデルは全ての学習サンプルに等しい重みを与えて更新されるため、より多くのデータを持つカテゴリからより多く学習するためである。この問題を解決する最も簡単な方法は、データ量の少ない活動に対してより多くのデータを収集することである。しかし、データ量の少ないカテゴリは一般的に屋根に登るなど、何度も繰り返すことができないリスクの高い活動であるため現実的ではない。このような危険な活動を高い精度で認識し、作業者の事故を未然に防ぐための支援を行うことが求められている。 Creating an activity recognition model using such a long-tail dataset results in biased performance. Specifically, it shows very good performance for categories with sufficient training data and very poor performance for categories with little training data. This is because traditionally, recognition models are updated by assigning equal weight to all training samples, resulting in more learning from categories with more data. The simplest way to solve this problem is to collect more data for activities with little data. However, this is not realistic because categories with little data typically represent high-risk activities that cannot be repeated many times, such as climbing onto a roof. There is a need to recognize such dangerous activities with high accuracy and provide support to prevent worker accidents.

これまでにも、より多くのデータを収集することなくロングテールを解決しようとする先行研究がある。ロングテールに対する手法としては、データの再サンプリングと重み付きロスの2つが一般的である。データ再サンプリング法は、訓練サンプルを不均等なサンプリング確率でサンプリングし、一般に訓練サンプルが少ないカテゴリほど高い確率でサンプリングする。重み付きロスは、サンプルごとに重みを設定し、その重みは各サンプルからの更新を増減させるために使用される。重み付けは、一般に、学習サンプルが少ないカテゴリほど高くなり、全カテゴリからの更新量のバランスをとることを目的としている。 There has been previous research that attempts to solve the long tail without collecting more data. Two common approaches to the long tail are data resampling and weighted loss. Data resampling samples training samples with unequal sampling probability, generally with a higher probability for categories with fewer training samples. Weighted loss assigns a weight to each sample, which is used to increase or decrease the update from each sample. The weight is generally higher for categories with fewer training samples, with the aim of balancing the amount of update from all categories.

特許文献1では重み付き損失を用いており、他にもデータの再サンプリングを用いる手法も知られている。しかし、これらの手法の多くは、画像認識タスクに対して提案されている。さらに、フレームスタッキングの手法を導入し、ロングテールの映像認識問題に取り組む手法も知られている。ここでは、2つのカテゴリをランダムにサンプリングし、その学習データ頻度に基づいて、それぞれのカテゴリからフレームをサンプリングし、スタッキングする。次に、2つのカテゴリからバランスよく学習するために、ソフトラベルを用いて認識モデルを学習する。 Patent document 1 uses a weighted loss, and other methods that use data resampling are also known. However, most of these methods have been proposed for image recognition tasks. Furthermore, a method that introduces a frame stacking technique to tackle long-tail video recognition problems is also known. In this method, two categories are randomly sampled, and frames are sampled and stacked from each category based on their frequency in the training data. Next, a recognition model is trained using soft labels to achieve balanced learning from the two categories.

米国特許出願公開第2019/0232964号明細書US Patent Application Publication No. 2019/0232964

特許文献1や公知の手法は、推論時に、提供された動画が適切にトリミング、すなわち時間領域において分割されていることを前提としている。しかし現実には適切なトリミングが行われないことも十分に想定される。たとえば、ある動画にリスクが高い動作とともにリスクが低い行動の一部を含んでいる場合に、認識システムはリスクが低い動作のみを認識する可能性が高く、リスクのある行動を無視することになる。しかし、このように不適切にトリミングされた動画は、産業界で起こりうる事故を防ぐために、リスクが高い動作を認識することが非常に重要である。 Patent Document 1 and other known techniques assume that the provided video has been appropriately trimmed, i.e., segmented in the time domain, during inference. However, in reality, it is entirely conceivable that appropriate trimming will not be performed. For example, if a video contains both high-risk actions and portions of low-risk actions, the recognition system will likely recognize only the low-risk actions and ignore the risky actions. However, in order to prevent potential accidents in industry, it is extremely important to recognize high-risk actions in videos that have been improperly trimmed in this way.

本発明の第1の態様による学習システムは、行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および前記行動カテゴリに含まれ前記主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を結合点において結合し、前記結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成する学習用動画生成部と、前記学習用動画を用いて、入力される前記学習用動画に対して前記主カテゴリを出力する認識モデルの学習を行う学習部と、前記認識モデルによる予測結果を評価して評価結果を生成する性能評価部と、を備え、前記副カテゴリは、前記行動カテゴリにおける前記主カテゴリおよび前記副カテゴリの危険度、および前記評価結果に基づき選択される。
本発明の第2の態様による作業者動作認識システムは、前述の学習システムにより生成された認識モデルと、作業者を検出する検出器と、前記作業者を追跡する追跡器と、前記検出器および前記追跡器を用いて前記作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器と、を備え、前記認識モデルは、前記候補領域の映像を入力とする。
本発明の第3の態様による作業者動作認識システムは、前述の学習システムにより生成された認識モデルと、作業者の手を検出する検出器と、前記作業者の手を追跡する追跡器と、前記検出器および前記追跡器を用いて前記作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器と、を備え、前記認識モデルは、前記候補領域の映像を入力とする。
本発明の第4の態様による認識モデルの学習方法は、入力される動画に対応するカテゴリを出力する認識モデルの学習方法であって、行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および前記行動カテゴリに含まれ前記主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を結合点において結合し、前記結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成することと、前記学習用動画を用いて、入力される前記学習用動画に対して前記主カテゴリを出力するように前記認識モデルの学習を行うことと、前記認識モデルによる予測結果を評価して評価結果を生成することと、を含み、前記副カテゴリは、前記行動カテゴリにおける前記主カテゴリおよび前記副カテゴリの危険度、および前記評価結果に基づき選択される。
A learning system according to a first aspect of the present invention comprises a learning video generation unit that combines two videos, a main category video that is a video belonging to a main category included in a behavioral category, and a secondary category video that is a video belonging to a secondary category that is included in the behavioral category and is different from the main category, at a connection point and trims the videos to include the connection point to generate a learning video; a learning unit that uses the learning video to train a recognition model that outputs the main category for the input learning video; and a performance evaluation unit that evaluates the prediction results by the recognition model to generate evaluation results, and the secondary category is selected based on the risk levels of the main category and the secondary category in the behavioral category and the evaluation results.
A worker action recognition system according to a second aspect of the present invention comprises a recognition model generated by the aforementioned learning system, a detector for detecting a worker, a tracker for tracking the worker, and an extractor for extracting a candidate area, which is an area in which the worker is present, using the detector and the tracker, and the recognition model receives as input an image of the candidate area.
A worker action recognition system according to a third aspect of the present invention comprises a recognition model generated by the aforementioned learning system, a detector for detecting a worker's hand, a tracker for tracking the worker's hand, and an extractor for extracting a candidate area, which is an area in which the worker is present, using the detector and the tracker, and the recognition model receives as input an image of the candidate area.
A fourth aspect of the present invention provides a method for training a recognition model that outputs a category corresponding to an input video, and includes the steps of: combining two videos, a main category video that is a video belonging to a main category included in an action category, and a secondary category video that is a video belonging to a secondary category included in the action category and different from the main category, at a connection point, and trimming the videos to include the connection point to generate a training video; using the training video, training the recognition model to output the main category for the input training video; and evaluating the prediction results by the recognition model to generate an evaluation result, wherein the secondary category is selected based on the risk levels of the main category and the secondary category in the action category and the evaluation result.

本発明によれば、トリミングが不十分な動画であってもリスクが高い行動を認識できる認識モデルを提供できる。 The present invention provides a recognition model that can recognize high-risk behavior even in videos that are insufficiently trimmed.

第1の実施の形態における学習システムの構成図1 is a diagram illustrating a configuration of a learning system according to a first embodiment. 分割済動画および複合動画を説明する概念図Conceptual diagram explaining segmented video and composite video 動作ラベル群の一例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of an action label group. 主カテゴリ決定部による決定の履歴の一例を示す図FIG. 10 is a diagram showing an example of a history of decisions made by a main category decision unit; 統計情報の一例を示す図A diagram showing an example of statistical information リスク情報の一例を示す図An example of risk information 評価結果の一例を示す図A diagram showing an example of evaluation results 学習システムのハードウエア構成図Learning system hardware configuration diagram 相対難易度算出部の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the relative difficulty calculation unit 決定部の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the determination unit 学習用動画生成部の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the learning video generation unit 学習用動画生成部の動作の具体例を示す図A diagram showing a specific example of the operation of the learning video generation unit 性能評価部の動作を示すフローチャートFlowchart showing the operation of the performance evaluation unit 第2の実施の形態における学習システムの構成図1 is a diagram illustrating a configuration of a learning system according to a second embodiment. 第2の実施の形態における学習用動画生成部の動作を示すフローチャート10 is a flowchart showing the operation of the learning video generation unit in the second embodiment. 第3の実施の形態における学習システムの構成図1. A configuration diagram of a learning system according to a third embodiment. 第3の実施の形態における主カテゴリ決定部の動作を示すフローチャート10 is a flowchart showing the operation of the main category determination unit in the third embodiment. 第3の実施の形態の変形例における注視パラメータの一例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of gaze parameters in a modified example of the third embodiment. 第4の実施の形態における学習システムの構成図10 is a diagram showing the configuration of a learning system according to a fourth embodiment. GUIを説明する図A diagram explaining the GUI 作業者動作認識システムの構成図Worker motion recognition system configuration diagram

―第1の実施の形態― -First embodiment-

以下、図1~図13を参照して、学習システムの第1の実施の形態を説明する。 The first embodiment of the learning system will be described below with reference to Figures 1 to 13.

図1は、学習システム1の全体構成図である。学習システム1はその機能として、主カテゴリ決定部103と、副カテゴリ決定部106と、学習用動画生成部107と、性能評価部113と、学習部114と、リスク情報生成部118と、を備える。また学習システム1は、分割済動画群101、動作ラベル群102、統計情報119、リスク情報104、比率パラメータ105、および評価結果117の情報を有する。学習システム1を構成する要素を説明する前に、本実施の形態における動画の分類を説明する。 Figure 1 is an overall configuration diagram of learning system 1. Learning system 1 has, as its functions, a main category determination unit 103, a subcategory determination unit 106, a learning video generation unit 107, a performance evaluation unit 113, a learning unit 114, and a risk information generation unit 118. Learning system 1 also has information such as a segmented video group 101, an action label group 102, statistical information 119, risk information 104, a ratio parameter 105, and an evaluation result 117. Before explaining the elements that make up learning system 1, we will explain the classification of videos in this embodiment.

図2は、本実施の形態における分割済動画および複合動画を説明する概念図である。動画V100は、長さ40秒の動画、すなわちビデオクリップである。動画V100には、複数のシーンが含まれており、たとえば0秒から10秒までは作業員の歩行シーン、10秒から20秒まではネジを締めるシーン、20秒から30秒までは屋根の上で作業するシーン、30秒から40秒までは記録を作成するシーンである。それぞれのシーンには、人物による動作が1種類のみ含まれる。本実施の形態では、人物の動作を「動作ラベル」として分類する。動作ラベルにはたとえば、歩く、走る、ネジを締める、ハンマーで叩く、屋根に登る、記録作成、などが含まれる。 Figure 2 is a conceptual diagram illustrating segmented videos and composite videos in this embodiment. Video V100 is a 40-second video, i.e., a video clip. Video V100 includes multiple scenes, such as a worker walking scene from 0 to 10 seconds, a scene of tightening screws from 10 to 20 seconds, a scene of working on a roof from 20 to 30 seconds, and a scene of creating a record from 30 to 40 seconds. Each scene includes only one type of human action. In this embodiment, human actions are classified as "action labels." Action labels include, for example, walking, running, tightening screws, hitting with a hammer, climbing onto the roof, and creating a record.

この動画V100を対象として、1つのシーンだけを含むようにトリミング、すなわち時間領域で抜き出した動画を、本実施の形態では「分割済動画」と呼ぶ。これに対して分割が不完全であり、複数のシーンを含むようにトリミングされた動画を「複合動画」と呼ぶ。すなわち複合動画には、人物による複数の動作が含まれる。たとえば、動画V100の0秒~10秒を抜き出した動画V101、10秒から20秒を抜き出した動画V102、20秒~30秒を抜き出した動画V103、30秒から40秒を抜き出した動画V104、のそれぞれは分割済動画である。これに対して、動画V100の0秒から13秒を抜き出した動画V111、5秒から20秒を抜き出した動画V112、20秒から45秒までを抜き出した動画V113は複合動画である。なお本実施の形態における動画のトリミングは、図2に示したように動画、すなわちビデオクリップを時間領域で抜き出すことを意味する。図1に戻って説明を続ける。 In this embodiment, video V100 is trimmed to include only one scene, i.e., extracted in the time domain, and is referred to as a "divided video." In contrast, video that has been incompletely divided and trimmed to include multiple scenes is referred to as a "composite video." In other words, a composite video includes multiple actions performed by a person. For example, video V101, which is video V100 from 0 to 10 seconds, video V102, which is video V103, which is video V103 from 20 to 30 seconds, and video V104, which is video V104 from 30 to 40 seconds, are all divided videos. In contrast, video V111, which is video V100 from 0 to 13 seconds, video V112, which is video V112 from 5 to 20 seconds, and video V113, which is video V100 from 20 to 45 seconds, are all composite videos. Note that in this embodiment, trimming a video means extracting a video, i.e., a video clip, in the time domain, as shown in Figure 2. Let's return to Figure 1 and continue the explanation.

分割済動画群101は、あらかじめ作成された分割済動画の集合体である。動作ラベル群102は、あらかじめ作成された、分割済動画群101に含まれる各動画に対応する動作ラベルの集合体である。 The segmented video group 101 is a collection of segmented videos that have been created in advance. The action label group 102 is a collection of action labels that have been created in advance and correspond to each video included in the segmented video group 101.

主カテゴリ決定部103は、学習用動画生成部107が生成する複合動画に含める動画の主カテゴリを決定する。主カテゴリ決定部103は、動作ラベル群102を参照して主カテゴリを決定する場合もあるし、リスク情報104を参照して主カテゴリを決定する場合もある。主カテゴリ決定部103は、決定した主カテゴリの情報を副カテゴリ決定部106、学習用動画生成部107、損失算出部111、および性能評価部113に出力する。ただし図1では、作図の都合により主カテゴリ決定部103から損失算出部111、および性能評価部113への矢印は記載していない。主カテゴリ決定部103の詳細な動作は後述する。 The main category determination unit 103 determines the main category of the video to be included in the composite video generated by the training video generation unit 107. The main category determination unit 103 may determine the main category by referring to the action label group 102, or may determine the main category by referring to the risk information 104. The main category determination unit 103 outputs information on the determined main category to the subcategory determination unit 106, the training video generation unit 107, the loss calculation unit 111, and the performance evaluation unit 113. However, for convenience of illustration, arrows from the main category determination unit 103 to the loss calculation unit 111 and the performance evaluation unit 113 are not shown in Figure 1. The detailed operation of the main category determination unit 103 will be described later.

副カテゴリ決定部106は、学習用動画生成部107が生成する学習用動画に含める動画の副カテゴリを決定する。副カテゴリ決定部106は、決定した副カテゴリを学習用動画生成部107に出力する。副カテゴリ決定部106には、主カテゴリ決定部103が決定した主カテゴリ、比率パラメータ105、リスク情報104、性能評価部113が出力する認識モデル108の性能、が入力される。学習用動画生成部107は、主カテゴリ決定部103が決定した主カテゴリ、および副カテゴリ決定部106が決定した副カテゴリに基づき複合動画である学習用動画を生成する。学習用動画生成部107は、生成した学習用動画を認識モデル108に出力する。 The subcategory determination unit 106 determines the subcategory of the video to be included in the training video generated by the training video generation unit 107. The subcategory determination unit 106 outputs the determined subcategory to the training video generation unit 107. The subcategory determination unit 106 receives as input the main category determined by the main category determination unit 103, the ratio parameter 105, the risk information 104, and the performance of the recognition model 108 output by the performance evaluation unit 113. The training video generation unit 107 generates a training video, which is a composite video, based on the main category determined by the main category determination unit 103 and the subcategory determined by the subcategory determination unit 106. The training video generation unit 107 outputs the generated training video to the recognition model 108.

学習部114は、認識モデル108、予測結果110、損失算出部111、更新部112、およびモデルパラメータ109を含む。学習部114は、学習用動画生成部107が生成する学習用動画を用いて認識モデル108のモデルパラメータ109を更新する。学習部114に入力される学習用動画生成部107は本実施の形態に特有のものであるが、入力がされた動画のラベルを出力するニューラルネットワークの学習処理は広く知られているので、学習部114の構成および処理は簡単に説明する。 The learning unit 114 includes a recognition model 108, a prediction result 110, a loss calculation unit 111, an update unit 112, and model parameters 109. The learning unit 114 updates the model parameters 109 of the recognition model 108 using the training videos generated by the training video generation unit 107. The training video generation unit 107 inputs the training unit 114, which is unique to this embodiment. However, since the training process of a neural network that outputs labels for input videos is widely known, the configuration and processing of the training unit 114 will be explained briefly.

認識モデル108はたとえば、Transformers、LSTM(Long Short Term Memory)、3D-CNN(3D Convolutional Neural Network)などの任意の映像認識モデルである。モデルパラメータ109は、モデルの重みとバイアスである。認識モデル108は、学習用動画生成部107から学習用動画が入力されると予測結果110を出力する。この予測結果110は、損失算出部111および性能評価部113の両方によって、学習用動画の正しいカテゴリ情報、すなわち主カテゴリ決定部103が出力する主カテゴリと比較される。 The recognition model 108 is any video recognition model, such as Transformers, Long Short Term Memory (LSTM), or 3D-CNN (3D Convolutional Neural Network). The model parameters 109 are the weights and biases of the model. When a training video is input from the training video generation unit 107, the recognition model 108 outputs a prediction result 110. This prediction result 110 is compared by both the loss calculation unit 111 and the performance evaluation unit 113 with the correct category information of the training video, i.e., the main category output by the main category determination unit 103.

損失算出部111はたとえば、クロスエントロピー損失関数を用いて損失を計算する。ただし損失算出部111は、焦点損失、平均二乗誤差損失、およびバイナリクロスエントロピー損失などの他の損失関数を用いてもよい。更新部112は、損失算出部111によって計算された損失を用いて、モデルパラメータ109を更新する。更新部112はたとえば、バックプロパゲーション法を用いることができる。性能評価部113は、予測結果110を用いて認識モデル108の性能を計算し、副カテゴリ決定部106にフィードバックする。性能評価部113は、所定のバッチ数、または所定のエポック数ごとに認識モデル108の性能を計算する。学習部114による学習処理は、損失が最小値に達するか、反復回数が最大値に達するまで繰り返し行われる。 The loss calculation unit 111 calculates the loss using, for example, a cross-entropy loss function. However, the loss calculation unit 111 may also use other loss functions such as focus loss, mean squared error loss, and binary cross-entropy loss. The update unit 112 updates the model parameters 109 using the loss calculated by the loss calculation unit 111. The update unit 112 may use, for example, a backpropagation method. The performance evaluation unit 113 calculates the performance of the recognition model 108 using the prediction result 110 and feeds it back to the subcategory determination unit 106. The performance evaluation unit 113 calculates the performance of the recognition model 108 for a predetermined number of batches or a predetermined number of epochs. The learning process by the learning unit 114 is repeated until the loss reaches a minimum value or the number of iterations reaches a maximum value.

図3は、動作ラベル群102の一例を示す図である。動作ラベル群102は複数のレコードから構成され、各レコードは識別子201、および動作ラベル202のフィールドを有する。識別子201の欄に記載の「VC001」などは分割済動画群101に含まれる動画の識別子である。動作ラベル202の欄に記載の「A1」、「A2」などは動作ラベルである。図3に示す例では、「VC001」の動画の動作ラベルは「A1」であることが示されている。 Figure 3 is a diagram showing an example of the action label group 102. The action label group 102 is made up of multiple records, and each record has fields for identifier 201 and action label 202. "VC001" and the like written in the identifier 201 column are identifiers of videos included in the divided video group 101. "A1", "A2", and the like written in the action label 202 column are action labels. In the example shown in Figure 3, it is shown that the action label of video "VC001" is "A1".

図4は、主カテゴリ決定部103による決定の履歴の一例を示す図である。図4に示す例では、主カテゴリ決定部103による1回目の決定では主カテゴリに「A4」が決定され、2回目には「A2」、3回目には「A7」が決定されたことが示されている。なおこの情報は主カテゴリ決定部103が決定を行うたびに送信されてもよいし、複数回の決定がなされた後にまとめて送信されてもよい。 Figure 4 shows an example of the history of decisions made by the main category determination unit 103. The example shown in Figure 4 shows that the first time the main category determination unit 103 makes a decision, "A4" is determined as the main category, the second time "A2" is determined, and the third time "A7" is determined. Note that this information may be sent each time the main category determination unit 103 makes a decision, or may be sent all at once after multiple decisions have been made.

図5は、統計情報119の一例を示す図である。統計情報119は、分割済動画群101に含まれる動画に関する統計であってもよいし、分割済動画群101に含まれるか否かに関わらず所定期間、たとえば昨年1年間の統計であってもよい。統計情報119は複数のレコードから構成され、各レコードは動作ラベル1191、事故発生件数1192、および全体件数1193のフィールドを有する。動作ラベル1191は、動作ラベル1022と同一の意味である。事故発生件数1192は、同一レコードの動作ラベル1191に対応する作業において事故が発生した件数である。全体件数1193は、同一レコードの動作ラベル1191に対応する作業の総実行数である。すなわち統計情報119において、事故発生件数1192および全体件数1193は、実際には何らかの数値が入力される。 Figure 5 is a diagram showing an example of statistical information 119. Statistical information 119 may be statistics related to videos included in segmented video group 101, or may be statistics for a predetermined period, such as the past year, regardless of whether the video is included in segmented video group 101. Statistical information 119 is made up of multiple records, and each record has fields for action label 1191, number of accidents 1192, and total number 1193. Action label 1191 has the same meaning as action label 1022. Number of accidents 1192 is the number of accidents that occurred in the task corresponding to action label 1191 of the same record. Total number 1193 is the total number of tasks corresponding to action label 1191 of the same record. That is, in statistical information 119, number of accidents 1192 and total number 1193 are actually entered as numerical values.

統計情報119は、動作ラベル1191同士における危険性の相対評価に用いられるので、1つの統計情報119において基準が統一されていればよく、様々な基準を用いることができる。たとえば、全体件数1193は、動作ラベル1191に対応する動作が撮影された動画の数でもよいし、撮影の有無に関わらず動作ラベル1191に対応する動作を実行した回数でもよい。さらに、全体件数1193は動作ラベル1191に対応する動作が実行した時間の長さを示す情報、たとえば実行した時間の合計を示す「分」単位の数であってもよい。 Since statistical information 119 is used to evaluate the relative risk between action labels 1191, various criteria can be used as long as the criteria are consistent across one piece of statistical information 119. For example, total number 1193 may be the number of videos in which the action corresponding to action label 1191 was filmed, or the number of times the action corresponding to action label 1191 was performed regardless of whether it was filmed or not. Furthermore, total number 1193 may be information indicating the length of time the action corresponding to action label 1191 was performed, for example, a number in minutes indicating the total time it was performed.

図6は、リスク情報104の一例を示す図である。リスク情報104は複数のレコードから構成され、各レコードは動作ラベル1041、およびリスク指数1042のフィールドを有する。動作ラベル1041は、動作ラベル202などと同一である。リスク指数402は、同一レコードにおける動作ラベル401で表される動作のリスクの大きさを示す数値である。リスク指数402は、動作ラベル同士での比較ができればよく、定義や算出方法は任意である。たとえば、リスク情報生成部118が統計情報119を用いてリスク指数402を算出してもよいし、人間がアンケート結果に基づいてリスク指数402を決定してもよい。たとえばリスク情報生成部118は、動作ラベルごとに、統計情報119の事故発生件数501を全体件数502で除して得られる0~1の値をリスク指数402としてもよい。 Figure 6 is a diagram showing an example of risk information 104. Risk information 104 is composed of multiple records, each of which has fields for action label 1041 and risk index 1042. Action label 1041 is the same as action label 202, etc. The risk index 402 is a numerical value indicating the magnitude of risk of the action represented by action label 401 in the same record. The risk index 402 can be defined and calculated in any way as long as it allows comparison between action labels. For example, the risk information generation unit 118 may calculate the risk index 402 using statistical information 119, or a human may determine the risk index 402 based on the results of a survey. For example, the risk information generation unit 118 may use a value between 0 and 1 obtained by dividing the number of accidents 501 in statistical information 119 by the total number 502 for each action label as the risk index 402.

図7は、性能評価部113による評価結果117の一例を示す図である。評価結果117は複数のレコードから構成され、各レコードは動作ラベルと性能のフィールドを有する。図7に示す例では、性能として分類精度を用いているが、精度、f測定、エラーなどの様々な他の測定基準を用いてもよい。 Figure 7 shows an example of the evaluation result 117 by the performance evaluation unit 113. The evaluation result 117 consists of multiple records, each of which has an action label and performance field. In the example shown in Figure 7, classification accuracy is used as performance, but various other metrics such as accuracy, f-measure, and error may also be used.

図8は、学習システム1のハードウエア構成図である。学習システムは1以上の演算装置40から構成される。演算装置40は、中央演算装置であるCPU41、読み出し専用の記憶装置であるROM42、読み書き可能な記憶装置であるRAM43、ユーザインタフェースである入出力装置44、および通信装置45を備える。CPU41がROM42に格納されるプログラムをRAM43に展開して実行することで前述の様々な演算を行う。すなわち、主カテゴリ決定部103、副カテゴリ決定部106、学習用動画生成部107、性能評価部113、損失算出部111、更新部112、およびリスク情報生成部118は、CPU41により実現される。 Figure 8 is a hardware configuration diagram of the learning system 1. The learning system is composed of one or more arithmetic units 40. The arithmetic unit 40 includes a CPU 41, which is a central processing unit; a ROM 42, which is a read-only storage device; a RAM 43, which is a read/write storage device; an input/output device 44, which is a user interface; and a communication device 45. The CPU 41 performs the various calculations described above by expanding the programs stored in the ROM 42 into the RAM 43 and executing them. In other words, the main category determination unit 103, sub-category determination unit 106, learning video generation unit 107, performance evaluation unit 113, loss calculation unit 111, update unit 112, and risk information generation unit 118 are realized by the CPU 41.

分割済動画群101、動作ラベル群102、統計情報119、リスク情報104、比率パラメータ105、および評価結果117は、RAM43に格納されてもよいし、不図示の不揮発性の記憶装置に格納されてもよい。通信装置45は、他の演算装置40との通信に用いられる。学習システム1が単一の演算装置40により構成される場合には、演算装置40は通信装置45を備えなくてもよい。 The divided video group 101, action label group 102, statistical information 119, risk information 104, ratio parameter 105, and evaluation result 117 may be stored in RAM 43 or in a non-volatile storage device (not shown). The communication device 45 is used for communication with other arithmetic devices 40. If the learning system 1 is composed of a single arithmetic device 40, the arithmetic device 40 does not need to be equipped with a communication device 45.

演算装置40は、CPU41、ROM42、およびRAM43の組み合わせの代わりに書き換え可能な論理回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)や特定用途向け集積回路であるASIC(Application Specific Integrated Circuit)により実現されてもよい。また演算装置40は、CPU41、ROM42、およびRAM43の組み合わせの代わりに、異なる構成の組み合わせ、たとえばCPU41、ROM42、RAM43とFPGAの組み合わせにより実現されてもよい。 Instead of the combination of CPU 41, ROM 42, and RAM 43, the arithmetic unit 40 may be realized by a rewritable logic circuit, such as a field programmable gate array (FPGA), or an application specific integrated circuit (ASIC). Furthermore, instead of the combination of CPU 41, ROM 42, and RAM 43, the arithmetic unit 40 may be realized by a combination of different configurations, such as a combination of CPU 41, ROM 42, RAM 43, and FPGA.

主カテゴリ決定部103の動作には次の2つがある。第1の動作は、正頻度決定である。この場合には主カテゴリ決定部103は、分割済動画群101からランダムに1つの正分割動画を抽出し、その正分割動画に対応する動作ラベルを動作ラベル群102から読みだす。この場合には、分割済動画群101からランダムに動画が抽出されるので、分割済動画群101に含まれている動画のカテゴリの割合と、抽出されるカテゴリの割合は正比例する。分割済動画群101に含まれている動画が多いカテゴリほど選択されやすくなる。すなわちこの場合には正比例頻度でカテゴリが選択されるとも言える。 The main category determination unit 103 operates in the following two ways. The first operation is determining the correct frequency. In this case, the main category determination unit 103 randomly extracts one correct divided video from the divided video group 101, and reads out the action label corresponding to that correct divided video from the action label group 102. In this case, since videos are extracted randomly from the divided video group 101, the proportion of video categories included in the divided video group 101 is directly proportional to the proportion of extracted categories. The more videos a category contains in the divided video group 101, the more likely it is to be selected. In other words, in this case, it can be said that categories are selected with directly proportional frequency.

第2の動作は、逆頻度決定である。この場合には主カテゴリ決定部103は、まず動作ラベル群102の全体を読み込み、分割済動画群101に含まれる動画の動作ラベルの存在割合を算出する。そして主カテゴリ決定部103は、存在割合の逆数に応じた確率で動作ラベルを選択する。そのため、逆頻度決定では分割済動画群101に含まれる動画の数が少ないカテゴリほど選択されやすくなる。逆頻度決定は、ロングテール認識問題対して有効である。 The second operation is inverse frequency determination. In this case, the main category determination unit 103 first reads the entire action label group 102 and calculates the presence ratio of action labels for videos included in the segmented video group 101. The main category determination unit 103 then selects an action label with a probability corresponding to the inverse of the presence ratio. Therefore, in inverse frequency determination, categories with fewer videos included in the segmented video group 101 are more likely to be selected. Inverse frequency determination is effective for long-tail recognition problems.

図9は、相対難易度算出部703の動作を示すフローチャートである。相対難易度算出部703は、まずステップS301において、必要な情報を読み込む。本ステップにおいて読み込まれる情報は、リスク情報104、主カテゴリ決定部103が決定した主カテゴリ、性能評価部113が算出した評価結果117、および比率パラメータ105である。続くステップS302では相対難易度算出部703は、変数iを1で初期化してステップS303に進む。この変数iは動作カテゴリを示す変数であり、変数iの値を変更することにより動作ラベルAiが示す動作カテゴリが変更される。ステップS303では相対難易度算出部703は、動作ラベルAnと動作ラベルAiの相対難易度d(n、i)を算出する。相対難易度d(n、i)は次の式1により算出される。 Figure 9 is a flowchart showing the operation of the relative difficulty calculation unit 703. First, in step S301, the relative difficulty calculation unit 703 reads the necessary information. The information read in this step is the risk information 104, the main category determined by the main category determination unit 103, the evaluation result 117 calculated by the performance evaluation unit 113, and the ratio parameter 105. In the following step S302, the relative difficulty calculation unit 703 initializes the variable i to 1 and proceeds to step S303. This variable i indicates the action category, and changing the value of variable i changes the action category indicated by action label Ai. In step S303, the relative difficulty calculation unit 703 calculates the relative difficulty d(n, i) between action label An and action label Ai. The relative difficulty d(n, i) is calculated using the following equation 1.

d(n、i)=POW(Rn/Ri、γ)*POW(ACCi/ACCn、1-γ) ・・・ (式1) d(n, i)=POW(Rn/Ri, γ)*POW(ACCi/ACCn, 1-γ)... (Formula 1)

ただし、式1における関数POWは、第1引数に対する第2引数の累乗演算を示し、たとえばPOW(10、2)は「10」の「2」乗を示すので「100」となる。また、式1におけるRnは動作ラベルAnのリスク指数、Riは動作ラベルAiのリスク指数、ACCiは動作ラベルAiの評価値、ACCnは動作ラベルAnの評価値である。γは比率パラメータ105であり、あらかじめ設定された0~1の値である。 However, the function POW in Equation 1 represents the exponentiation of the second argument to the first argument; for example, POW(10,2) represents 10 to the square, which is 100. Also, in Equation 1, Rn represents the risk index for action label An, Ri represents the risk index for action label Ai, ACCi represents the evaluation value for action label Ai, and ACCn represents the evaluation value for action label An. γ is a ratio parameter 105, a preset value between 0 and 1.

なお、動作ラベルAnは主カテゴリの動作ラベルであり、動作ラベルAiは変数iに対応するカテゴリの動作ラベルである。動作ラベルAnのリスク指数が動作ラベルAiのリスク指数よりも大きい場合には、Rn/Riは1よりも大きくなる。ACCi/ACCnは、モデル性能のカテゴリiに対するカテゴリnのバイアスである。γが増加すると相対難易度dにおけるリスクの比の比重が増加し、γが減少すると相対難易度dにおけるリスクの比の比重が減少する。 Note that action label An is the action label of the main category, and action label Ai is the action label of the category corresponding to variable i. If the risk index of action label An is greater than the risk index of action label Ai, Rn/Ri is greater than 1. ACCi/ACCn is the bias of category n relative to category i in model performance. As γ increases, the weight of the risk ratio at relative difficulty d increases, and as γ decreases, the weight of the risk ratio at relative difficulty d decreases.

続くステップS304では相対難易度算出部703は、変数iをインクリメント、すなわち変数iの値を「1」だけ増加させてステップS305に進む。ステップS305では相対難易度算出部703は、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えるか否かを判断する。相対難易度算出部703は、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えると判断する場合はステップS306に進み、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えないと判断する場合はステップS303に戻る。ステップS306では相対難易度算出部703は、これまでステップS303において算出した相対難易度dを決定部704に出力して図9に示す処理を終了する。ステップS302~S305では、変数iを1からCまで変化させて相対難易度を算出するので、ステップS306において出力される相対難易度dは、d(n、1)、d(n、2)、d(n、3)、・・・、d(n、C)である。 In the following step S304, the relative difficulty calculation unit 703 increments the variable i, i.e., increases the value of variable i by "1", and proceeds to step S305. In step S305, the relative difficulty calculation unit 703 determines whether the value of variable i exceeds the total number C of action labels. If the relative difficulty calculation unit 703 determines that the value of variable i exceeds the total number C of action labels, it proceeds to step S306, and if it determines that the value of variable i does not exceed the total number C of action labels, it returns to step S303. In step S306, the relative difficulty calculation unit 703 outputs the relative difficulty d calculated in step S303 up to this point to the determination unit 704, and ends the processing shown in FIG. 9. In steps S302 to S305, the relative difficulty is calculated by changing the variable i from 1 to C, so the relative difficulty d output in step S306 is d(n,1), d(n,2), d(n,3), ..., d(n,C).

図10は、決定部704の動作を示すフローチャートである。決定部704は、まずステップS311において相対難易度算出部703が算出した相対難易度dを読み込む。続くステップS312では決定部704は、読み込んだ複数の相対難易度dの中から最大の値を有する相対難易度のカテゴリ番号を特定する。続くステップS313では決定部704は、ステップS312において特定したカテゴリ番号を副カテゴリの番号として出力する。続くステップS314では決定部704は、最大の相対難易度を出力して図10に示す処理を終了する。 Figure 10 is a flowchart showing the operation of the determination unit 704. First, in step S311, the determination unit 704 reads the relative difficulty d calculated by the relative difficulty calculation unit 703. In the following step S312, the determination unit 704 identifies the category number of the relative difficulty having the maximum value from the multiple relative difficulty levels d that have been read. In the following step S313, the determination unit 704 outputs the category number identified in step S312 as the number of the subcategory. In the following step S314, the determination unit 704 outputs the maximum relative difficulty and ends the processing shown in Figure 10.

図11は、学習用動画生成部107の動作を示すフローチャートである。以下では、学習用動画生成部107の動作の具体例を示す図12を参照しながら図11の処理を説明する。学習用動画生成部107は、まずステップS321において必要な情報を読み込む。本ステップにおいて読み込まれる情報は、主カテゴリおよび副カテゴリである。続くステップS322では学習用動画生成部107は、主カテゴリの動画をランダムに分割済動画群101から1つ選択する。ただし、これまでにステップS322を実行したことがある場合には本ステップの処理を省略し、前回と同じ主カテゴリの動画を選択してもよい。 Figure 11 is a flowchart showing the operation of the learning video generation unit 107. The processing of Figure 11 will be described below with reference to Figure 12, which shows a specific example of the operation of the learning video generation unit 107. The learning video generation unit 107 first reads the necessary information in step S321. The information read in this step is the main category and sub-category. In the following step S322, the learning video generation unit 107 randomly selects one video in the main category from the divided video group 101. However, if step S322 has been executed previously, the processing of this step may be omitted and a video in the same main category as the previous time may be selected.

続くステップS323では学習用動画生成部107は、副カテゴリの動画をランダムに分割済動画群101から1つ選択する。続くステップS323では学習用動画生成部107は、ステップS322とステップS323において選択した合計2つの動画を単純結合する。ここでいう単純結合とは、一方の動画の後ろに他方の動画の先頭をつなげて1つの動画とする処理である。図12を参照して具体的に説明する。 In the following step S323, the learning video generation unit 107 randomly selects one video in the sub-category from the divided video group 101. In the following step S323, the learning video generation unit 107 simply combines the two videos selected in steps S322 and S323. Simple combining here refers to the process of joining the beginning of one video to the end of the other video to create a single video. This will be explained in detail with reference to Figure 12.

図12における符号Vpは、ステップS322において選択される主カテゴリの動画を示している。符号Vsは、ステップS323において選択される副カテゴリの動画を示している。以下での説明のために、主カテゴリ動画Vpの長さをTp、副カテゴリ動画Vsの長さをTsと呼ぶ。ステップS324では、主カテゴリ動画Vpの後ろに副カテゴリ動画Vsを配置、または副カテゴリ動画Vsの後ろに主カテゴリ動画Vpを配置する。いずれの場合も、単純結合した動画の長さはTp+Tsである。主カテゴリ動画Vpと副カテゴリ動画Vsのいずれの後ろに他方を配置するかは、ランダムに決定する。 In Figure 12, the symbol Vp indicates the main category video selected in step S322. The symbol Vs indicates the sub-category video selected in step S323. For the sake of explanation below, the length of the main category video Vp is referred to as Tp, and the length of the sub-category video Vs is referred to as Ts. In step S324, the sub-category video Vs is placed after the main category video Vp, or the main category video Vp is placed after the sub-category video Vs. In either case, the length of the simply combined videos is Tp + Ts. Whether the main category video Vp or the sub-category video Vs is placed after the other is determined randomly.

続くステップS325では学習用動画生成部107は、切り替わりタイミングTwを特定する。切り替わりタイミングTwとは、単純結合動画Vcにおける主カテゴリ動画Vpと副カテゴリ動画Vsとが切り替わるタイミングである。切り替わりタイミングTwは、たとえば単純結合動画Vcの先頭からの時間で、または単純結合動画Vcの末尾からの時間で示すことができる。本実施の形態では、切り替わりタイミングTwは、単純結合動画Vcの先頭からの時間で示す。主カテゴリ動画Vpの後ろに副カテゴリ動画Vsを配置して単純結合動画Vcとした場合には、切り替わりタイミングTwは主カテゴリ動画Vpの長さであるTpである。副カテゴリ動画Vsの後ろに主カテゴリ動画Vpを配置して単純結合動画Vcとした場合には、切り替わりタイミングTwは副カテゴリ動画Vsの長さであるTsである。 In the following step S325, the learning video generation unit 107 identifies the switching timing Tw. The switching timing Tw is the timing at which the main category video Vp and the sub-category video Vs switch in the simply combined video Vc. The switching timing Tw can be indicated, for example, by the time from the beginning of the simply combined video Vc or the time from the end of the simply combined video Vc. In this embodiment, the switching timing Tw is indicated by the time from the beginning of the simply combined video Vc. When the sub-category video Vs is placed after the main category video Vp to form the simply combined video Vc, the switching timing Tw is Tp, which is the length of the main category video Vp. When the main category video Vp is placed after the sub-category video Vs to form the simply combined video Vc, the switching timing Tw is Ts, which is the length of the sub-category video Vs.

続くステップS326では学習用動画生成部107は、切り替わり前の動画の長さである前長さL1、および切り替わり後の動画の長さである後長さL2を決定する。前長さL1および後長さL2は、ランダムに決定してもよいし、オペレータが予め指定してもよい。また、前長さL1および後長さL2を直接決定または指定する代わりに、前長さL1と後長さL2との和、および前長さL1と後長さL2の比率を決定または指定してもよい。続くステップS326では学習用動画生成部107は、単純結合動画Vcにおける時刻”Tw-L1”から時刻”Tw+L2”までの動画を学習用動画として切り出して図11における処理を終了する。図12に示すように、学習用動画VTは長さがL1+L2であり、時刻L1において主カテゴリ動画Vpと副カテゴリ動画Vsとが切り替わる動画である。 In the following step S326, the learning video generation unit 107 determines a front length L1, which is the length of the video before the switch, and a back length L2, which is the length of the video after the switch. The front length L1 and back length L2 may be determined randomly or may be specified in advance by the operator. Furthermore, instead of directly determining or specifying the front length L1 and back length L2, the sum of the front length L1 and back length L2, or the ratio of the front length L1 to the back length L2, may be determined or specified. In the following step S326, the learning video generation unit 107 extracts the video from time "Tw-L1" to time "Tw+L2" in the simply combined video Vc as a learning video, and ends the processing in FIG. 11. As shown in FIG. 12, the learning video VT has a length of L1+L2, and is a video in which the main category video Vp and the sub-category video Vs switch at time L1.

以上説明した学習用動画生成部107の処理は、次のように要約できる。すなわち学習用動画生成部107は、主カテゴリ動画Vp、および主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画Vsの2つの動画を、一方の動画の末尾である結合点において結合し、結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成する。 The processing performed by the learning video generation unit 107 described above can be summarized as follows: The learning video generation unit 107 joins two videos, a main category video Vp and a sub-category video Vs, which is a video belonging to a sub-category different from the main category, at a joining point at the end of one of the videos, and then trims the video to include the joining point to generate a learning video.

図13は、性能評価部113の動作を示すフローチャートである。ステップS331では性能評価部113は、認識モデル108による予測結果110を読み込む。なお前述のように、性能評価部113はそれぞれの学習用動画VTについて主カテゴリの情報が予め与えられている。続くステップS332では性能評価部113は、変数iを1で初期化する。この変数iは動作カテゴリを示す変数であり、変数iの値を変更することにより動作ラベルAiが示す動作カテゴリが変更される。 Figure 13 is a flowchart showing the operation of the performance evaluation unit 113. In step S331, the performance evaluation unit 113 reads the prediction result 110 from the recognition model 108. As mentioned above, the performance evaluation unit 113 is given information on the main category for each training video VT in advance. In the following step S332, the performance evaluation unit 113 initializes a variable i to 1. This variable i indicates the action category, and changing the value of the variable i changes the action category indicated by the action label Ai.

続くステップS333では、性能評価部113は予測結果110を評価する。具体的には性能評価部113は、認識モデル108による予測が完了した全ての主カテゴリがAiである学習用動画VTに対して、予測結果110が動作ラベルAiと一致するか否かを判断する。続くステップS334では性能評価部113は、認識モデル108の動作ラベルAiに関する評価値ACCiを算出する。評価値ACCiは、0~1の値をとり、次の式2により算出される。 In the following step S333, the performance evaluation unit 113 evaluates the prediction result 110. Specifically, the performance evaluation unit 113 determines whether the prediction result 110 matches the action label Ai for the training video VT for which prediction by the recognition model 108 has completed and all main categories are Ai. In the following step S334, the performance evaluation unit 113 calculates an evaluation value ACCi for the action label Ai of the recognition model 108. The evaluation value ACCi takes a value between 0 and 1 and is calculated using the following equation 2.

ACCi = GOOD_VTi/ALL_VTi ・・・(式2) ACCi = GOOD_VTi/ALL_VTi (Formula 2)

ただし、GOOD_VTiは主カテゴリがAiである学習動画を認識モデル108が正しくカテゴリAiと判断できた数であり、ALL_VTiは主カテゴリがAiである学習動画の数である。続くステップS335では性能評価部113は、変数iをインクリメント、すなわち変数iの値を「1」だけ増加させてステップS336に進む。ステップS336では性能評価部113は、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えるか否かを判断する。性能評価部113は、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えると判断する場合はステップS337に進み、変数iの値が動作ラベルの総数Cを超えないと判断する場合はステップS333に戻る。ステップS337では性能評価部113は、ステップS334において算出した合計「C」個の評価値、すなわちACC1、ACC2、・・、ACCCを評価結果117として出力し、図13に示す処理を終了する。 where GOOD_VTi is the number of training videos whose main category is Ai that the recognition model 108 correctly determined to be category Ai, and ALL_VTi is the number of training videos whose main category is Ai. In the following step S335, the performance evaluation unit 113 increments the variable i, i.e., increases the value of the variable i by "1", and proceeds to step S336. In step S336, the performance evaluation unit 113 determines whether the value of the variable i exceeds the total number C of action labels. If the performance evaluation unit 113 determines that the value of the variable i exceeds the total number C of action labels, it proceeds to step S337, and if it determines that the value of the variable i does not exceed the total number C of action labels, it returns to step S333. In step S337, the performance evaluation unit 113 outputs the total "C" evaluation values calculated in step S334, i.e., ACC1, ACC2, ..., ACCC, as the evaluation result 117, and ends the processing shown in FIG. 13.

上述した第1の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)学習システム1は、行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および行動カテゴリに含まれ主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を、一方の動画の末尾である結合点において結合し、結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成する学習用動画生成部107と、学習用動画を用いて、入力される学習用動画に対して主カテゴリを出力する認識モデル108の学習を行う学習部114と、認識モデル108による予測結果110を評価して評価結果117を生成する性能評価部113と、を備える。副カテゴリは、行動カテゴリにおける主カテゴリおよび副カテゴリの危険度、および評価結果117に基づき選択される。そのため、トリミングが不十分な動画であってもリスクが高い行動を認識できる認識モデル108を提供できる。
According to the first embodiment described above, the following advantageous effects can be obtained.
(1) The learning system 1 includes a learning video generation unit 107 that generates a learning video by joining two videos, a main category video that is a video belonging to a main category included in an action category, and a secondary category video that is a video belonging to a secondary category that is included in an action category but different from the main category, at a joining point that is the end of one of the videos and trimming the video to include the joining point; a learning unit 114 that uses the learning video to train a recognition model 108 that outputs a main category for an input learning video; and a performance evaluation unit 113 that evaluates a prediction result 110 by the recognition model 108 and generates an evaluation result 117. The secondary category is selected based on the risk levels of the main category and secondary category in the action category and the evaluation result 117. Therefore, it is possible to provide a recognition model 108 that can recognize high-risk behavior even in videos that are insufficiently trimmed.

(2)学習システム1は、認識モデル108が決定された主カテゴリに対して誤って判断することが最も多い行動カテゴリを副カテゴリとして決定する副カテゴリ決定部106を備える。そのため、認識モデル10の精度を向上できる。 (2) The learning system 1 includes a subcategory determination unit 106 that determines, as a subcategory, the behavioral category that is most often mistakenly determined by the recognition model 108 for the determined main category. This improves the accuracy of the recognition model 10.

(3)学習システム1は、行動カテゴリにおけるリスクが高いほど高い頻度で行動カテゴリを主カテゴリに決定する主カテゴリ決定部103を備える。そのため、認識モデル108によるリスクが高い行動カテゴリの誤りを減らすことができる。 (3) The learning system 1 is equipped with a main category determination unit 103 that determines an activity category as a main category more frequently the higher the risk in the activity category. This reduces errors in high-risk activity categories made by the recognition model 108.

(4)副カテゴリ決定部106は、式1に示したように、行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスクを示すリスク情報104および、評価結果117に基づき副カテゴリを決定する。 (4) The subcategory determination unit 106 determines the subcategory based on the risk information 104 indicating the risk of each category included in the behavior category and the evaluation result 117, as shown in Equation 1.

(5)学習システム1は、過去の統計に基づきリスク情報104を算出するリスク情報生成部118を備える。そのため、ユーザが手動でリスク情報104を生成しなくてもよい。 (5) The learning system 1 includes a risk information generation unit 118 that calculates risk information 104 based on past statistics. Therefore, the user does not need to manually generate risk information 104.

(6)副カテゴリ決定部106は、リスク情報104、評価結果117、および変数γで表される比率パラメータ105に基づき副カテゴリを決定する。比率パラメータ105は、式1に示すようにリスク情報104と、評価結果117とが副カテゴリの決定に与える影響の比率を決定する。そのため、比率パラメータ105の値を適切に設定することでリスクと評価のバランスをとることができる。 (6) The subcategory determination unit 106 determines a subcategory based on the risk information 104, the evaluation result 117, and a ratio parameter 105 represented by the variable γ. The ratio parameter 105 determines the ratio of the influence that the risk information 104 and the evaluation result 117 have on determining the subcategory, as shown in Equation 1. Therefore, by appropriately setting the value of the ratio parameter 105, it is possible to achieve a balance between risk and evaluation.

(7)性能評価部113は、所定のバッチ数ごとに認識モデル108の性能を評価する。 (7) The performance evaluation unit 113 evaluates the performance of the recognition model 108 for each predetermined number of batches.

(8)認識モデル108の学習方法は、入力される動画に対応するカテゴリを出力する認識モデル108の学習方法であって、行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および行動カテゴリに含まれ主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を結合点において結合し、結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成することと、学習用動画を用いて、入力される学習用動画に対して主カテゴリを出力するように認識モデル108の学習を行うことと、認識モデル108による予測結果110を評価して評価結果117を生成することと、を含み、副カテゴリは、行動カテゴリにおける主カテゴリおよび副カテゴリの危険度、および評価結果117に基づき選択される。 (8) The training method of the recognition model 108 is a training method of the recognition model 108 that outputs a category corresponding to an input video, and includes: combining two videos, a main category video that is a video belonging to a main category included in an action category, and a sub-category video that is a video belonging to a sub-category that is included in an action category and different from the main category, at a connection point, and trimming the videos to include the connection point to generate a training video; using the training video, training the recognition model 108 to output a main category for the input training video; and evaluating the prediction result 110 by the recognition model 108 to generate an evaluation result 117, where the sub-category is selected based on the risk levels of the main category and sub-category in the action category and the evaluation result 117.

―第2の実施の形態―
図14~図15を参照して、学習システムの第2の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、学習用動画生成部の処理が第1の実施の形態と異なる。
- Second embodiment -
A second embodiment of the learning system will be described with reference to Figures 14 and 15. In the following description, the same components as in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and differences will be mainly described. Points that are not specifically described are the same as in the first embodiment. In this embodiment, the main difference from the first embodiment is the processing of the learning video generation unit.

図14は、第2の実施の形態における学習システム1Aの構成図である。学習システム1Aは、第1の実施の形態における学習用動画生成部107の代わりに学習用動画生成部107Aを備える。第2の実施の形態では、学習用動画生成部107Aの動作のみが第1の実施の形態と異なる。 Figure 14 is a configuration diagram of a learning system 1A in the second embodiment. Learning system 1A includes a learning video generation unit 107A instead of the learning video generation unit 107 in the first embodiment. In the second embodiment, only the operation of the learning video generation unit 107A differs from the first embodiment.

図15は、第2の実施の形態における学習用動画生成部107Aの動作を示すフローチャートである。図15は、図11と比較するとステップS323とステップS324の間にステップS323AおよびステップS323Bが追加されている点が異なる。以下では図15における図11との相違点を説明する。特に説明しない点は第1の実施の形態と同様である。 Figure 15 is a flowchart showing the operation of the learning video generation unit 107A in the second embodiment. Figure 15 differs from Figure 11 in that steps S323A and S323B have been added between steps S323 and S324. The differences between Figure 15 and Figure 11 are explained below. Points not specifically explained are the same as those in the first embodiment.

ステップS323Aでは学習用動画生成部107Aは、主カテゴリと副カテゴリとの相対難易度dが所定の閾値よりも大きいか否かを判断する。この相対難易度は相対難易度算出部703により算出される。学習用動画生成部107Aは、相対難易度dが所定の閾値THREよりも大きいと判断する場合にはステップS324に進み第1の実施の形態と同様の処理を行う。学習用動画生成部107Aは、相対難易度dが所定の閾値THRE以下であると判断する場合にはステップS323Bに進む。ステップS323Bでは学習用動画生成部107Aは、ステップS322において選択した主カテゴリの動画そのものを学習用動画として出力し、図15に示す処理を終了する。 In step S323A, the learning video generation unit 107A determines whether the relative difficulty d between the main category and the sub-category is greater than a predetermined threshold. This relative difficulty is calculated by the relative difficulty calculation unit 703. If the learning video generation unit 107A determines that the relative difficulty d is greater than the predetermined threshold THRE, it proceeds to step S324 and performs the same processing as in the first embodiment. If the learning video generation unit 107A determines that the relative difficulty d is equal to or less than the predetermined threshold THRE, it proceeds to step S323B. In step S323B, the learning video generation unit 107A outputs the video of the main category selected in step S322 as the learning video, and ends the processing shown in FIG. 15.

閾値THREの値を大きくすることで、学習に要する演算量および時間を抑制できる。しかし、閾値THREの値が大きすぎる場合には、複数のカテゴリの動画を組みわせた学習用動画が少なくなりすぎて、不完全なトリミングに対する認識モデル108のロバスト性が低下する。そのためオペレータは閾値THREの値を慎重に設定する必要がある。 By increasing the value of the threshold THRE, the amount of calculation and time required for learning can be reduced. However, if the threshold THRE value is too large, there will be too few training videos that combine videos from multiple categories, reducing the robustness of the recognition model 108 against imperfect trimming. Therefore, the operator must carefully set the threshold THRE value.

上述した第2の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(9)学習用動画生成部107は、認識モデル108の認識性能において、主カテゴリの学習用動画を副カテゴリとして判断する割合が所定の閾値よりも高い場合、すなわち図15のS323Aにおいて肯定判断される場合に学習用動画を生成する。そのため、認識モデル108の性能が十分な場合には学習用動画の生成を省略することで処理負荷を軽減できる。
According to the second embodiment described above, the following effects can be obtained.
(9) The learning video generation unit 107 generates learning videos when the rate at which learning videos of the main category are determined to be sub-categories is higher than a predetermined threshold in the recognition performance of the recognition model 108, i.e., when a positive judgment is made in S323A of Fig. 15. Therefore, when the performance of the recognition model 108 is sufficient, the processing load can be reduced by omitting the generation of learning videos.

―第3の実施の形態―
図16~図18を参照して、学習システムの第3の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、主カテゴリ決定部の動作が第1の実施の形態と異なる。
-Third embodiment-
A third embodiment of a learning system will be described with reference to Figures 16 to 18. In the following description, the same components as in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and differences will be mainly described. Points that are not specifically described are the same as in the first embodiment. In this embodiment, the main difference from the first embodiment is the operation of the main category determination unit.

リスクのある行動はデータの制限によりモデルが学習するのがより困難であるため、学習中、リスクが高い動作ラベルの動画は、リスクが低い動作ラベルの動画よりも頻繁にサンプリングされるようにする。リスクのある行動をより頻繁に学習することで、認識モデル108がリスクの大小にかかわらずバランスよく学習することができる。また、危険なカテゴリに対する不十分なトリミングに対してより頑健になるため望ましいことである。 During training, videos with high-risk action labels are sampled more frequently than videos with low-risk action labels, because risky actions are more difficult for the model to learn due to data limitations. Training risky actions more frequently allows the recognition model 108 to learn risky actions in a balanced manner, regardless of whether they are high or low risk. This is also desirable because it makes the model more robust to insufficient trimming of risky categories.

図16は、第3の実施の形態における学習システム1Bの構成図である。本実施の形態では、主カテゴリ決定部103Aの動作が第1の実施の形態と異なる。また、リスク情報104が副カテゴリ決定部106だけでなく主カテゴリ決定部103Aにも提供される。主カテゴリ決定部103Aは、動作ラベル群102だけでなく、リスク情報104および注視パラメータ1801も読み込む。 Figure 16 is a configuration diagram of a learning system 1B in the third embodiment. In this embodiment, the operation of the main category determination unit 103A differs from that in the first embodiment. In addition, risk information 104 is provided not only to the subcategory determination unit 106 but also to the main category determination unit 103A. The main category determination unit 103A reads not only the action label group 102, but also the risk information 104 and gaze parameters 1801.

図17は第3の実施の形態における主カテゴリ決定部103Aの動作を示すフローチャートである。まず主カテゴリ決定部103Aは、ステップS351において必要な情報を読み込む。続くステップS352では主カテゴリ決定部103Aは、動作ラベル群102を用いて各カテゴリの動画頻度fiを算出する。動画頻度fiとは、カテゴリAiの動画が分割済動画群101に含まれる比率であり、カテゴリAiの動画の数を分割済動画群101に含まれる動画の総数で除した値である。 Figure 17 is a flowchart showing the operation of the main category determination unit 103A in the third embodiment. First, the main category determination unit 103A reads the necessary information in step S351. In the following step S352, the main category determination unit 103A calculates the video frequency fi for each category using the action label group 102. The video frequency fi is the ratio of videos in category Ai included in the segmented video group 101, and is the value obtained by dividing the number of videos in category Ai by the total number of videos included in the segmented video group 101.

具体的には主カテゴリ決定部103Aは、カテゴリA1の動画の数を分割済動画群101に含まれる動画の総数で除した値であるf1、カテゴリA2の動画の数を分割済動画群101に含まれる動画の総数で除した値であるf2、・・などを全てのカテゴリに対して算出する。続くステップS353では主カテゴリ決定部103Aは、各カテゴリのサンプリング指数SIiを算出する。サンプリング指数SIiは次の式3により求められる。 Specifically, the main category determination unit 103A calculates f1, which is the value obtained by dividing the number of videos in category A1 by the total number of videos included in the segmented video group 101, f2, which is the value obtained by dividing the number of videos in category A2 by the total number of videos included in the segmented video group 101, and so on, for all categories. In the following step S353, the main category determination unit 103A calculates the sampling index SIi for each category. The sampling index SIi is calculated using the following equation 3.

SIi = POW(Ri、λ)*POW(1/fi、1-λ) ・・・(式3) SIi = POW (Ri, λ) * POW (1/fi, 1-λ) ... (Formula 3)

ただし、式3におけるRiはカテゴリAiのリスク指数、λは注視パラメータ1801、fiはカテゴリAiの動画頻度fiである。続くステップS354では主カテゴリ決定部103Aは、各カテゴリのサンプリング指数SIiの総和である指数総和SI_SUMを算出する。指数総和SI_SUMは全てのカテゴリにおけるサンプリング指数SIiの総和なので次の式4により算出できる。 In Equation 3, Ri is the risk index for category Ai, λ is the gaze parameter 1801, and fi is the video frequency fi for category Ai. In the following step S354, the main category determination unit 103A calculates the index sum SI_SUM, which is the sum of the sampling indices SIi for each category. Since the index sum SI_SUM is the sum of the sampling indices SIi for all categories, it can be calculated using the following Equation 4.

SI_SUM = SI1+SI2+・・・+SIC ・・・(式4) SI_SUM = SI1+SI2+...+SIC...(Formula 4)

続くステップS355では主カテゴリ決定部103Aは、各カテゴリの正規化サンプリング指数NSIiを算出する。正規化サンプリング指数NIiは、それぞれのサンプリング指数SIiを指数総和SI_SUMで除した値であり、次の式5により算出できる。 In the following step S355, the main category determination unit 103A calculates the normalized sampling index NSIi for each category. The normalized sampling index NIi is the value obtained by dividing each sampling index SIi by the sum of the indices SI_SUM, and can be calculated using the following equation 5:

NSIi = SIi/SI_SUM ・・・(式5) NSIi = SIi/SI_SUM (Formula 5)

続くステップS356では主カテゴリ決定部103Aは、ステップS355において算出した正規化サンプリング指数に基づき主カテゴリを決定し、図17に示す処理を終了する。 In the following step S356, the main category determination unit 103A determines the main category based on the normalized sampling index calculated in step S355, and then ends the processing shown in Figure 17.

上述した第3の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(10)主カテゴリ決定部103Aは、行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスク、主カテゴリ動画の母集団である分割済動画群101における行動カテゴリの各カテゴリの存在頻度、および注視パラメータ1801である変数λに基づき主カテゴリを決定する。注視パラメータ1801は、行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスクと、分割済動画群101における行動カテゴリの各カテゴリの存在頻度とが主カテゴリの決定に与える影響の比率を決定する。そのため、各カテゴリのリスクを考慮して主カテゴリを決定できる。
According to the above-described third embodiment, the following effects can be obtained.
(10) The main category determination unit 103A determines the main category based on the risk of each category included in the behavior category, the frequency of existence of each behavior category in the divided moving image group 101, which is the population of main category moving images, and the variable λ, which is the gaze parameter 1801. The gaze parameter 1801 determines the ratio of the influence on the determination of the main category of the risk of each category included in the behavior category and the frequency of existence of each behavior category in the divided moving image group 101. Therefore, the main category can be determined taking into account the risk of each category.

(第3の実施の形態の変形例)
第3の実施の形態では、式3においてλで表される注視パラメータ1801は、単一の値であった。しかし注視パラメータ1801はカテゴリごとに異なる値が設定されてもよい。
(Modification of the third embodiment)
In the third embodiment, the gaze parameter 1801 represented by λ in Equation 3 is a single value. However, the gaze parameter 1801 may be set to a different value for each category.

図18は、本変形例における注視パラメータ1801を示す図である。この図に示すように、本変形例ではカテゴリごとに注視パラメータ1801の値が設定される。 Figure 18 shows the gaze parameters 1801 in this modified example. As shown in this figure, in this modified example, the value of the gaze parameters 1801 is set for each category.

本変形例では次の作用効果が得られる。
(11)図18に示すように、注視パラメータ1801は行動カテゴリに含まれるカテゴリごとに設定される。そのため、カテゴリごとに最適な注視パラメータ1801の値を設定できる。
This modified example provides the following advantages.
(11) As shown in Fig. 18, the gaze parameter 1801 is set for each category included in the behavior category, so that the optimum value of the gaze parameter 1801 can be set for each category.

―第4の実施の形態―
図19を参照して、学習システムの第4の実施の形態を説明する。以下の説明では、第1の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第1の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、評価用の動画を備える点で、第1の実施の形態と異なる。
-Fourth embodiment-
A fourth embodiment of the learning system will be described with reference to Figure 19. In the following description, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and differences will be mainly described. Points that are not specifically described are the same as those in the first embodiment. This embodiment differs from the first embodiment mainly in that it includes a video for evaluation.

図19は、第4の実施の形態における学習システム1Cの構成図である。学習システム1Cは、第1の実施の形態における構成に加えて、評価用動画群2201と、評価用ラベル群2202と、認識モデル2203と、評価用予測結果2204とを有する。第1の実施の形態では、性能評価部113は認識モデル108が出力する予測結果110を用いて評価結果117を生成したが、本実施の形態では評価用予測結果2204を用いて評価結果117を生成する。評価用動画群2201は、あらかじめ作成された複合動画である。評価用動画群2201は複合動画の集合体であればよく特に限定はされないが、学習用動画生成部107が作成して認識モデル108に入力する学習用動画の集合体と完全同一になることのみ許容されない。評価用ラベル群2202は、評価用動画群2201に含まれる各動画の主カテゴリの動作ラベルである。 Figure 19 is a configuration diagram of a learning system 1C in the fourth embodiment. In addition to the configuration in the first embodiment, the learning system 1C has an evaluation video group 2201, an evaluation label group 2202, a recognition model 2203, and an evaluation prediction result 2204. In the first embodiment, the performance evaluation unit 113 generated the evaluation result 117 using the prediction result 110 output by the recognition model 108, but in this embodiment, the evaluation result 117 is generated using the evaluation prediction result 2204. The evaluation video group 2201 is a composite video created in advance. The evaluation video group 2201 is not particularly limited as long as it is a collection of composite videos, but it is not allowed to be completely identical to the collection of training videos created by the training video generation unit 107 and input to the recognition model 108. The evaluation label group 2202 is the action label of the main category of each video included in the evaluation video group 2201.

本実施の形態では、認識モデル108の生成に利用する学習用動画と、評価用動画群2201に含まれる動画とが異なるので、モデルの生成に用いた動画とは異なる動画を用いてモデルを評価できる。 In this embodiment, the training videos used to generate the recognition model 108 are different from the videos included in the evaluation video group 2201, so the model can be evaluated using videos different from the videos used to generate the model.

上述した第4の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(12)性能評価部113は、認識モデル108が学習に用いた学習用動画とは異なる動画、すなわち評価用動画群2201に含まれる動画を入力として得られた評価用予測結果2204を評価する。そのため、過学習を防止できる。
According to the above-described fourth embodiment, the following advantageous effects can be obtained.
(12) The performance evaluation unit 113 evaluates the evaluation prediction result 2204 obtained by inputting a video different from the training video used for training the recognition model 108, i.e., a video included in the evaluation video group 2201. This prevents overlearning.

(GUI)
図20を参照して、上述した第1~第4の実施の形態に関するGUI(Graphical User Interface)を説明する。図20は、GUIの初期状態を示している。機械学習処理を開始するためには、必要な情報をGUIに入力する必要がある。機械学習処理の開始に必要な情報は、5つのパートに分けることができる。第1に基本情報、第2にリスク値、第3にカテゴリ決定方法、第4に主カテゴリ動画の決定方法、第5に評価頻度である。GUIはこの5つの部分について順次入力を受け付ける。
(GUI)
A GUI (Graphical User Interface) for the first to fourth embodiments will be described with reference to FIG. 20. FIG. 20 shows the initial state of the GUI. To start the machine learning process, necessary information must be entered into the GUI. The information required to start the machine learning process can be divided into five parts: first, basic information; second, risk value; third, category determination method; fourth, main category video determination method; and fifth, rating frequency. The GUI accepts input for these five parts in sequence.

最初に入力するのは基本情報2301であり、エポック数2302、学習データの格納場所2303、検証データの格納場所2304である。エポック数2302には、認識モデル108の繰り返し学習の停止点が規定され。符号2303と2304には、それぞれのデータセットにアクセス可能な場所が入力される。2番目のリスク値の設定は、マニュアル入力2401と自動計算2402の2つの選択がある。マニュアル入力2401が選択された場合には、手動入力用のダイアログボックスが表示される。また、自動計算2402が選択された場合には自動計算に用いるデータの入力欄、たとえば統計情報119の格納場所の入力を促すダイアログが表示される。 The first information to be entered is basic information 2301, including the number of epochs 2302, the storage location of training data 2303, and the storage location of validation data 2304. The number of epochs 2302 specifies the stopping point for repeated training of the recognition model 108. The locations where the respective data sets can be accessed are entered in 2303 and 2304. The second setting, the risk value, has two options: manual input 2401 and automatic calculation 2402. If manual input 2401 is selected, a dialog box for manual input is displayed. If automatic calculation 2402 is selected, a dialog box is displayed prompting the user to enter an input field for data to be used for automatic calculation, for example, the storage location of statistical information 119.

3番目のカテゴリ決定方法では、ランダム2501、頻度基準2502、およびリスク基準2503のいずれかが選択される。ランダム2501が選択された場合には、主カテゴリ決定部103は第1の動作である正頻度決定を行う。頻度基準2502が選択された場合には、主カテゴリ決定部103は第2の動作である逆頻度決定を行う。リスク基準2503が選択された場合には、変数λで表される注視パラメータ1801の値を設定するダイアログが表示される。このダイアログでは数値の入力を受け付けてもよいし、値を設定するためのスライダーが表示されてもよい。注視パラメータ1801の値が設定されると、主カテゴリ決定部103は第3の実施の形態の手法で主カテゴリを決定する。 In the third category determination method, one of random 2501, frequency criterion 2502, and risk criterion 2503 is selected. If random 2501 is selected, the main category determination unit 103 performs the first operation, positive frequency determination. If frequency criterion 2502 is selected, the main category determination unit 103 performs the second operation, inverse frequency determination. If risk criterion 2503 is selected, a dialog box for setting the value of the gaze parameter 1801, represented by the variable λ, is displayed. This dialog box may accept numerical input, or may display a slider for setting the value. Once the value of the gaze parameter 1801 is set, the main category determination unit 103 determines the main category using the method of the third embodiment.

4番目の主カテゴリ動画の決定では、通常2601および選択的2602のいずれかが選択される。通常2601が選択された場合には、変数γで表される比率パラメータ105の値を設定するダイアログが表示される。このダイアログでは数値の入力を受け付けてもよいし、値を設定するためのスライダーが表示されてもよい。また、図12に示したL1やL2の値の入力を受け付けてもよい。選択的2602が選択された場合には、変数γで表される比率パラメータ105の値、L1やL2の値、および閾値THREの値を設定するダイアログが表示される。 When determining the fourth main category video, either normal 2601 or selective 2602 can be selected. If normal 2601 is selected, a dialog is displayed for setting the value of the ratio parameter 105 represented by the variable γ. This dialog may accept numerical input, or may display a slider for setting the value. It may also accept input of the values of L1 and L2 shown in Figure 12. If selective 2602 is selected, a dialog is displayed for setting the value of the ratio parameter 105 represented by the variable γ, the values of L1 and L2, and the threshold value THRE.

5番目の評価頻度決定では、エポック2701およびバッチ2702のいずれかが選択される。さらに、回数2703も入力される。図20に示す例では、エポック2701が選択され、回数2703には「1」が入力されているので、1エポックごとに性能評価部113による評価、すなわち評価結果117の出力が行われる。これら5つの項目すべてが入力されると、認識モデル108の学習が開始される。 In the fifth evaluation frequency determination, either epoch 2701 or batch 2702 is selected. In addition, count 2703 is also input. In the example shown in Figure 20, epoch 2701 is selected and "1" is input as count 2703, so evaluation by the performance evaluation unit 113 is performed for each epoch, i.e., evaluation result 117 is output. Once all five items have been input, learning of the recognition model 108 begins.

(作業者動作認識システム)
図21を参照して、上述した第1~第4の実施の形態において生成された認識モデル108を利用する作業者動作認識システムを説明する。図21は、作業者動作認識システム3000の構成図である。作業者動作認識システム3000は、動画取得部3001と、作業者を検出する検出器3002と、作業者を追跡する追跡器3003と、検出器3002および追跡器3003を用いて作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器3004と、認識モデル108と、出力部3005と、を備える。
(Worker motion recognition system)
A worker action recognition system that uses the recognition model 108 generated in the first to fourth embodiments described above will be described with reference to Fig. 21. Fig. 21 is a configuration diagram of a worker action recognition system 3000. The worker action recognition system 3000 includes a video acquisition unit 3001, a detector 3002 that detects a worker, a tracker 3003 that tracks the worker, an extractor 3004 that uses the detector 3002 and the tracker 3003 to extract a candidate area where the worker is present, the recognition model 108, and an output unit 3005.

動画取得部3001は、撮影済みの動画ファイルを取得する通信インタフェースや記憶媒体読み取り装置でもよいし、撮像素子を含む動画撮影装置、たとえばWebカメラでもよい。検出器3002、追跡器3003、および抽出器3004は、公知の構成を利用でき、たとえば図8に示した演算装置40のようにCPU41、ROM42、およびRAM43により実現される。出力部3005は、通信インタフェース、液晶ディスプレイなどの映像出力装置、または映像出力装置に映像信号を出力するディスプレイアダプタである。 The video acquisition unit 3001 may be a communications interface or storage medium reader that acquires captured video files, or a video capture device that includes an image sensor, such as a web camera. The detector 3002, tracker 3003, and extractor 3004 can use known configurations, and are realized, for example, by a CPU 41, ROM 42, and RAM 43, as in the computing device 40 shown in Figure 8. The output unit 3005 is a communications interface, a video output device such as an LCD display, or a display adapter that outputs a video signal to a video output device.

動画取得部3001が取得した動画は検出器3002に送信される。検出器3002は、入力された動画から作業者、すなわち人間を検出してその位置情報を追跡器3003に出力する。追跡器3003は、検出器3002から出力された位置情報を初期値として利用し、動画における作業者の位置を追跡する。抽出器3004は、検出器3002の出力および追跡器3003が追跡する作業者の位置を用いて、動画の空間領域を切り出して認識モデル108に出力する。認識モデル108は、抽出器3004が切り出した動画の空間領域を対象として認識処理を行い、行動カテゴリを出力する。出力部3005は、認識モデル108が出力する行動カテゴリの情報を出力する。 The video acquired by the video acquisition unit 3001 is sent to the detector 3002. The detector 3002 detects a worker, i.e., a human, from the input video and outputs the position information to the tracker 3003. The tracker 3003 uses the position information output from the detector 3002 as an initial value to track the position of the worker in the video. The extractor 3004 uses the output of the detector 3002 and the position of the worker tracked by the tracker 3003 to extract a spatial region of the video and output it to the recognition model 108. The recognition model 108 performs recognition processing on the spatial region of the video extracted by the extractor 3004 and outputs an action category. The output unit 3005 outputs the action category information output by the recognition model 108.

なお検出器3002および追跡器3003は、作業者の全身を検出および追跡する代わりに、作業者の手だけを検出および追跡してもよい。この場合には、抽出器3004は追跡された手の位置に基づき作業者の全身を含む領域を抽出する。すなわちこの場合でも抽出器3004の出力は変化しない。 Note that detector 3002 and tracker 3003 may detect and track only the worker's hands, instead of detecting and tracking the worker's entire body. In this case, extractor 3004 extracts an area including the worker's entire body based on the position of the tracked hands. In other words, even in this case, the output of extractor 3004 does not change.

以上説明した作業者動作認識システム3000は、次の作用効果を奏する。
(13)作業者動作認識システム3000は、学習システム1により生成された認識モデル108と、作業者を検出する検出器3002と、作業者を追跡する追跡器3003と、検出器3002および追跡器3003を用いて作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器3004と、を備える。認識モデル108は、候補領域の映像を入力とする。そのため作業者動作認識システム3000は、リスクが高い行動を認識できる。
The worker action recognition system 3000 described above has the following advantages.
(13) The worker action recognition system 3000 includes the recognition model 108 generated by the learning system 1, a detector 3002 that detects a worker, a tracker 3003 that tracks the worker, and an extractor 3004 that extracts a candidate area where the worker is present using the detector 3002 and the tracker 3003. The recognition model 108 receives an image of the candidate area. Therefore, the worker action recognition system 3000 can recognize high-risk behavior.

上述した各実施の形態および変形例において、機能ブロックの構成は一例に過ぎない。別々の機能ブロックとして示したいくつかの機能構成を一体に構成してもよいし、1つの機能ブロック図で表した構成を2以上の機能に分割してもよい。また各機能ブロックが有する機能の一部を他の機能ブロックが備える構成としてもよい。 In each of the above-described embodiments and variations, the functional block configurations are merely examples. Several functional configurations shown as separate functional blocks may be configured together, or a configuration shown in a single functional block diagram may be divided into two or more functions. Furthermore, some of the functions of each functional block may be provided by other functional blocks.

上述した各実施の形態および変形例において、プログラムは不図示のROM42に格納されるとしたが、プログラムは不図示の不揮発性記憶装置に格納されていてもよい。また、演算装置40が不図示の入出力インタフェースを備え、必要なときに入出力インタフェースと演算装置40が利用可能な媒体を介して、他の装置からプログラムが読み込まれてもよい。ここで媒体とは、例えば入出力インタフェースに着脱可能な記憶媒体、または通信媒体、すなわち有線、無線、光などのネットワーク、または当該ネットワークを伝搬する搬送波やディジタル信号、を指す。また、プログラムにより実現される機能の一部または全部がハードウエア回路やFPGAにより実現されてもよい。 In the above-described embodiments and variations, the program is stored in ROM 42 (not shown), but the program may also be stored in a non-volatile storage device (not shown). Furthermore, the arithmetic device 40 may be equipped with an input/output interface (not shown), and the program may be loaded from another device when necessary via the input/output interface and a medium available to the arithmetic device 40. Here, the medium refers to, for example, a storage medium that is detachable from the input/output interface, or a communication medium, i.e., a wired, wireless, optical, or other network, or a carrier wave or digital signal that propagates through such a network. Furthermore, some or all of the functions realized by the program may be realized by a hardware circuit or FPGA.

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The above-described embodiments and variations may be combined with each other. While various embodiments and variations have been described above, the present invention is not limited to these. Other embodiments conceivable within the technical scope of the present invention are also included within the scope of the present invention.

1、1A、1B、1C:学習システム
101 :分割済動画群
102 :動作ラベル群
103、103A :主カテゴリ決定部
104 :リスク情報
106 :副カテゴリ決定部
107、107A :学習用動画生成部
108 :認識モデル
113 :性能評価部
114 :学習部
117 :評価結果
118 :リスク情報生成部
119 :統計情報
703 :相対難易度算出部
1, 1A, 1B, 1C: Learning system 101: Divided video group 102: Action label group 103, 103A: Main category determination unit 104: Risk information 106: Subcategory determination unit 107, 107A: Learning video generation unit 108: Recognition model 113: Performance evaluation unit 114: Learning unit 117: Evaluation result 118: Risk information generation unit 119: Statistical information 703: Relative difficulty calculation unit

Claims (14)

行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および前記行動カテゴリに含まれ前記主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を結合点において結合し、前記結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成する学習用動画生成部と、
前記学習用動画を用いて、入力される前記学習用動画に対して前記主カテゴリを出力する認識モデルの学習を行う学習部と、
前記認識モデルによる予測結果を評価して評価結果を生成する性能評価部と、を備え、
前記副カテゴリは、前記行動カテゴリにおける前記主カテゴリおよび前記副カテゴリの危険度、および前記評価結果に基づき選択される、学習システム。
a learning video generation unit that combines two videos, a main category video that is a video that belongs to a main category included in a behavior category, and a sub-category video that is a video that is a video that is included in the behavior category and belongs to a sub-category that is different from the main category, at a connection point, and trims the videos to include the connection point, thereby generating a learning video;
a learning unit that uses the learning video to learn a recognition model that outputs the main category for the input learning video;
a performance evaluation unit that evaluates a prediction result by the recognition model and generates an evaluation result;
The sub-category is selected based on the risk levels of the main category and the sub-category in the behavior category and the evaluation results.
請求項1に記載の学習システムにおいて、
前記認識モデルが、決定された前記主カテゴリに対して誤って判断することが最も多い前記行動カテゴリを前記副カテゴリとして決定する副カテゴリ決定部をさらに備える学習システム。
2. The learning system according to claim 1,
The learning system further comprises a subcategory determination unit that determines, as the subcategory, the behavior category that the recognition model most often erroneously determines as the determined main category.
請求項1に記載の学習システムにおいて、
前記学習用動画生成部は、前記認識モデルの認識性能において、前記主カテゴリの前記学習用動画を前記副カテゴリとして判断する割合が所定の閾値よりも高い場合に前記学習用動画を生成する学習システム。
2. The learning system according to claim 1,
The learning system wherein the learning video generation unit generates the learning videos when the recognition performance of the recognition model determines that the learning videos of the main category are the sub-category at a rate higher than a predetermined threshold.
請求項1に記載の学習システムにおいて、
前記行動カテゴリにおけるリスクが高いほど高い頻度で前記行動カテゴリを主カテゴリに決定する主カテゴリ決定部をさらに備える学習システム。
2. The learning system according to claim 1,
The learning system further comprises a main category determination unit that determines the behavior category as a main category with a higher frequency as the risk in the behavior category increases.
請求項2に記載の学習システムにおいて、
前記副カテゴリ決定部は、前記行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスクを示すリスク情報および、前記評価結果に基づき前記副カテゴリを決定する学習システム。
3. The learning system according to claim 2,
The subcategory determination unit is a learning system that determines the subcategory based on risk information indicating the risk of each category included in the behavior category and the evaluation result.
請求項4に記載の学習システムにおいて、
前記主カテゴリ決定部は、前記行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスク、前記主カテゴリ動画の母集団である分割済動画群における前記行動カテゴリの各カテゴリの存在頻度、および注視パラメータに基づき前記主カテゴリを決定し、
前記注視パラメータは、前記行動カテゴリに含まれる各カテゴリのリスクと、前記分割済動画群における前記行動カテゴリの各カテゴリの存在頻度とが前記主カテゴリの決定に与える影響の比率を決定する学習システム。
5. The learning system according to claim 4,
the main category determination unit determines the main category based on a risk of each category included in the behavior category, a frequency of existence of each category of the behavior category in a divided video group that is a population of the main category videos, and a gaze parameter;
A learning system in which the attention parameter determines the ratio of the influence that the risk of each category included in the behavioral category and the frequency of occurrence of each category of the behavioral category in the divided video group have on determining the main category.
請求項5に記載の学習システムにおいて、
過去の統計に基づき前記リスク情報を算出するリスク情報生成部をさらに備える学習システム。
6. The learning system according to claim 5,
The learning system further comprises a risk information generation unit that calculates the risk information based on past statistics.
請求項5に記載の学習システムにおいて、
前記副カテゴリ決定部は、前記リスク情報、前記評価結果、および比率パラメータに基づき前記副カテゴリを決定し、
前記比率パラメータは、前記リスク情報と、前記評価結果とが前記副カテゴリの決定に与える影響の比率を決定する学習システム。
6. The learning system according to claim 5,
the sub-category determination unit determines the sub-category based on the risk information, the evaluation result, and a ratio parameter;
A learning system in which the ratio parameter determines the ratio of influence that the risk information and the evaluation result have on determining the subcategory.
請求項1に記載の学習システムにおいて、
前記性能評価部は、前記認識モデルが学習に用いた前記学習用動画とは異なる動画を入力として得られた予測結果を評価する学習システム。
2. The learning system according to claim 1,
The performance evaluation unit is a learning system that evaluates prediction results obtained by inputting a video different from the learning video used for learning by the recognition model.
請求項1に記載の学習システムにおいて、
前記性能評価部は、所定のバッチ数ごとに前記認識モデルの性能を評価する学習システム。
2. The learning system according to claim 1,
The performance evaluation unit is a learning system that evaluates the performance of the recognition model for each predetermined number of batches.
請求項6に記載の学習システムにおいて、
前記注視パラメータは前記行動カテゴリに含まれるカテゴリごとに設定される学習システム。
7. The learning system according to claim 6,
A learning system in which the gaze parameters are set for each category included in the behavior category.
請求項1に記載の学習システムにより生成された認識モデルと、
作業者を検出する検出器と、
前記作業者を追跡する追跡器と、
前記検出器および前記追跡器を用いて前記作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器と、を備え、
前記認識モデルは、前記候補領域の映像を入力とする作業者動作認識システム。
A recognition model generated by the learning system according to claim 1;
a detector for detecting a worker;
a tracker for tracking the worker;
an extractor that extracts a candidate area where the worker is present using the detector and the tracker;
The recognition model is a worker action recognition system that inputs an image of the candidate area.
請求項1に記載の学習システムにより生成された認識モデルと、
作業者の手を検出する検出器と、
前記作業者の手を追跡する追跡器と、
前記検出器および前記追跡器を用いて前記作業者が存在する領域である候補領域を抽出する抽出器と、を備え、
前記認識モデルは、前記候補領域の映像を入力とする作業者動作認識システム。
A recognition model generated by the learning system according to claim 1;
a detector for detecting the worker's hand;
a tracker for tracking the worker's hand;
an extractor that extracts a candidate area where the worker is present using the detector and the tracker;
The recognition model is a worker action recognition system that inputs an image of the candidate area.
入力される動画に対応するカテゴリを出力する認識モデルの学習方法であって、
行動カテゴリに含まれる主カテゴリに属する動画である主カテゴリ動画、および前記行動カテゴリに含まれ前記主カテゴリとは異なる副カテゴリに属する動画である副カテゴリ動画の2つの動画を結合点において結合し、前記結合点を含むようにトリミングして学習用動画を生成することと、
前記学習用動画を用いて、入力される前記学習用動画に対して前記主カテゴリを出力するように前記認識モデルの学習を行うことと、
前記認識モデルによる予測結果を評価して評価結果を生成することと、を含み、
前記副カテゴリは、前記行動カテゴリにおける前記主カテゴリおよび前記副カテゴリの危険度、および前記評価結果に基づき選択される、認識モデルの学習方法。
A method for learning a recognition model that outputs a category corresponding to an input video,
A main category video is a video that belongs to a main category included in a behavior category, and a sub-category video is a video that belongs to a sub-category that is included in the behavior category and is different from the main category. Two videos are joined at a joining point, and the two videos are trimmed to include the joining point, thereby generating a learning video.
training the recognition model using the training video so as to output the main category for the input training video;
evaluating a prediction result by the recognition model to generate an evaluation result;
A method for learning a recognition model, wherein the sub-category is selected based on the risk levels of the main category and the sub-category in the behavior category and the evaluation result.
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