JP7830385B2 - Information processing program, information processing device, and information processing method - Google Patents
Information processing program, information processing device, and information processing methodInfo
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Description
本発明の実施形態は、情報処理プログラム、情報処理装置、および情報処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to an information processing program, an information processing device, and an information processing method.
1視点から撮影された画像データと各画素の奥行情報とから構成される複数の学習データからなる学習データセットからその関係性を学習し、1視点の画像データから各画素の奥行情報を推定する技術が提案されている。学習には、撮影センサによって撮影された画像データと、測距センサによって測距された画素ごとに奥行情報を規定した点群データと、の時間的要素および空間的要素の対応関係が正確となるように校正された学習データを用いる必要がある。そこで、校正パラメータを用いて学習データを校正する技術が開示されている。 A technique has been proposed to estimate the depth information of each pixel from image data from a single viewpoint by learning the relationship between multiple training datasets, each consisting of image data captured from a single viewpoint and depth information for each pixel. For training, it is necessary to use training data that has been calibrated so that the temporal and spatial correspondence between image data captured by a camera sensor and point cloud data with depth information defined for each pixel measured by a distance measuring sensor is accurate. Therefore, a technique for calibrating the training data using calibration parameters has been disclosed.
しかし、従来技術では、校正パラメータを用いても校正しきれない時間的空間的誤差を有する学習データについても校正パラメータを用いて校正し学習に用いており、学習精度が低下する場合があった。すなわち、従来技術では、高精度な学習に適した学習データの提供を支援することは困難であった。 However, conventional techniques used calibration parameters to correct and use training data that contained temporal and spatial errors that could not be fully corrected even with calibration parameters, which sometimes resulted in a decrease in training accuracy. In other words, conventional techniques struggled to support the provision of training data suitable for high-accuracy training.
本発明が解決しようとする課題は、高精度な学習に適した学習データを提供可能な、情報処理プログラム、情報処理装置、および情報処理方法を提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide an information processing program, an information processing device, and an information processing method capable of providing training data suitable for high-precision learning.
実施形態の情報処理プログラムは、画像データを取得する画像取得ステップと、前記画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり前記時間的空間的誤差が未校正の、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを取得する点群取得ステップと、前記画像データと前記点群データとを含む学習データごとに前記校正パラメータを算出する校正パラメータ算出ステップと、前記校正パラメータに基づいて、前記校正パラメータの算出に用いた前記学習データの有効性を判定する判定ステップと、をコンピュータに実行させるための情報処理プログラムである。 The information processing program of this embodiment is an information processing program that causes a computer to execute the following steps: an image acquisition step of acquiring image data; a point cloud acquisition step of acquiring point cloud data in which depth information is defined for each of a plurality of points, where the calibration parameters used to calibrate at least one of the temporal and spatial errors of the image data are unknown and the temporal and spatial errors are uncalibrated; a calibration parameter calculation step of calculating the calibration parameters for each training data including the image data and the point cloud data; and a determination step of determining the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters based on the calibration parameters.
以下に添付図面を参照して、情報処理プログラム、情報処理装置、および情報処理方法を詳細に説明する。 The information processing program, information processing device, and information processing method will be described in detail below with reference to the attached drawings.
図1は、本実施形態の情報処理システム1の一例の模式図である。 Figure 1 is a schematic diagram of an example of the information processing system 1 of this embodiment.
情報処理システム1は、情報処理装置10と、UI(ユーザ・インターフェース)部12と、撮影センサ14と、測距センサ16と、を備える。情報処理装置10と、UI部12、撮影センサ14、および測距センサ16とは、バス18等を介して通信可能に接続されている。 The information processing system 1 comprises an information processing device 10, a UI (user interface) unit 12, a shooting sensor 14, and a distance measuring sensor 16. The information processing device 10, the UI unit 12, the shooting sensor 14, and the distance measuring sensor 16 are communicated together via a bus 18 or the like.
UI部12は、表示機能と、入力機能と、を有する。表示機能は、各種の情報を表示する。表示機能は、例えば、ディスプレイ、投影装置、などである。入力機能は、ユーザによる操作入力を受付ける。入力機能は、例えば、マウスおよびタッチパッドなどのポインティングデバイス、キーボード、などである。表示機能と入力機能とを一体的に構成したタッチパネルとしてもよい。 The UI unit 12 has a display function and an input function. The display function displays various types of information. Examples of the display function include a display, projection device, etc. The input function accepts user input. Examples of the input function include pointing devices such as a mouse and touchpad, a keyboard, etc. A touch panel integrating the display and input functions may also be used.
撮影センサ14は、1視点からの撮影によって画像データを得る単焦点のカメラである。撮影センサ14は、時系列に沿って撮影した画像データを情報処理装置10へ順次出力する。 The imaging sensor 14 is a fixed-focus camera that obtains image data by capturing images from a single viewpoint. The imaging sensor 14 sequentially outputs the captured image data to the information processing device 10 in a time-series manner.
測距センサ16は、実空間における測距範囲の複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを得る。測距センサ16は、例えば、レーザセンサ、レーダセンサ、ミリ波センサ等である。測距センサ16は、時系列に沿った測距によって得られた点群データを、情報処理装置10へ順次出力する。 The distance measuring sensor 16 obtains point cloud data in which depth information is defined for each of the multiple points within the distance measuring range in real space. The distance measuring sensor 16 is, for example, a laser sensor, radar sensor, millimeter-wave sensor, etc. The distance measuring sensor 16 sequentially outputs the point cloud data obtained by distance measurement over time to the information processing device 10.
撮影センサ14の撮影範囲と測距センサ16の測距範囲とは少なくとも一部が重複するように予め調整されている。なお、撮影センサ14の撮影範囲と測距センサ16の測距範囲とは一致することが好ましい。 The shooting range of the image sensor 14 and the distance measurement range of the distance measurement sensor 16 are pre-adjusted so that at least a portion of them overlap. Preferably, the shooting range of the image sensor 14 and the distance measurement range of the distance measurement sensor 16 match.
情報処理装置10は、画像データと点群データとを含む学習データの有効性判定、および学習モデルの学習等の処理を実行する。 The information processing device 10 performs processes such as determining the validity of training data, which includes image data and point cloud data, and training the learning model.
情報処理装置10は、記憶部20と、通信部22と、処理部24と、を備える。記憶部20、通信部22、UI部12、撮影センサ14、および測距センサ16と、処理部24とは、通信可能に接続されている。 The information processing device 10 comprises a storage unit 20, a communication unit 22, and a processing unit 24. The storage unit 20, communication unit 22, UI unit 12, imaging sensor 14, and distance measuring sensor 16 are communicated with the processing unit 24.
記憶部20は、各種のデータを記憶する。通信部22は、ネットワーク等を介して外部の情報処理装置等と通信するための通信インターフェースである。 The memory unit 20 stores various types of data. The communication unit 22 is a communication interface for communicating with external information processing devices, etc., via a network.
記憶部20、UI部12、撮影センサ14、および測距センサ16は、有線または無線で処理部24に通信可能に接続された構成であればよい。例えば、記憶部20、UI部12、撮影センサ14、および測距センサ16の少なくとも1つと処理部24とをネットワーク等を介して接続してもよい。 The memory unit 20, UI unit 12, image sensor 14, and distance measuring sensor 16 may be configured to communicate with the processing unit 24 via wired or wireless connections. For example, at least one of the memory unit 20, UI unit 12, image sensor 14, and distance measuring sensor 16 may be connected to the processing unit 24 via a network or the like.
また、記憶部20は、情報処理装置10の外部に設けられていてもよい。また、記憶部20、および後述する処理部24に含まれる1または複数の機能部の少なくとも1つを、ネットワーク等を介して処理部24に通信可能に接続された外部の情報処理装置に搭載した構成としてもよい。 Furthermore, the storage unit 20 may be located outside the information processing device 10. Alternatively, the storage unit 20 and at least one of the one or more functional units included in the processing unit 24 (described later) may be mounted on an external information processing device that is communicated to the processing unit 24 via a network or the like.
処理部24は、情報処理装置10において情報処理を実行する。処理部24は、画像取得部24Aと、点群取得部24Bと、校正パラメータ算出部24Cと、判定部24Dと、出力制御部24Eと、校正部24Fと、学習部24Gと、を有する。 The processing unit 24 performs information processing in the information processing device 10. The processing unit 24 includes an image acquisition unit 24A, a point cloud acquisition unit 24B, a calibration parameter calculation unit 24C, a determination unit 24D, an output control unit 24E, a calibration unit 24F, and a learning unit 24G.
画像取得部24A、点群取得部24B、校正パラメータ算出部24C、判定部24D、出力制御部24E、校正部24F、および学習部24Gは、例えば、1または複数のプロセッサにより実現される。例えば上記各部は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサにプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよい。上記各部は、専用のICなどのプロセッサ、すなわちハードウェアにより実現してもよい。上記各部は、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。複数のプロセッサを用いる場合、各プロセッサは、各部のうち1つを実現してもよいし、各部のうち2以上を実現してもよい。 The image acquisition unit 24A, point cloud acquisition unit 24B, calibration parameter calculation unit 24C, determination unit 24D, output control unit 24E, calibration unit 24F, and learning unit 24G are implemented by, for example, one or more processors. For example, each of the above units may be implemented by having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) execute a program, i.e., by software. Each of the above units may also be implemented by a dedicated IC or other processor, i.e., by hardware. Each of the above units may also be implemented using a combination of software and hardware. When multiple processors are used, each processor may implement one of the above units, or two or more of the above units.
画像取得部24Aは、画像データを取得する。画像取得部24Aは、撮影センサ14から順次出力される画像データを順次取得する。 The image acquisition unit 24A acquires image data. The image acquisition unit 24A sequentially acquires image data output sequentially from the imaging sensor 14.
点群取得部24Bは、点群データを取得する。点群取得部24Bは、測距センサ16から順次出力される点群データを順次取得する。 The point cloud acquisition unit 24B acquires point cloud data. The point cloud acquisition unit 24B sequentially acquires the point cloud data output sequentially from the distance measuring sensor 16.
点群データとは、上述したように、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定されたデータである。奥行情報とは、測距センサ16から実空間の要素である点までの距離を表す情報である。点群データを構成する複数の点の各々は、それぞれ、画像データを構成する何れかの画素に対応する。 As described above, point cloud data is data in which depth information is defined for each of multiple points. Depth information represents the distance from the distance measuring sensor 16 to the point, which is an element in real space. Each of the multiple points constituting the point cloud data corresponds to one of the pixels that make up the image data.
点群取得部24Bが取得する点群データは、校正パラメータが不明であり、時間的空間的誤差が未校正の点群データである。すなわち、点群取得部24Bは、校正パラメータが不明であり、且つ時間的空間的誤差が未校正の点群データを取得する。 The point cloud data acquired by the point cloud acquisition unit 24B is point cloud data with unknown calibration parameters and uncalibrated temporal and spatial errors. In other words, the point cloud acquisition unit 24B acquires point cloud data with unknown calibration parameters and uncalibrated temporal and spatial errors.
校正パラメータとは、画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いるパラメータである。本実施形態では、校正パラメータは、時間的空間的誤差を表すものとして説明する。 Calibration parameters are parameters used to calibrate at least one of the temporal and spatial errors in image data. In this embodiment, calibration parameters are described as representing temporal and spatial errors.
時間的要素の時間的空間的誤差とは、画像データと点群データとの取得タイミングのずれを表す時間オフセットを意味する。画像データの取得タイミングとは、画像取得部24Aが撮影センサ14から該画像データを取得したタイミングを意味する。点群データの取得タイミングとは、点群取得部24Bが測距センサ16から該点群データを取得したタイミングを意味する。なお、画像データの取得タイミングは、撮影センサ14が該画像データを撮影した撮影タイミングであってもよい。また、この場合、点群データの取得タイミングは、測距センサ16が該点群データを測距した測距タイミングであってもよい。 The temporal and spatial error of the temporal element refers to the time offset, which represents the difference in acquisition timing between image data and point cloud data. The image data acquisition timing refers to the timing when the image acquisition unit 24A acquires the image data from the imaging sensor 14. The point cloud data acquisition timing refers to the timing when the point cloud acquisition unit 24B acquires the point cloud data from the distance measuring sensor 16. Note that the image data acquisition timing may also be the timing when the imaging sensor 14 captures the image data. In this case, the point cloud data acquisition timing may also be the timing when the distance measuring sensor 16 measures the distance of the point cloud data.
時間オフセットは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々の収集開始時刻および取得の更新速度のずれ等によって表される。収集開始時刻とは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々が、画像データおよび点群データの各々の取得をそれぞれ開始した時刻を表す。更新速度とは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々が画像データおよび点群データをそれぞれ取得する速度を表す。 The time offset is represented by the difference in the acquisition start times and acquisition update speeds of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B, respectively. The acquisition start time refers to the time when the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B each began acquiring image data and point cloud data, respectively. The update speed refers to the speed at which the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B each acquire image data and point cloud data, respectively.
すなわち、時間的要素の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であるとは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々の収集開始時刻および取得の更新速度のずれが不明であることを表す。また、時間的要素の時間的空間的誤差が未校正であるとは、画像データおよび点群データの少なくとも一方に対する、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々の収集開始時刻および取得の更新速度のずれが未校正であることを意味する。 In other words, the fact that the calibration parameters used to correct the temporal and spatial errors of the temporal elements are unknown means that the discrepancies in the acquisition start times and acquisition update rates of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B are unknown. Furthermore, the fact that the temporal and spatial errors of the temporal elements are uncalibrated means that the discrepancies in the acquisition start times and acquisition update rates of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B for at least one of the image data and point cloud data are uncalibrated.
空間的要素の時間的空間的誤差とは、画像データを構成する画素と点群データを構成する点との空間的な対応関係が不明、および対応関係にずれがある、の少なくとも一方を表す。空間的な対応関係は、撮影センサ14の物理的な構造を表す内部パラメータと、撮影センサ14と測距センサ16とのセンサ間の空間的且つ相対的な位置関係の関係性を表す外部パラメータと、によって表される。 The temporal-spatial error of spatial elements refers to at least one of the following: the spatial correspondence between pixels constituting image data and points constituting point cloud data is unknown, or there is a discrepancy in the correspondence. The spatial correspondence is represented by internal parameters that describe the physical structure of the imaging sensor 14, and external parameters that describe the spatial and relative positional relationship between the imaging sensor 14 and the distance measuring sensor 16.
すなわち、空間的要素の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であるとは、上記内部パラメータおよび上記外部パラメータの少なくとも一方が不明であることを表す。また、空間的要素の時間的空間的誤差が未校正であるとは、点群データを構成する複数の点の各々と、画像データを構成する複数の画素の各々と、の正確な対応付けがなされていないことを意味する。正確な対応づけがなされた状態である場合、画像データを構成する複数の画素の各々と、点群データを構成する複数の点の各々とは、画素と点との対ごとに、実空間における同じ対象の同じ箇所の同じタイミングにおける要素を示すものとなる。 In other words, the fact that the calibration parameters used to correct the temporal and spatial errors of spatial elements are unknown means that at least one of the intrinsic and extrinsic parameters is unknown. Furthermore, the fact that the temporal and spatial errors of spatial elements are uncalibrated means that there is no accurate correspondence between each of the multiple points constituting the point cloud data and each of the multiple pixels constituting the image data. When an accurate correspondence is established, each of the multiple pixels constituting the image data and each of the multiple points constituting the point cloud data represents an element at the same location and time of the same object in real space, for each pair of pixels and points.
ここで、撮影センサ14と測距センサ16とがハードウェア的に同期している場合には、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bは、撮影センサ14および測距センサ16の各々から同期された時刻の画像データと点群データとを取得することができる。また、撮影センサ14および測距センサ16の設計上の理由等からこれらのセンサをハードウェア的に同期させることが困難である場合には、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bは、撮影センサ14および測距センサ16の各々から得られるタイムスタンプを基準に、同期された画像データと点群データとを取得することが可能となる。しかし、撮影センサ14および測距センサ16の各々のタイムスタンプには、気温やGPS(Global Positioning System)の受信状況等によって誤差が生じる場合がある。このため、点群データには、このような時間的要素によって表される時間的空間的誤差が含まれる場合や、該時間的空間的誤差が不明の場合がある。 Here, if the image sensor 14 and the distance measuring sensor 16 are hardware-synchronized, the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B can acquire synchronized image data and point cloud data from the image sensor 14 and the distance measuring sensor 16, respectively. Furthermore, if hardware synchronization of the image sensor 14 and the distance measuring sensor 16 is difficult due to design reasons or other factors, the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B can acquire synchronized image data and point cloud data based on the timestamps obtained from the image sensor 14 and the distance measuring sensor 16, respectively. However, errors may occur in the timestamps of the image sensor 14 and the distance measuring sensor 16 due to factors such as temperature and GPS (Global Positioning System) reception conditions. Therefore, the point cloud data may contain temporal and spatial errors represented by such temporal elements, or the temporal and spatial errors may be unknown.
また、画像データを構成する複数の画素の各々と、点群データを構成する複数の点の各々とを、実空間における同じ要素を示すように対応付けするためには、撮影センサ14の物理的な構造を表す内部パラメータと、撮影センサ14と測距センサ16とのセンサ間の空間的且つ相対的な位置関係を表す外部パラメータとを用いて対応付けを行う必要がある。しかし、このような内部パラメータおよび外部パラメータの少なくとも一方が不明な場合がある。すなわち、点群データには、このような内部パラメータおよび外部パラメータによって表される空間的要素の時間的空間的誤差が含まれる場合や、該時間的区間的誤差が不明の場合がある。 Furthermore, in order to associate each of the multiple pixels constituting the image data with each of the multiple points constituting the point cloud data so that they represent the same elements in real space, it is necessary to perform the association using internal parameters that represent the physical structure of the imaging sensor 14 and external parameters that represent the spatial and relative positional relationship between the imaging sensor 14 and the distance measuring sensor 16. However, there are cases where at least one of these internal and external parameters is unknown. That is, point cloud data may contain temporal and spatial errors of the spatial elements represented by these internal and external parameters, or the temporal and intervalal errors may be unknown.
点群取得部24Bは、このような時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり、時間的空間的誤差が未校正の点群データを取得する。 The point cloud acquisition unit 24B acquires point cloud data with uncalibrated temporal and spatial errors because the calibration parameters used to correct these errors are unknown.
校正パラメータ算出部24Cは、画像データと点群データとを含む学習データごとに校正パラメータを算出する。 The calibration parameter calculation unit 24C calculates calibration parameters for each training data set, which includes image data and point cloud data.
本実施形態では、校正パラメータ算出部24Cは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々で取得した、時系列に沿った1シーケンス分の複数の画像データおよび複数の点群データからなる群を、学習データとして取得する。 In this embodiment, the calibration parameter calculation unit 24C acquires a group consisting of multiple image data and multiple point cloud data points in a time-series sequence, acquired by the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B, respectively, as training data.
シーケンスとは、予め定めた所定時間である。所定時間は、例えば、10秒、20秒などであるが、この時間に限定されない。すなわち、校正パラメータ算出部24Cは、1シーケンスの間に画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々で取得した時系列に連続する複数の画像データおよび複数の点群データを、学習データとして取得する。なお、校正パラメータ算出部24Cは、1つの画像データと1つの点群データとの対を学習データとして用いてもよく、1シーケンス分の画像データおよび点群データを学習データとして取得する形態に限定されない。 A sequence is a predetermined time period. This predetermined time period may be, for example, 10 seconds, 20 seconds, etc., but is not limited to this time. That is, the calibration parameter calculation unit 24C acquires multiple image data and multiple point cloud data that are consecutive in time series, acquired by the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B, respectively, during one sequence, as training data. The calibration parameter calculation unit 24C may also use a pair of one image data and one point cloud data as training data; it is not limited to acquiring image data and point cloud data for one sequence as training data.
本実施形態では、校正パラメータ算出部24Cは、学習データごとに、校正パラメータおよび該校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出する。 In this embodiment, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a calibration parameter and an error evaluation value representing the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calibration parameter for each training data set.
例えば、校正パラメータ算出部24Cは、以下の第1の算出方法~第3の算出方法の3つの算出方法の何れかを用いて校正パラメータおよび誤差評価値を算出する。 For example, the calibration parameter calculation unit 24C calculates the calibration parameters and error evaluation values using one of the following three calculation methods: the first to the third calculation method.
まず、第1の算出方法について説明する。 First, let's explain the first calculation method.
第1の算出方法では、校正パラメータ算出部24Cは、撮影センサ14と測距センサ16の各々の位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、速度、の内の少なくとも1つ以上に基づいて、学習データに含まれる画像データと点群データとの間の取得タイミングのずれを示す時間オフセットを校正パラメータとして算出する。また、校正パラメータ算出部24Cは、算出した校正パラメータの誤差評価値を算出する。 In the first calculation method, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a time offset as a calibration parameter, which indicates the timing difference between the acquisition of image data and point cloud data included in the training data, based on at least one of the following: position and orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity of the respective imaging sensor 14 and distance measuring sensor 16. The calibration parameter calculation unit 24C also calculates an error evaluation value for the calculated calibration parameter.
詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bの各々の収集開始時刻と取得の更新速度を推定することにより、時間オフセットを算出する。 In detail, the calibration parameter calculation unit 24C calculates the time offset by estimating the acquisition start time and acquisition update rate of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B, respectively.
具体的には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データを構成する時系列の複数の画像データおよび複数の点群データについて、例えばVO(Visual Odometry)やLO(LiDAR Odometry)から取得した軌跡を位置合わせすることで、それぞれのデータの対応を求め、おおまかな時間オフセットを算出する。そして、校正パラメータ算出部24Cは、算出したおおまかな時間オフセットから、画像取得部24Aと点群取得部24Bの収集開始時刻および取得の更新速度の初期値を求める。校正パラメータ算出部24Cは、おおまかな時間オフセットから収集開始時刻および取得の更新速度の初期値を生成し、生成した該初期値を、後述する校正パラメータの算出に用いる。 Specifically, the calibration parameter calculation unit 24C determines the correspondence between multiple time-series image data and multiple point cloud data that constitute the training data by aligning the trajectories acquired, for example, from VO (Visual Odometry) and LO (LiDAR Odometry), and calculates a rough time offset. Then, the calibration parameter calculation unit 24C determines the initial values for the data acquisition start time and acquisition update speed of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B from the calculated rough time offset. The calibration parameter calculation unit 24C generates the initial values for the data acquisition start time and acquisition update speed from the rough time offset, and uses these generated initial values for calculating the calibration parameters described later.
次に、校正パラメータ算出部24Cは、VOとLOから、撮影センサ14と測距センサ16の各々の位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、速度、の内の少なくとも1つ以上を求める。 Next, the calibration parameter calculation unit 24C determines at least one of the following from VO and LO: the position and orientation of the imaging sensor 14 and the distance measuring sensor 16, relative angle, relative distance, angular velocity, and speed.
校正パラメータ算出部24Cは、点群データを取得した測距センサ16の、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を求める。測距センサ16の相対角度および相対距離とは、学習データを構成する時系列の複数の点群データの各々の測距時の測距センサ16の、1つ前のタイミングで取得した点群データの測距時の測距センサ16に対する相対的な角度および相対的な距離を意味する。 The calibration parameter calculation unit 24C determines at least one of the following parameters for the distance measuring sensor 16 that acquired the point cloud data: position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity. The relative angle and relative distance of the distance measuring sensor 16 refer to the relative angle and relative distance of the distance measuring sensor 16 at the time of distance measurement for each of the multiple point cloud data points in the time series constituting the learning data, relative to the distance measuring sensor 16 at the time of distance measurement for the point cloud data acquired at the preceding timing.
校正パラメータ算出部24Cは、LOから取得した時系列の位置姿勢情報によって、点群データを取得した測距センサ16の、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を求めればよい。 The calibration parameter calculation unit 24C needs to determine at least one of the following parameters from the position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and speed of the distance measuring sensor 16 that acquired point cloud data, based on the time-series position and orientation information obtained from the LO.
同様に、校正パラメータ算出部24Cは、画像データを撮影した撮影センサ14の、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を求める。撮影センサ14の相対角度および相対距離とは、学習データを構成する時系列の複数の画像データの各々の撮影時の撮影センサ14の、1つ前のタイミングで取得した画像データの撮影時の撮影センサ14に対する相対的な角度および相対的な距離を意味する。 Similarly, the calibration parameter calculation unit 24C determines at least one of the following parameters for the imaging sensor 14 that captured the image data: position and orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity. The relative angle and relative distance of the imaging sensor 14 refer to the relative angle and relative distance of the imaging sensor 14 at the time of each image capture of the multiple time-series image data constituting the training data, relative to the imaging sensor 14 at the time of capture of the image data acquired at the preceding timing.
校正パラメータ算出部24Cは、VOから取得した時系列の位置姿勢情報によって、画像データを取得した撮影センサ14の、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を求めればよい。 The calibration parameter calculation unit 24C only needs to determine at least one of the following parameters of the image sensor 14 that acquired the image data: position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and speed, based on the time-series position and orientation information obtained from VO.
そして、校正パラメータ算出部24Cは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bによる更新速度が同じとなるように、撮影センサ14または測距センサ16の時系列の位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を補完する。補完するとは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bによる更新速度が同じとなるように、撮影センサ14または測距センサ16の時系列の位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上の値を調整することを意味する。そして、校正パラメータ算出部24Cは、補完した位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上を正規化した波形aおよび波形bについて、相互相関関数から高い相関が求まる収集開始時刻または更新速度を求めることにより、取得タイミングのずれである時間オフセットを算出する。 The calibration parameter calculation unit 24C then interpolates at least one of the time-series position and orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity of the imaging sensor 14 or distance measuring sensor 16 so that the update speeds of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B are the same. Interpolation means adjusting at least one of the time-series position and orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity of the imaging sensor 14 or distance measuring sensor 16 so that the update speeds of the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B are the same. Then, the calibration parameter calculation unit 24C calculates the time offset, which is the difference in acquisition timing, by determining the acquisition start time or update speed that yields a high correlation from the cross-correlation function for waveforms a and b obtained by normalizing at least one of the interpolated position and orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity.
波形aは、学習データに含まれる時系列に沿った複数の画像データの各々の取得時(すなわち撮影時)の、補完された、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上の時系列に沿った推移を表す。波形bは、学習データに含まれる時系列に沿った複数の点群データの各々の取得時(すなわち測距時)の、補完された、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上の時系列に沿った推移を表す。 Waveform a represents the transition of at least one of the following time series—position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity—at the time of acquisition (i.e., shooting) for each of the multiple image data points included in the training data along their respective time series. Waveform b represents the transition of at least one of the following time series—position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity—at the time of acquisition (i.e., distance measurement) for each of the multiple point cloud data points included in the training data along their respective time series.
そして、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる画像データおよび点群データの各々から得られる、上記補完した位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上について、取得タイミングごとの画像データの数の値をiとする。また、校正パラメータ算出部24Cは、画像データと点群データの内、数が多い方の値をNとし、画像データと点群データの数の値の合計値をk、配列の各要素を複素共役数に変換する関数をconj()とする。すると、特定の更新速度では、画像データと点群データのk通りの収集開始時刻の組み合わせにおける相関を示す配列cは、相互相関関数から以下式(1)によって表される。 The calibration parameter calculation unit 24C then uses i as the value of the number of image data points at each acquisition timing for at least one of the complementary position/orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and velocity obtained from the image data and point cloud data included in the training data. The calibration parameter calculation unit 24C also uses N as the value of the larger of the image data and point cloud data points, k as the sum of the number values of the image data and point cloud data points, and conj() as the function that converts each element of the array to its complex conjugate. Then, at a specific update speed, the array c showing the correlation between k combinations of image data and point cloud data acquisition start times is expressed by the following equation (1) from the cross-correlation function.
校正パラメータ算出部24Cは、複数の更新速度について上記配列cを求め、高い相関の求まる収集開始時刻および更新速度の少なくとも一方をグリッドサーチにより探索する。校正パラメータ算出部24Cは、この探索によって得られた収集開始時刻および更新速度の少なくとも一方のずれによって表される時間オフセットを、校正パラメータとして算出する。 The calibration parameter calculation unit 24C obtains the above sequence c for multiple update speeds and searches for at least one of the data acquisition start time and update speed with a high correlation using a grid search. The calibration parameter calculation unit 24C calculates the time offset, represented by the difference between at least one of the data acquisition start time and update speed obtained through this search, as the calibration parameter.
図2Aは、算出した時間オフセットの適用前の波形aおよび波形bの一例の模式図である。図2Bは、算出した時間オフセットの適用後の波形aおよび波形bの一例の模式図である。 Figure 2A is a schematic diagram of an example of waveforms a and b before applying the calculated time offset. Figure 2B is a schematic diagram of an example of waveforms a and b after applying the calculated time offset.
図1に戻り説明を続ける。 Return to Figure 1 and continue the explanation.
また、校正パラメータ算出部24Cは、算出した校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出する。詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる画像データと点群データとの相関が低いほど高い誤差評価値を算出する。相関とは、時間的空間的誤差によって表される時間的要素と空間的要素の一致度および関係度を表す。第1の算出方法の場合、校正パラメータ算出部24Cは、上記配列cによって表される相関が低いほど高い誤差評価値を算出する。誤差評価値の算出には、探索した学習データに含まれる複数の画像データおよび複数の点群データの全体の相関を誤差評価値とする方法や、学習データに含まれる時系列に沿った複数の画像データと複数の点群データを複数の時間区間に分割した上で、各時間区間の相関を誤差評価値とする方法が挙げられる。 Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C calculates an error evaluation value that represents the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calculated calibration parameters. Specifically, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a higher error evaluation value the lower the correlation between the image data and point cloud data included in the training data. Correlation represents the degree of agreement and relationship between the temporal and spatial elements expressed by the temporal and spatial errors. In the first calculation method, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a higher error evaluation value the lower the correlation represented by the above-mentioned array c. Methods for calculating the error evaluation value include using the overall correlation of multiple image data and multiple point cloud data included in the explored training data as the error evaluation value, or dividing multiple image data and multiple point cloud data along the time series included in the training data into multiple time intervals and using the correlation of each time interval as the error evaluation value.
次に、第2の算出方法について説明する。 Next, we will explain the second calculation method.
第2の算出方法では、校正パラメータ算出部24Cは、画像データを構成する画素を、該画像データと同じタイミングで取得されたと推測される点群データの取得時の測距センサ16の姿勢情報を用いて、学習データに含まれる該画像データまたは該画像データ以外の他の画像データ上に再投影する。そして、校正パラメータ算出部24Cは、再投影した再投影画素と、再投影前の画素と、の距離、画素値の差、および画素の特徴量の差、の少なくとも1つを表す再投影誤差に基づいて、校正パラメータを算出する。第2の算出方法では、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる画像データと点群データとの間の取得タイミングのずれを示す時間オフセット、画像データを撮影した撮影センサ14の構造を示す内部パラメータ、および撮影センサ14と測距センサ16との間の空間的な関係性を示す外部パラメータ、の少なくとも1つを含む校正パラメータを算出する。 In the second calculation method, the calibration parameter calculation unit 24C reprojects the pixels constituting the image data onto the image data included in the training data or other image data, using the orientation information of the distance measuring sensor 16 at the time of acquisition of the point cloud data, which is presumed to have been acquired at the same timing as the image data. The calibration parameter calculation unit 24C then calculates the calibration parameter based on the reprojection error, which represents at least one of the following: the distance between the reprojected pixels and the pixels before reprojection, the difference in pixel values, and the difference in pixel feature quantities. In the second calculation method, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a calibration parameter that includes at least one of the following: a time offset indicating the timing difference between the acquisition of the image data and the point cloud data included in the training data; an internal parameter indicating the structure of the imaging sensor 14 that captured the image data; and an external parameter indicating the spatial relationship between the imaging sensor 14 and the distance measuring sensor 16.
詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる時系列の複数の画像データおよび複数の点群データについて、例えばVOやLOから取得した軌跡を位置合わせすることでそれぞれのデータの対応を求め、おおまかな時間オフセットを算出して適用する。校正パラメータ算出部24Cは、おおまかな時間オフセットから収集開始時刻および取得の更新速度の初期値を生成し、生成した該初期値を、後述する校正パラメータの算出に用いる。 In detail, the calibration parameter calculation unit 24C determines the correspondence between multiple time-series image data and multiple point cloud data included in the training data by aligning the trajectories acquired, for example, from VO and LO, and calculates and applies a rough time offset. The calibration parameter calculation unit 24C generates initial values for the data acquisition start time and acquisition update speed from the rough time offset, and uses these generated initial values for calculating the calibration parameters described later.
次に、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる時系列の点群データについて、初期時刻t0の測距センサ16の姿勢により世界座標を定義した上で、時系列の複数の点群データの各々の取得時(測距時)の測距センサ16の姿勢Ti Lを取得する。また、校正パラメータ算出部24Cは、点群データと同じ時刻に取得した画像データの画像Iiから特徴点またはオプティカルフローなどにより該画像データ以外の他の画像データの画像Ijとの間で対応する画素Pij Iを求める。そして、校正パラメータ算出部24Cは、画素の対応関係と測距センサ16から求めた撮影センサ14の相対的な姿勢(Ti L)-1Tj Lとから、三角測量により、画素Pij Iの世界座標における位置pi wを求める。更に、校正パラメータ算出部24Cは、他の時刻の姿勢Tk Lを用いて位置pi wを画像データの画像Ikに投影し、画素Pki Iとの画像座標上の距離と、画素Pij Iと画素Pki Iとの間の画素値の差分と、画素Pij Iと画素Pki Iとの間の特徴量の差分と、の内の少なくとも1つ以上により、再投影誤差pekiを求める。 Next, the calibration parameter calculation unit 24C defines the world coordinates of the time-series point cloud data included in the training data based on the orientation of the distance measuring sensor 16 at the initial time t0 , and then obtains the orientation T iL of the distance measuring sensor 16 at the time of acquisition (distance measurement) for each of the multiple point cloud data in the time series. The calibration parameter calculation unit 24C also determines the corresponding pixel P ijI between image Ii of image data acquired at the same time as the point cloud data and image Ij of other image data other than the said image data, using feature points or optical flow. Then, the calibration parameter calculation unit 24C determines the position p iw in world coordinates of pixel P ijI by triangulation, based on the pixel correspondence and the relative orientation (T iL ) - 1 T jL of the imaging sensor 14 obtained from the distance measuring sensor 16 . Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C projects the position p i w onto the image data I k using the orientation T k L at another time, and calculates the reprojection error p ki using at least one of the following: the distance on the image coordinates to pixel P ki I , the difference in pixel values between pixel P i j I and pixel P ki I , and the difference in feature quantities between pixel P i j I and pixel P ki I.
そして、校正パラメータ算出部24Cは、線形補完により学習データに含まれる時系列の複数の点群データの各々の測距時の測距センサ16の姿勢を連続値に変換する。校正パラメータ算出部24Cは、求めた再投影誤差pekiを用いて、LM(Levenberg Marquardt algorithm)法などの非線形最小二乗法により、外部パラメータTL C、内部パラメータπ、および更新速度と初期時刻の差分を包括した時間オフセットΔtk、の少なくとも一つ以上を解く。この処理により、校正パラメータ算出部24Cは、時間オフセットΔtk、内部パラメータπ、および外部パラメータTL Cの少なくとも一つ以上を、校正パラメータとして算出する。 The calibration parameter calculation unit 24C then converts the orientation of the distance measuring sensor 16 at the time of distance measurement for each of the multiple point cloud data in the time series included in the learning data into a continuous value by linear interpolation. Using the obtained reprojection error p ki , the calibration parameter calculation unit 24C solves at least one of the following: the external parameter T L C , the internal parameter π, and the time offset Δt k, which encompasses the difference between the update rate and the initial time, using a nonlinear least squares method such as the LM (Levenberg Marquardt algorithm). Through this process, the calibration parameter calculation unit 24C calculates at least one of the time offset Δt k , the internal parameter π, and the external parameter T L C as calibration parameters.
図3は、再投影誤差pekiのイメージ図である。 Figure 3 is an illustrative diagram of the reprojection error p ki .
再投影誤差pekiは、以下式(2)によって表される。 The reprojection error p ki is expressed by the following equation (2).
式(2)中、tkは、画像Ikを取得した時刻の初期値を示す。 In equation (2), t k represents the initial value of the time when image I k was acquired.
校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる画像データについて、取得時間の近い近傍の他の画像データの画像上の全ての画素pei*の各々の特徴点に対して、再投影誤差pekiを計算する。そして、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる全ての複数の画像データの各々の再投影誤差pekiの合計値を、画像データの再投影誤差として求めればよい。 The calibration parameter calculation unit 24C calculates the reprojection error p ki for each feature point of all pixels pe i* on the image data of neighboring image data with similar acquisition times for the image data included in the training data. Then, the calibration parameter calculation unit 24C obtains the sum of the individual reprojection errors p ki of all the multiple image data included in the training data as the reprojection error of the image data.
また、校正パラメータ算出部24Cは、算出した校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出する。詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれるシーケンス内の全ての画像データの各々の再投影誤差の合計値、各画像データに含まれる各画素の再投影誤差の合計値、の少なくとも一方を用いて、再投影誤差の合計値が大きいほど高い誤差評価値を算出する。 Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C calculates an error evaluation value that represents the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calculated calibration parameters. Specifically, the calibration parameter calculation unit 24C uses at least one of the following: the sum of the reprojection errors of all image data within the sequence included in the training data, or the sum of the reprojection errors of each pixel included in each image data. The larger the sum of the reprojection errors, the higher the error evaluation value.
次に、第3の算出方法について説明する。 Next, we will explain the third calculation method.
第3の算出方法では、校正パラメータ算出部24Cは、点群データにより観測される物体の位置情報と、画像データにより観測される該物体の位置情報と、の差分に基づいて、時間オフセット、内部パラメータ、および外部パラメータ、の少なくとも1つを含む校正パラメータを算出する。 In the third calculation method, the calibration parameter calculation unit 24C calculates calibration parameters, including at least one of a time offset, an internal parameter, and an external parameter, based on the difference between the position information of the object observed by the point cloud data and the position information of the object observed by the image data.
詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データを構成する時系列の複数の画像データおよび複数の点群データについて、例えばVOやLOから取得した軌跡を位置合わせすることでそれぞれのデータの対応を求め、おおまかな時間オフセットを算出して適用する。校正パラメータ算出部24Cは、おおまかな時間オフセットから収集開始時刻および取得の更新速度の初期値を生成し、生成した該初期値を、後述する校正パラメータの算出に用いる。 In detail, the calibration parameter calculation unit 24C determines the correspondence between multiple time-series image data and multiple point cloud data that constitute the training data by aligning the trajectories acquired, for example, from VO and LO, and calculates and applies a rough time offset. The calibration parameter calculation unit 24C generates initial values for the data acquisition start time and acquisition update speed from the rough time offset, and uses these generated initial values for calculating the calibration parameters described later.
次に、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる複数の点群データの各々で観測される同一の物体を検出する。校正パラメータ算出部24Cは、例えば、機械学習された3次元の物体検出器や点群データのセマンティックセグメンテーションにより物体を検出すればよい。また、校正パラメータ算出部24Cは、検出した物体の測距センサ16に対する3次元的な位置xi’を算出する。また、校正パラメータ算出部24Cは、点群データを用いて、検出した物体のサイズを算出する。 Next, the calibration parameter calculation unit 24C detects the same object observed in each of the multiple point cloud data included in the training data. The calibration parameter calculation unit 24C can detect the object, for example, by a machine learning-trained 3D object detector or by semantic segmentation of the point cloud data. The calibration parameter calculation unit 24C also calculates the 3D position x i ' of the detected object relative to the distance measuring sensor 16. Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C calculates the size of the detected object using the point cloud data.
そして、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる複数の画像データに写り込む、上記物体を検出する。校正パラメータ算出部24Cは、機械学習された物体検出器やセマンティックセグメンテーションなどにより、該物体を検出する。そして、校正パラメータ算出部24Cは、点群データから算出した物体のサイズと、物体の画像データの画像Ii上における大きさと、内部パラメータπと、を用いて、撮影センサ14に対する物体の3次元的な位置xiを算出する。内部パラメータπは、予め算出または予め定めた初期値により求めればよい。 The calibration parameter calculation unit 24C then detects the object that appears in multiple image data included in the training data. The calibration parameter calculation unit 24C detects the object using a machine learning-based object detector or semantic segmentation. The calibration parameter calculation unit 24C then calculates the three-dimensional position x i of the object relative to the imaging sensor 14 using the size of the object calculated from the point cloud data, the size of the object on the image data I i , and the internal parameter π . The internal parameter π can be determined in advance or by using a predetermined initial value.
校正パラメータ算出部24Cは、点群データから算出した物体の3次元的な位置xi’と、画像データから算出した該物体の三次元的な位置xiと、の位置の差分teiを、算出する。校正パラメータ算出部24Cは、更新速度と初期時刻の差分を包括した時間オフセットΔti、内部パラメータπ、および外部パラメータTL Cの少なくとも1つ以上について、LM法などの非線形最小二乗法により、画像データと点群データとから算出した物体の3次元的な位置を線形補完で連続値に変換した上で差分teiを解く。この計算処理により、校正パラメータ算出部24Cは、時間オフセットΔti、内部パラメータπ、および外部パラメータTL Cの少なくとも1つ以上を、校正パラメータとして算出する。 The calibration parameter calculation unit 24C calculates the difference te i between the three-dimensional position x i ' of the object calculated from the point cloud data and the three-dimensional position x i of the object calculated from the image data. The calibration parameter calculation unit 24C solves the difference te i by converting the three-dimensional position of the object calculated from the image data and point cloud data into a continuous value by linear interpolation using a nonlinear least squares method such as the LM method, for at least one of the time offset Δt i , the intrinsic parameter π, and the external parameter TL C , which encompass the difference between the update speed and the initial time. Through this calculation process, the calibration parameter calculation unit 24C calculates at least one of the time offset Δt i , the intrinsic parameter π, and the external parameter TL C as calibration parameters.
位置の差分teiは、校正前の同期時刻をtiとすると、下記式(3)によって表される。 The positional difference te i is expressed by the following equation (3), where ti i is the synchronization time before calibration.
式(3)中、tiは、画像Iiを取得した時刻の初期値を示す。 In equation (3), ti represents the initial value of the time when image Ii was acquired.
位置の差分teiには、全ての同期したデータに対する合計値を用いればよい。 For the position difference te i , you can use the sum of all synchronized data.
図4Aは、校正パラメータを適用する前の位置xi’および位置xiの軌跡の一例のイメージ図である。図4Bは、校正パラメータを適用した後の位置xi’および位置xiの軌跡の一例のイメージ図である。図4Aおよび図4B中、縦軸は撮影センサ14および測距センサ16から物体までの縦方向の水平距離を示し、横軸は横方向の水平距離を示す。 Figure 4A is an illustrative diagram of an example of the trajectories of positions xi ' and xi before applying calibration parameters. Figure 4B is an illustrative diagram of an example of the trajectories of positions xi ' and xi after applying calibration parameters. In Figures 4A and 4B, the vertical axis represents the vertical horizontal distance from the imaging sensor 14 and the distance measuring sensor 16 to the object, and the horizontal axis represents the horizontal horizontal distance.
また、校正パラメータ算出部24Cは、算出した校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出する。詳細には、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれるシーケンス内の全ての画像データと全ての点群データとの物体の位置の差分の合計値、または、各データにおける位置の差分が大きいほど、高い誤差評価値を算出する。 Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C calculates an error evaluation value that represents the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calculated calibration parameters. Specifically, the calibration parameter calculation unit 24C calculates an error evaluation value that is the sum of the differences in the positions of all image data and all point cloud data within the sequence included in the training data, or a higher error evaluation value the larger the position difference in each data point.
図1に戻り説明を続ける。 Return to Figure 1 and continue the explanation.
なお、校正パラメータ算出部24Cは、算出した誤差評価値に基づいて、誤差評価値によって表される時間的空間的誤差が大きいほど低い、該誤差評価値の算出に用いた学習データに対する信頼度を更に算出してもよい。信頼度とは、学習データとしての有効性を表す評価値である。信頼度が高いほど、学習データとしての有効性が高いことを意味する。 Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C may further calculate a confidence level for the training data used to calculate the error evaluation value, based on the calculated error evaluation value. The confidence level is lower the larger the temporal and spatial error represented by the error evaluation value. The confidence level is an evaluation value representing the effectiveness of the training data. A higher confidence level indicates higher effectiveness as training data.
また、校正パラメータ算出部24Cは、学習データに含まれる複数の画像データおよび複数の点群データ内、または、複数の学習データ内および複数の点群データ内、における誤差評価値の分散の少なくとも1つ以上を正規化した上で、学習データに対する信頼度を算出してもよい。 Furthermore, the calibration parameter calculation unit 24C may normalize at least one of the variances of the error evaluation values within multiple image data and multiple point cloud data included in the training data, or within multiple training data and multiple point cloud data, and then calculate the confidence level for the training data.
校正パラメータ算出部24Cは、学習データ、該学習データから算出した校正パラメータ、誤差評価値、および信頼度を対応付けて記憶部20へ記憶する。 The calibration parameter calculation unit 24C stores the learning data, the calibration parameters calculated from the learning data, the error evaluation value, and the confidence level in the storage unit 20, associating them with each other.
判定部24Dは、校正パラメータに基づいて、校正パラメータの算出に用いた学習データの有効性を判定する。学習データの有効性を判定するとは、学習データを該学習データから算出した校正パラメータによって校正した校正済の学習データが、学習モデルの学習に有効な学習データであるかを判定することを意味する。 The determination unit 24D determines the validity of the training data used to calculate the calibration parameters, based on the calibration parameters. Determining the validity of the training data means determining whether the calibrated training data, obtained by calibrating the training data using the calibration parameters calculated from the training data, is valid training data for training the learning model.
詳細には、判定部24Dは、校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の誤差評価値が高いほど、該校正パラメータの算出に用いた学習データについて、より低い有効性を判定する。また、判定部24Dは、誤差評価値が低いほど、該誤差評価値によって表される時間的空間的誤差を表す校正パラメータの算出に用いた学習データについて、より高い有効性を判定する。 In detail, the determination unit 24D determines that the higher the error evaluation value of the temporal and spatial errors represented by the calibration parameters, the lower the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters. Conversely, the lower the error evaluation value, the higher the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters representing the temporal and spatial errors represented by the error evaluation value.
具体的には、例えば、判定部24Dは、誤差評価値に対して有効性の判断に用いるための閾値を予め設定する。そして、判定部24Dは、誤差評価値が閾値未満である場合、該誤差評価値によって表される時間的空間的誤差を表す校正パラメータの算出に用いた学習データを有効性の高い学習データとして判定する。また、判定部24Dは、誤差評価値が閾値以上である場合、該誤差評価値によって表される時間的空間的誤差を表す校正パラメータの算出に用いた学習データを有効性の低い学習データとして判定する。判定部24Dは、有効性が低いと判定した学習データを、無効な学習データとして判定してもよい。 Specifically, for example, the determination unit 24D pre-sets a threshold value for use in determining effectiveness based on the error evaluation value. If the error evaluation value is less than the threshold value, the determination unit 24D determines that the training data used to calculate the calibration parameters representing the temporal and spatial errors expressed by the error evaluation value is highly effective training data. Conversely, if the error evaluation value is equal to or greater than the threshold value, the determination unit 24D determines that the training data used to calculate the calibration parameters representing the temporal and spatial errors expressed by the error evaluation value is less effective training data. The determination unit 24D may also determine that the training data deemed less effective is invalid training data.
また、判定部24Dは、誤差評価値に対して、学習データ内、または学習データに含まれる複数の画像データおよび複数の点群データの各々内における分散により、誤差評価値を再算出してもよい。そして、判定部24Dは、再算出した誤差評価値が予め定めた閾値未満である場合、該誤差評価値によって表される時間的空間的誤差を表す校正パラメータの算出に用いた学習データを有効性の高い学習データとして判定する。また、判定部24Dは、誤差評価値が閾値以上である場合、該誤差評価値によって表される時間的空間的誤差を表す校正パラメータの算出に用いた学習データを有効性の低い学習データとして判定する。判定部24Dは、有効性が低いと判定した学習データを、無効な学習データとして判定してもよい。 Furthermore, the determination unit 24D may recalculate the error evaluation value based on the variance within the training data, or within each of the multiple image data and multiple point cloud data included in the training data. If the recalculated error evaluation value is less than a predetermined threshold, the determination unit 24D determines that the training data used to calculate the calibration parameters representing the temporal and spatial errors expressed by the error evaluation value is highly effective training data. If the error evaluation value is greater than or equal to the threshold, the determination unit 24D determines that the training data used to calculate the calibration parameters representing the temporal and spatial errors expressed by the error evaluation value is less effective training data. The determination unit 24D may also determine that the training data determined to be less effective is invalid training data.
また、判定部24Dは、誤差評価値が高いほど低い値を、有効性の判断結果を表す値として判定してもよい。 Furthermore, the determination unit 24D may determine that a lower value represents the effectiveness judgment result, where the error evaluation value is higher.
そして、判定部24Dは、有効性の判定結果を、該判定に用いた誤差評価値および学習データに対応付けて記憶部20に更に記憶する。 The determination unit 24D then stores the effectiveness determination result in the storage unit 20, associating it with the error evaluation value and learning data used in the determination.
このため、記憶部20には、1シーケンス分の複数の画像データおよび複数の点群データを含む学習データごとに、有効性の判定結果、校正パラメータ、誤差評価値、および信頼度が対応付けて記憶される。 Therefore, the memory unit 20 stores the effectiveness determination result, calibration parameters, error evaluation value, and confidence level for each training data set, which includes multiple image data and multiple point cloud data for one sequence.
出力制御部24Eは、判定部24Dの判定結果を出力する。例えば、出力制御部24Eは、学習データと、該学習データの有効性の判定結果と、を対応付けてUI部12へ出力する。UI部12へ判定結果を出力することで、ユーザに対して学習データの有効性の判定結果を視認可能に提供することができる。ユーザが、有効性の判定結果に応じて、有効性が低いと判定された学習データを取り除き、有効性が高いと判定された学習データを学習モデルの学習に用いるよう操作指示することで、高精度な学習に適した学習データを学習に用いることが可能となる。 The output control unit 24E outputs the judgment result of the judgment unit 24D. For example, the output control unit 24E outputs the training data and the judgment result of the effectiveness of the training data in association with each other to the UI unit 12. By outputting the judgment result to the UI unit 12, the user can be provided with a visual representation of the training data effectiveness judgment result. The user can then instruct the system to remove training data judged to have low effectiveness and use training data judged to have high effectiveness for training the learning model, thereby enabling the use of training data suitable for high-precision learning.
また、出力制御部24Eは、学習データと、該学習データの有効性の判定結果と、を対応付けて通信部22を介して外部の情報処理装置へ出力する。外部の情報処理装置は、有効性の判定結果に応じて、有効性が低いと判定された学習データを取り除き、有効性が高いと判定された学習データを学習モデルの学習に用いることで、高精度な学習に適した学習データを学習に用いることが可能となる。 Furthermore, the output control unit 24E outputs the training data and the results of the effectiveness assessment of the training data to an external information processing device via the communication unit 22. The external information processing device, based on the effectiveness assessment results, removes training data deemed to have low effectiveness and uses training data deemed to have high effectiveness for training the learning model, thereby enabling the use of training data suitable for high-precision learning.
また、出力制御部24Eは、学習データと、該学習データの有効性の判定結果と、を校正部24Fへ出力してもよい。 Furthermore, the output control unit 24E may output the training data and the result of determining the effectiveness of the training data to the calibration unit 24F.
この場合、出力制御部24Eは、有効性が所定値以上と判定された学習データおよび該学習データから算出された校正パラメータを校正部24Fへ出力する。または、出力制御部24Eは、画像取得部24Aおよび点群取得部24Bで取得した学習データ、該学習データから算出された校正パラメータ、および該学習データの有効性の判定結果と該学習データに対する信頼度との少なくとも一方、を校正部24Fへ出力する。 In this case, the output control unit 24E outputs the training data whose effectiveness is determined to be above a predetermined value, and the calibration parameters calculated from the training data, to the calibration unit 24F. Alternatively, the output control unit 24E outputs the training data acquired by the image acquisition unit 24A and the point cloud acquisition unit 24B, the calibration parameters calculated from the training data, and at least one of the effectiveness determination result of the training data and the confidence level for the training data, to the calibration unit 24F.
有効性が所定値以上であるとは、学習データから算出された校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値が上記閾値以上であることを表す。 Effectiveness exceeding a predetermined value means that the error evaluation value, which represents the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calibration parameters calculated from the training data, is equal to or greater than the threshold mentioned above.
校正部24Fは、有効性が所定値以上の学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を、該学習データから算出された校正パラメータによって校正する。すなわち、校正部24Fは、判定部24Dによって誤差評価値が閾値未満であり有効な学習データと判定された学習データについて、該学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を、該学習データから算出された校正パラメータによって校正する。校正部24Fは、学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を、画像データと点群データとの間の時間的空間的誤差が相殺されるように、校正パラメータを用いて校正すればよい。校正パラメータを用いた画像データおよび点群データの少なくとも一方の校正処理には、公知の方法を用いてればよい。 The calibration unit 24F calibrates at least one of the image data and point cloud data included in training data whose effectiveness is above a predetermined value, using calibration parameters calculated from the training data. That is, for training data determined by the determination unit 24D to be valid because its error evaluation value is below a threshold, the calibration unit 24F calibrates at least one of the image data and point cloud data included in the training data, using calibration parameters calculated from the training data. The calibration unit 24F should calibrate at least one of the image data and point cloud data included in the training data using the calibration parameters so that the temporal and spatial errors between the image data and point cloud data are canceled out. A known method may be used for the calibration process of at least one of the image data and point cloud data using the calibration parameters.
また、校正部24Fは、有効性が所定値以上または所定値未満に拘わらず、記憶部20に記憶された全ての学習データの各々について、学習データから算出された校正パラメータを用いて、該学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を校正してもよい。 Furthermore, regardless of whether the effectiveness is above or below a predetermined value, the calibration unit 24F may calibrate at least one of the image data and point cloud data contained in each of the learning data stored in the storage unit 20 using calibration parameters calculated from the learning data.
学習部24Gは、校正部24Fにより校正された学習データに基づいて、画像データから画像データを構成する画素ごとの推定奥行情報を出力する学習モデルを学習する。学習モデルは、機械学習モデルである。 The learning unit 24G learns a learning model that outputs estimated depth information for each pixel constituting the image data, based on the training data calibrated by the calibration unit 24F. The learning model is a machine learning model.
例えば、校正部24Fが、有効性が所定値以上の学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を、該学習データから算出された校正パラメータによって校正した場合を想定する。言い換えると、校正部24Fが、判定部24Dによって誤差評価値が閾値未満であり有効な学習データと判定された学習データを、校正パラメータを用いて校正した場合を想定する。 For example, consider a case where the calibration unit 24F calibrates at least one of the image data and point cloud data included in training data whose effectiveness is above a predetermined value, using calibration parameters calculated from the training data. In other words, consider a case where the calibration unit 24F calibrates training data that the determination unit 24D has determined to be valid because its error evaluation value is below a threshold, using the calibration parameters.
この場合、学習部24Gは、有効な学習データと判定され校正パラメータによって校正された学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し、該学習モデルから出力される画素ごとの推定奥行情報と、該学習データに含まれる点群データによって規定された点ごとの奥行情報と、の誤差が最小化されるように、該学習モデルのパラメータを調整する。このパラメータの調整処理により、学習部24Gは学習モデルを学習する。 In this case, the learning unit 24G inputs image data included in the learning data, which has been determined to be valid learning data and calibrated according to the calibration parameters, into the learning model. It then adjusts the parameters of the learning model so that the error between the estimated depth information for each pixel output from the learning model and the depth information for each point defined by the point cloud data included in the learning data is minimized. Through this parameter adjustment process, the learning unit 24G learns the learning model.
学習部24Gが、有効な学習データと判定され校正パラメータによって校正された学習データを用いて学習モデルを学習することで、画像データから高精度な推定奥行情報を出力する高精度な学習モデルを学習することができる。 The learning unit 24G can learn a highly accurate learning model that outputs highly accurate estimated depth information from image data by training the learning model using learning data that has been determined to be valid and calibrated according to the calibration parameters.
また、例えば、校正部24Fが、有効性が所定値以上または所定値未満に拘わらず、出力制御部24Eから受付けた全ての学習データについて、該学習データから算出された校正パラメータを用いて、該学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を校正した場合を想定する。 Furthermore, consider a scenario where, for example, the calibration unit 24F, regardless of whether its effectiveness is above or below a predetermined value, calibrates at least one of the image data and point cloud data contained in all the learning data received from the output control unit 24E using calibration parameters calculated from the learning data.
この場合、学習部24Gは、校正された学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し、該学習モデルから出力される画素ごとの推定奥行情報と、該学習データに含まれる点群データによって規定された点ごとの奥行情報と、の誤差を算出する。そして、学習部24Gは、校正パラメータ算出部24Cによって算出された校正パラメータによって表される時間的空間的誤差が小さいほど高い信頼度に応じて該誤差を重み付けした重み付け誤差が最小化されるように、学習モデルのパラメータを調整する。詳細には、学習部24Gは、推定奥行情報と奥行情報との誤差を、信頼度が高いほど高い値となるように重み付けした重み付け誤差を算出する。具体的には、例えば、学習部24Gは、推定奥行情報と奥行情報との誤差を、信頼度で重み付けした重み付け誤差を算出する。そして、学習部24Gは、重み付け誤差が最小化されるように、該学習モデルのパラメータを調整する。このパラメータの調整処理により、学習部24Gは学習モデルを学習する。 In this case, the learning unit 24G inputs the image data included in the calibrated training data into the learning model and calculates the error between the estimated depth information for each pixel output from the learning model and the depth information for each point defined by the point cloud data included in the training data. The learning unit 24G then adjusts the parameters of the learning model so that the smaller the temporal and spatial error represented by the calibration parameters calculated by the calibration parameter calculation unit 24C, the greater the confidence level, and the smaller the error, the greater the weighted error. Specifically, the learning unit 24G calculates a weighted error by weighting the error between the estimated depth information and the depth information so that the value increases with higher confidence levels. For example, the learning unit 24G calculates a weighted error by weighting the error between the estimated depth information and the depth information by the confidence level. The learning unit 24G then adjusts the parameters of the learning model so that the weighted error is minimized. Through this parameter adjustment process, the learning unit 24G trains the learning model.
学習部24Gが、信頼度に応じて誤差を重み付けした重み付け誤差が最小化されるように、学習モデルのパラメータを調整することで、画像データから高精度な推定奥行情報を出力する高精度な学習モデルを学習することができる。 The learning unit 24G can train a highly accurate learning model that outputs highly accurate estimated depth information from image data by adjusting the parameters of the learning model so that the weighted error, which is weighted according to the confidence level, is minimized.
また、学習部24Gは信頼度の大きさに従って学習データの順列を生成し、順列に従って学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し学習してもよい。詳細には、学習部24Gは、記憶部20に記憶されている全ての学習データを取得し、信頼度の大きい順に学習データを並べ替える。そして、信頼度の大きい順に、学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し学習してもよい。 Alternatively, the learning unit 24G may generate a permutation of the training data according to the confidence level, and input the image data contained in the training data into the learning model according to the permutation. More specifically, the learning unit 24G may retrieve all the training data stored in the storage unit 20, sort the training data in descending order of confidence level, and then input the image data contained in the training data into the learning model in descending order of confidence level for training.
また、学習部24Gは、校正パラメータによって校正された学習データについて、信頼度の大きい順に学習データを並べ替え、信頼度の大きい順に、学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し学習してもよい。 Furthermore, the learning unit 24G may sort the training data, which has been calibrated using calibration parameters, in descending order of confidence level, and then input the image data contained in the training data into the learning model in descending order of confidence level for training.
学習部24Gが、信頼度の大きさに従って学習データの順列を生成し、順列に従って学習データに含まれる画像データを学習モデルに入力し学習することで、学習がより早く収束し、学習効率の向上、学習時間の短縮、および高精度な学習を実現することができる。 The learning unit 24G generates permutations of training data according to the confidence level, and inputs the image data contained in the training data into the learning model according to the permutations. This allows for faster convergence of learning, improved learning efficiency, reduced learning time, and high-precision learning.
次に、本実施形態の情報処理装置10で実行する情報処理の流れの一例を説明する。 Next, an example of the information processing flow executed by the information processing device 10 of this embodiment will be described.
図5は、本実施形態の情報処理装置10で実行する学習データの有効性判定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 5 is a flowchart showing an example of the flow of the learning data effectiveness determination process performed by the information processing device 10 of this embodiment.
校正パラメータ算出部24Cは、撮影センサ14から画像取得部24Aで取得した画像データと測距センサ16から点群取得部24Bで取得した点群データとを含む学習データを取得する(ステップS100)。例えば、校正パラメータ算出部24Cは、時系列に沿った1シーケンス分の複数の画像データおよび複数の点群データからなる群を、学習データとして取得する。 The calibration parameter calculation unit 24C acquires training data including image data acquired from the imaging sensor 14 by the image acquisition unit 24A and point cloud data acquired from the distance measuring sensor 16 by the point cloud acquisition unit 24B (step S100). For example, the calibration parameter calculation unit 24C acquires a group consisting of multiple image data and multiple point cloud data for one sequence along a time series as training data.
校正パラメータ算出部24Cは、ステップ100で取得した学習データの校正パラメータを算出する(ステップS102)。また、校正パラメータ算出部24Cは、ステップS102で算出した校正パラメータによって表される時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出する(ステップS104)。また、校正パラメータ算出部24Cは、ステップS104で算出した誤差評価値に基づいて、誤差評価値によって表される時間的空間的誤差が大きいほど低い信頼度を、該誤差評価値の算出に用いた学習データに対する信頼度として算出する(ステップS106)。 The calibration parameter calculation unit 24C calculates calibration parameters for the training data acquired in step 100 (step S102). The calibration parameter calculation unit 24C also calculates an error evaluation value representing the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calibration parameters calculated in step S102 (step S104). Furthermore, based on the error evaluation value calculated in step S104, the calibration parameter calculation unit 24C calculates a confidence level for the training data used to calculate the error evaluation value, with a lower confidence level associated with larger temporal and spatial errors (step S106).
判定部24Dは、ステップS104で算出した誤差評価値が閾値未満であるか否かを判断する(ステップS108)。誤差評価値が閾値未満であると判定した場合(ステップS108:Yes)、判定部24Dは、ステップS100で取得した学習データの有効性が高いと判定する(ステップS110)。そして、ステップS114へ進む。 The determination unit 24D determines whether the error evaluation value calculated in step S104 is below the threshold (step S108). If it determines that the error evaluation value is below the threshold (step S108: Yes), the determination unit 24D determines that the effectiveness of the training data acquired in step S100 is high (step S110). Then, the process proceeds to step S114.
一方、誤差評価値が閾値以上であると判断した場合(ステップS108:No)、判定部24Dは、ステップS100で取得した学習データの有効性が低いと判定する(ステップS112)。そして、ステップS114へ進む。 On the other hand, if the error evaluation value is determined to be above the threshold (step S108: No), the determination unit 24D determines that the effectiveness of the training data acquired in step S100 is low (step S112). Then, the process proceeds to step S114.
ステップS114では、判定部24Dは、ステップ100で取得した学習データと、ステップS102で算出した校正パラメータと、ステップS110またはステップ112の有効性の判定結果と、ステップS104およびステップS106でそれぞれ算出した誤差評価値および信頼度と、を対応付けて記憶部20へ記憶する。 In step S114, the determination unit 24D stores the learning data acquired in step 100, the calibration parameters calculated in step S102, the effectiveness determination result from step S110 or step 112, and the error evaluation value and confidence level calculated in steps S104 and S106, respectively, in the storage unit 20, associating them with each other.
出力制御部24Eは、ステップS110またはステップS112による判定部24Dの判定結果を、UI部12および外部の情報処理装置などに出力する(ステップS116)。そして、本ルーチンを終了する。 The output control unit 24E outputs the determination result of the determination unit 24D in step S110 or step S112 to the UI unit 12 and an external information processing device, etc. (step S116). Then, this routine terminates.
処理部24がステップS100~ステップS114の処理を異なるシーケンスの学習データごとに実行することで、複数の学習データの各々ごとに、校正パラメータ、有効性の判定結果、誤差評価値、および信頼度が対応付けて記憶部20に記憶される。 The processing unit 24 executes steps S100 to S114 for each different sequence of training data, thereby storing the calibration parameters, effectiveness determination results, error evaluation values, and reliability scores in the storage unit 20 for each of the multiple training data sets.
次に、処理部24が実行する学習処理について説明する。 Next, the learning process executed by the processing unit 24 will be described.
図6は、処理部24が実行する学習処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Figure 6 is a flowchart showing an example of the learning process flow executed by the processing unit 24.
校正部24Fは、記憶部20に記憶された学習データの各々について、該学習データから算出された校正パラメータを用いて、該学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を校正する(ステップS200)。上述したように、校正部24Fは、誤差評価値が閾値未満であり有効性が高いと判定された学習データについて、該学習データから算出された校正パラメータを用いて、該学習データに含まれる画像データおよび点群データの少なくとも一方を校正してもよい。 The calibration unit 24F calibrates at least one of the image data and point cloud data contained in each of the training data stored in the storage unit 20, using calibration parameters calculated from the training data (step S200). As described above, the calibration unit 24F may also calibrate at least one of the image data and point cloud data contained in training data for which the error evaluation value is less than a threshold and is determined to have high effectiveness, using calibration parameters calculated from the training data.
そして、学習部24Gは、ステップS200で校正された学習データに基づいて、画像データから画像データを構成する画素ごとの推定奥行情報を出力する学習モデルを学習する(ステップS202)。そして、本ルーチンを終了する。 Then, the learning unit 24G learns a learning model that outputs estimated depth information for each pixel constituting the image data from the image data, based on the training data calibrated in step S200 (step S202). Finally, this routine terminates.
以上説明したように、本実施形態の情報処理装置で実行される情報処理プログラムは、画像データを取得する画像取得ステップと、画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり時間的空間的誤差が未校正の、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを取得する点群取得ステップと、画像データと点群データとを含む学習データごとに校正パラメータを算出する校正パラメータ算出ステップと、校正パラメータに基づいて校正パラメータの算出に用いた学習データの有効性を判定する判定ステップと、コンピュータに実行させるための情報処理プログラムである。 As described above, the information processing program executed by the information processing device of this embodiment comprises: an image acquisition step for acquiring image data; a point cloud acquisition step for acquiring point cloud data in which depth information is defined for each of multiple points, where the calibration parameters used to calibrate at least one of the temporal and spatial errors of the image data are unknown and the temporal and spatial errors are uncalibrated; a calibration parameter calculation step for calculating calibration parameters for each training data including image data and point cloud data; a determination step for determining the validity of the training data used to calculate the calibration parameters based on the calibration parameters; and an information processing program to be executed by a computer.
従来技術には、校正パラメータが不明であり未校正の学習データの校正パラメータを算出し、学習データの校正に用いる技術が開示されている。しかしながら、校正パラメータを用いて校正された学習データには、校正に失敗した学習データが含まれる場合がある。すなわち、校正パラメータを用いても校正しきれない時間的空間的誤差を有する学習データは、校正パラメータを適用しても時間的空間的誤差を校正することができない。このような校正された学習データを学習モデルの学習に用いると、校正に失敗した学習データを学習に用いることとなり、高精度な学習が実現できない場合があった。すなわち、従来技術では、高精度な学習に適した学習データが提供されていなかった。 Conventional techniques disclose methods for calculating calibration parameters for uncalibrated training data where the calibration parameters are unknown, and then using these parameters to calibrate the training data. However, training data calibrated using these calibration parameters may contain training data that failed to be calibrated. That is, training data with temporal and spatial errors that cannot be fully calibrated even with the use of calibration parameters cannot have those errors corrected by applying the calibration parameters. Using such calibrated training data in training a model results in using training data that failed to be calibrated, which can prevent high-accuracy learning. In other words, conventional techniques did not provide training data suitable for high-accuracy learning.
一方、本実施形態の情報処理プログラムは、画像データと点群データとを含む未校正の学習データごとに算出した校正パラメータに基づいて、校正パラメータの算出に用いた学習データの有効性を判定する。すなわち、本実施形態の情報処理プログラムは、校正パラメータを用いて校正したときの学習データの有効性を判定する。 On the other hand, the information processing program of this embodiment determines the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters, based on the calibration parameters calculated for each uncalibrated training data set, which includes image data and point cloud data. In other words, the information processing program of this embodiment determines the effectiveness of the training data after calibration using the calibration parameters.
このため、本実施形態の情報処理プログラムは、校正パラメータを用いて校正された学習データが学習モデルの学習に適しているか否かを表す有効性を判定することができる。また、本実施形態の情報処理プログラムは、学習データの、学習モデルの学習に用いるデータとしての有効性を提供することができる。このため、本実施形態の情報処理プログラムは、高精度な学習に適した学習データの提供を支援することが可能となる。 Therefore, the information processing program of this embodiment can determine the effectiveness of the training data, which has been calibrated using calibration parameters, indicating whether or not it is suitable for training a learning model. Furthermore, the information processing program of this embodiment can provide the effectiveness of the training data as data to be used for training a learning model. Therefore, the information processing program of this embodiment can support the provision of training data suitable for high-precision learning.
従って、本実施形態の情報処理プログラムは、高精度な学習に適した学習データの提供を支援することができる。 Therefore, the information processing program of this embodiment can support the provision of training data suitable for high-precision learning.
また、本実施形態の情報処理プログラムは、学習データの有効性に応じて学習モデルを学習するため、高精度な学習を行うことができる。 Furthermore, since the information processing program of this embodiment learns the learning model according to the effectiveness of the training data, it can perform highly accurate learning.
次に、上記実施形態の情報処理装置10の、ハードウェア構成の一例を説明する。 Next, an example of the hardware configuration of the information processing device 10 of the above embodiment will be described.
図7は、上記実施形態の情報処理装置10の一例のハードウェア構成図である。 Figure 7 is a hardware configuration diagram of an example of the information processing device 10 in the above embodiment.
上記実施形態の情報処理装置10は、CPU(Central Processing Unit)90Dなどの制御装置と、ROM(Read Only Memory)90EやRAM(Random Access Memory)90FやHDD(ハードディスクドライブ)90Gなどの記憶装置と、各種機器とのインターフェースであるI/F部90Bと、出力情報などの各種情報を出力する出力部90Aと、ユーザによる操作を受付ける入力部90Cと、各部を接続するバス90Hとを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。 The information processing device 10 of the above embodiment comprises a control device such as a CPU (Central Processing Unit) 90D, storage devices such as a ROM (Read Only Memory) 90E, RAM (Random Access Memory) 90F, and HDD (Hard Disk Drive) 90G, an I/F unit 90B which serves as an interface to various devices, an output unit 90A which outputs various information such as output information, an input unit 90C which accepts user operations, and a bus 90H which connects each unit. It has a hardware configuration that utilizes a standard computer.
上記実施形態の情報処理装置10では、CPU90Dが、ROM90Eから情報処理プログラムをRAM90F上に読み出して実行することにより、上記各部がコンピュータ上で実現される。 In the information processing device 10 of the above embodiment, the CPU 90D reads the information processing program from the ROM 90E onto the RAM 90F and executes it, thereby realizing each of the above components on the computer.
なお、上記実施形態の情報処理装置10で実行される上記各処理を実行するための情報処理プログラムは、HDD90Gに記憶されていてもよい。また、上記実施形態の情報処理装置10で実行される上記各処理を実行するための情報処理プログラムは、ROM90Eに予め組み込まれて提供されていてもよい。 Furthermore, the information processing program for executing each of the above processes performed by the information processing device 10 in the above embodiment may be stored in the HDD 90G. Alternatively, the information processing program for executing each of the above processes performed by the information processing device 10 in the above embodiment may be pre-installed and provided in the ROM 90E.
また、上記実施形態の情報処理装置10で実行される上記処理を実行するための情報処理プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD-ROM、CD-R、メモリカード、DVD(Digital Versatile Disc)、フレキシブルディスク(FD)等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータプログラムプロダクトとして提供されるようにしてもよい。また、上記実施形態の情報処理装置10で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するようにしてもよい。また、上記実施形態の情報処理装置10で実行される上記処理を実行するためのプログラムを、インターネットなどのネットワーク経由で提供または配布するようにしてもよい。 Furthermore, the information processing program for executing the above-described process performed by the information processing device 10 of the above embodiment may be provided as a computer program product by being stored in an installable or executable file format on a computer-readable storage medium such as a CD-ROM, CD-R, memory card, DVD (Digital Versatile Disc), or flexible disk (FD). Alternatively, the program for executing the above-described process performed by the information processing device 10 of the above embodiment may be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading it via the network. Furthermore, the program for executing the above-described process performed by the information processing device 10 of the above embodiment may be provided or distributed via a network such as the Internet.
なお、上記には、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its variations are included within the scope and spirit of the invention, as well as within the scope of the invention and its equivalents as described in the claims.
10 情報処理装置
14 撮影センサ
16 測距センサ
24A 画像取得部
24B 点群取得部
24C 校正パラメータ算出部
24D 判定部
24E 出力制御部
24F 校正部
24G 学習部
10 Information Processing Device 14 Imaging Sensor 16 Distance Measuring Sensor 24A Image Acquisition Unit 24B Point Cloud Acquisition Unit 24C Calibration Parameter Calculation Unit 24D Judgment Unit 24E Output Control Unit 24F Calibration Unit 24G Learning Unit
Claims (13)
前記画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり前記時間的空間的誤差が未校正の、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを取得する点群取得ステップと、
前記画像データと前記点群データとを含む学習データごとに前記校正パラメータを算出する校正パラメータ算出ステップと、
前記校正パラメータに基づいて、前記校正パラメータの算出に用いた前記学習データの有効性を判定する判定ステップと、
をコンピュータに実行させるための情報処理プログラム。 Image acquisition step to obtain image data,
A point cloud acquisition step in which depth information is defined for each of a plurality of points, for which the calibration parameters used to calibrate the temporal and spatial errors of at least one of the temporal and spatial elements of the aforementioned image data are unknown and the temporal and spatial errors are uncalibrated;
A calibration parameter calculation step, which calculates the calibration parameter for each training data including the image data and the point cloud data,
A determination step in which the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters is determined based on the calibration parameters,
An information processing program that causes a computer to execute something.
前記校正パラメータおよび前記校正パラメータによって表される前記時間的空間的誤差の大きさを表す誤差評価値を算出し、
前記判定ステップは、
前記誤差評価値が高いほど、より低い前記有効性を判定する、
請求項1に記載の情報処理プログラム。 The calibration parameter calculation step is as follows:
The calibration parameters and an error evaluation value representing the magnitude of the temporal and spatial errors expressed by the calibration parameters are calculated.
The aforementioned determination step is,
The higher the error evaluation value, the lower the effectiveness is judged.
The information processing program according to claim 1.
前記点群データを取得した測距センサおよび前記画像データを撮影した撮影センサの各々の、位置姿勢、相対角度、相対距離、角速度、および速度、のうち少なくとも1つ以上に基づいて、前記学習データに含まれる前記画像データと前記点群データとの間の取得タイミングのずれを示す時間オフセットを前記校正パラメータとして算出する、
請求項1に記載の情報処理プログラム。 The calibration parameter calculation step is as follows:
Based on at least one of the position, orientation, relative angle, relative distance, angular velocity, and speed of the distance measuring sensor that acquired the point cloud data and the imaging sensor that captured the image data, a time offset indicating the timing difference between the acquisition of the image data and the point cloud data included in the training data is calculated as the calibration parameter.
The information processing program according to claim 1.
前記画像データを構成する画素を、該画像データと同じタイミングで取得されたと推測される前記点群データの取得時の測距センサの姿勢情報を用いて、前記学習データに含まれる該画像データまたは該画像データ以外の他の画像データ上に再投影した再投影画素と、該画像データを構成する画素と、の距離、画素値の差、および画素の特徴量の差、の少なくとも1つを表す再投影誤差に基づいて、
前記学習データに含まれる前記画像データと前記点群データとの間の取得タイミングのずれを示す時間オフセット、前記画像データを撮影した撮影センサの構造を示す内部パラメータ、および前記撮影センサと前記測距センサとの間の空間的な関係性を示す外部パラメータ、の少なくとも1つを含む前記校正パラメータを算出する、
請求項1に記載の情報処理プログラム。 The calibration parameter calculation step is as follows:
Based on a reprojection error that represents at least one of the distance, the difference in pixel values, and the difference in pixel features between the reprojected pixels, which are reprojected onto the image data or other image data included in the training data, and the pixels constituting the image data, using the attitude information of the distance sensor at the time of acquisition of the point cloud data, which is presumed to have been acquired at the same time as the image data, and the pixels constituting the image data,
The calibration parameter is calculated, which includes at least one of the following: a time offset indicating the timing difference between the acquisition of the image data and the point cloud data included in the learning data; an internal parameter indicating the structure of the imaging sensor that captured the image data; and an external parameter indicating the spatial relationship between the imaging sensor and the distance measuring sensor.
The information processing program according to claim 1.
前記点群データにより観測される物体の位置情報と、前記画像データにより観測される前記物体の位置情報と、の差分に基づいて、前記学習データに含まれる前記画像データと前記点群データとの間の取得タイミングのずれを示す時間オフセット、前記画像データを撮影した撮影センサの構造を示す内部パラメータ、および前記撮影センサと前記点群データを取得した測距センサとの間の空間的な関係性を示す外部パラメータ、の少なくとも1つを含む前記校正パラメータを算出する、
請求項1に記載の情報処理プログラム。 The calibration parameter calculation step is as follows:
Based on the difference between the position information of an object observed by the point cloud data and the position information of the object observed by the image data, the calibration parameter is calculated, which includes at least one of the following: a time offset indicating the timing difference between the acquisition of the image data and the point cloud data included in the training data; an internal parameter indicating the structure of the imaging sensor that captured the image data; and an external parameter indicating the spatial relationship between the imaging sensor and the distance measuring sensor that acquired the point cloud data.
The information processing program according to claim 1.
前記誤差評価値に基づいて、前記誤差評価値によって表される前記時間的空間的誤差が大きいほど低い、前記学習データに対する信頼度を更に算出する、
請求項2に記載の情報処理プログラム。 The calibration parameter calculation step is as follows:
Based on the error evaluation value, a confidence level for the training data is further calculated, with the confidence level decreasing as the temporal and spatial errors represented by the error evaluation value increase.
The information processing program according to claim 2.
を含む請求項1に記載の情報処理プログラム。 An output control step that outputs the determination result of the determination step,
The information processing program according to claim 1, which includes the following:
校正された前記学習データに基づいて、前記画像データから前記画像データを構成する画素ごとの推定奥行情報を出力する学習モデルを学習する学習ステップと、
を含む請求項1に記載の情報処理プログラム。 A calibration step in which at least one of the image data and point cloud data included in the training data whose effectiveness is greater than or equal to a predetermined value is calibrated by the calibration parameter calculated from the training data,
A learning step of training a learning model that outputs estimated depth information for each pixel constituting the image data from the image data based on the calibrated training data,
The information processing program according to claim 1, which includes the following:
前記有効性が所定値以上の校正された前記学習データに含まれる前記画像データを前記学習モデルに入力し、
前記学習モデルから出力される画素ごとの推定奥行情報と校正された前記学習データに含まれる前記点群データによって規定される点ごとの奥行情報との誤差が最小化されるように前記学習モデルのパラメータを調整する、
請求項8に記載の情報処理プログラム。 The aforementioned learning steps are:
The image data included in the calibrated training data, whose effectiveness is equal to or greater than a predetermined value, is input to the training model.
The parameters of the learning model are adjusted so that the error between the estimated depth information for each pixel output from the learning model and the depth information for each point defined by the point cloud data included in the calibrated learning data is minimized.
The information processing program according to claim 8.
校正された前記学習データに含まれる前記画像データを学習モデルに入力し、前記学習モデルから出力される画素ごとの推定奥行情報と校正された前記学習データに含まれる点群データによって規定される点ごとの奥行情報との誤差を算出し、
前記学習データから算出された前記校正パラメータによって表される前記時間的空間的誤差が小さいほど高い信頼度に応じて前記誤差を重み付けした重み付け誤差が最小化されるように前記学習モデルのパラメータを調整する、
請求項9に記載の情報処理プログラム。 The aforementioned learning steps are:
The image data included in the calibrated training data is input to the training model, and the error between the estimated depth information for each pixel output from the training model and the depth information for each point defined by the point cloud data included in the calibrated training data is calculated.
The parameters of the learning model are adjusted so that the weighted error, which is obtained by weighting the error according to the confidence level, is minimized as the temporal and spatial errors represented by the calibration parameters calculated from the learning data become smaller.
The information processing program according to claim 9.
前記校正パラメータによって表される前記時間的空間的誤差が小さいほど高い信頼度の大きさに従って前記学習データの順列を生成し、前記順列に従って前記学習データに含まれる前記画像データを前記学習モデルに入力する、
請求項8に記載の情報処理プログラム。 The aforementioned learning steps are:
The system generates permutations of the training data according to the magnitude of the confidence level, where the temporal and spatial errors represented by the calibration parameters are smaller, and inputs the image data included in the training data into the training model according to the permutations.
The information processing program according to claim 8.
前記画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり前記時間的空間的誤差が未校正の、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを取得する点群取得部と、
前記画像データと前記点群データとを含む学習データごとに前記校正パラメータを算出する校正パラメータ算出部と、
前記校正パラメータに基づいて、前記校正パラメータの算出に用いた前記学習データの有効性を判定する判定部と、
を備える情報処理装置。 Image acquisition unit that acquires image data,
A point cloud acquisition unit acquires point cloud data in which depth information is defined for each of a plurality of points, for which the calibration parameters used to calibrate at least one of the temporal and spatial errors of the temporal and spatial elements of the aforementioned image data are unknown and the temporal and spatial errors are uncalibrated.
A calibration parameter calculation unit calculates the calibration parameter for each training data including the image data and the point cloud data,
A determination unit that determines the effectiveness of the learning data used to calculate the calibration parameters based on the calibration parameters,
An information processing device equipped with the following features.
前記画像データに対する時間的要素および空間的要素の少なくとも一方の時間的空間的誤差を校正するために用いる校正パラメータが不明であり前記時間的空間的誤差が未校正の、複数の点の各々ごとに奥行情報が規定された点群データを取得する点群取得ステップと、
前記画像データと前記点群データとを含む学習データごとに前記校正パラメータを算出する校正パラメータ算出ステップと、
前記校正パラメータに基づいて、前記校正パラメータの算出に用いた前記学習データの有効性を判定する判定ステップと、
を含む情報処理方法。 Image acquisition step to obtain image data,
A point cloud acquisition step in which depth information is defined for each of a plurality of points, for which the calibration parameters used to calibrate the temporal and spatial errors of at least one of the temporal and spatial elements of the aforementioned image data are unknown and the temporal and spatial errors are uncalibrated;
A calibration parameter calculation step, which calculates the calibration parameter for each training data including the image data and the point cloud data,
A determination step in which the effectiveness of the training data used to calculate the calibration parameters is determined based on the calibration parameters,
Information processing methods including
Priority Applications (1)
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| JP2023089443A JP7830385B2 (en) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | Information processing program, information processing device, and information processing method |
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| US20200193630A1 (en) | 2017-11-03 | 2020-06-18 | Zoox, Inc. | Dense Depth Estimation of Image Data |
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- 2023-05-31 JP JP2023089443A patent/JP7830385B2/en active Active
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| JP2021081368A (en) | 2019-11-21 | 2021-05-27 | 株式会社デンソーアイティーラボラトリ | Distance image generator, model generator, inter-vehicle distance calculation device, distance image generation method, and program therefor |
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