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JP7842749B2 - 情報処理システム及び情報処理方法 - Google Patents
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JP7842749B2 - 情報処理システム及び情報処理方法 - Google Patents

情報処理システム及び情報処理方法

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Description

本開示は、機械学習モデルの訓練に用いられるデータセットを作成する技術に関する。
例えば、非特許文献1には、通常カメラで撮像した画像をディスプレイに表示し、ディスプレイに表示された画像をレンズレスカメラで撮像することにより、レンズレスカメラを利用した顔検出モデルを訓練するためのデータセットを作成する手法が記載されている。
しかしながら、ボケ画像を取得するカメラによって撮像された訓練用画像は人間には認識が困難な画像であるため、撮像された訓練用画像に対して正確な正解情報を付与することは困難である。また、正解情報の不正確さは、訓練される機械学習モデルの性能低下につながる。そのため、不正確な正解情報が付与された訓練用画像を含むデータセットを利用して機械学習モデルが訓練されたとしても、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることが困難であった。
Jasper Tan、Li Niu、Jesse K. Adams、Vivek Boominathan、Jacob T. Robinson、及びRichard G. Baraniuk、「Face Detection and Verification Using Lensless Cameras」、IEEE Transactions on Computational Imaging、vol.5、No.2、pp.180-194、2019年
本開示は、上記の問題を解決するためになされたもので、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる技術を提供することを目的とするものである。
本開示に係る情報処理システムは、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部から取得する正解情報取得部と、前記第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置に表示させる正解画像表示制御部と、前記表示装置に表示された前記第1正解画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2正解画像を取得する撮像制御部と、前記第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成する生成部と、前記訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する記憶制御部と、を備える。
本開示によれば、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
本開示の第1実施形態に係る撮像システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 撮像装置の一例であるマルチピンホールカメラの構造を模式的に示す図である。 本開示の第1実施形態に係る撮像制御装置におけるデータセット作成処理について説明するためのフローチャートである。 表示装置に表示される第1訓練用画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL1である場合に、図4に示す第1訓練用画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2訓練用画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL2(L1<L2)である場合に、図4に示す第1訓練用画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2訓練用画像の一例を示す図である。 図5に示す第2訓練用画像に対して、図4に示す第1訓練用画像に設定されたバウンディングボックスを重畳した図である。 図6に示す第2訓練用画像に対して、図4に示す第1訓練用画像に設定されたバウンディングボックスを重畳した図である。 第1実施形態において、表示装置に表示される第1正解画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL1である場合に、図9に示す第1正解画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL2(L1<L2)である場合に、図9に示す第1正解画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。 図5に示す第2訓練用画像に対して外接バウンディングボックスを重畳させた図である。 、図6に示す第2訓練用画像に対して外接バウンディングボックスを重畳させた図である。 第1実施形態の変形例において、表示装置に表示される第1正解画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL1である場合に、図14に示す第1正解画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。 撮像装置と表示装置との距離がL2(L1<L2)である場合に、図14に示す第1正解画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。 図15に示す第2バウンディングボックス領域に外接する矩形状の外接バウンディングボックスの一例を示す図である。 図16に示す第2バウンディングボックス領域に外接する矩形状の外接バウンディングボックスの一例を示す図である。 図5に示す第2訓練用画像に対して、図17に示す外接バウンディングボックスを重畳させた図である。 図6に示す第2訓練用画像に対して、図18に示す外接バウンディングボックスを重畳させた図である。 本開示の第2実施形態に係る撮像システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 本開示の第2実施形態に係る撮像制御装置におけるデータセット作成処理について説明するためのフローチャートである。 第2実施形態において、表示装置に表示される第1幾何的画像の一例を示す図である。 図23に示す第1幾何的画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。 表示装置に表示される第1幾何的画像の別の例を示す図である。 第2実施形態における変換テーブルの一例を示す図である。 本第2実施形態における第2正解情報の生成処理を説明するための模式図である。 第2実施形態の第1変形例において、表示装置に表示される第1幾何的画像の一例を示す図である。 図28に示す第1幾何的画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。 第2実施形態の第2変形例において、表示装置に表示される第1水平ラインを含む第1幾何的画像の一例を示す図である。 図30に示す第1幾何的画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。 第2実施形態の第2変形例において、表示装置に表示される第1垂直ラインを含む第1幾何的画像の一例を示す図である。 図32に示す第1幾何的画像を撮像装置が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。 本第2実施形態の第2変形例における第1正解情報の一例を示す図である。 本第2実施形態の第2変形例における第2正解情報の一例を示す図である。 本開示の第3実施形態にかかる撮像システムの全体構成の一例を示すブロック図である。
(本開示の基礎となった知見)
家庭内又は屋内などにおいて、環境内人物の行動認識又は機器操作者の人物認識など、さまざまな認識技術は重要である。近年、物体認識のために、ディープラーニングと呼ばれる技術が注目されている。ディープラーニングとは、多層構造のニューラルネットワークを用いた機械学習であり、大量の訓練データを利用することで、従来法と比べて、より高精度な認識性能を実現することが可能である。このような物体認識において、画像情報は特に有効である。入力デバイスにカメラを利用し、画像情報を入力としたディープラーニングを行うことによって、従来の物体認識能力を大幅に向上させるさまざまな手法が提案されている。
しかし、家庭内などにカメラを配置することは、ハッキングなどにより撮像画像が外部に漏れた場合、プライバシーが侵害されるという課題があった。したがって、仮に撮像画像が外部に漏れた場合であっても、被写体のプライバシーを保護するための対策が必要である。
例えば、人間による視覚的な認識が困難であるボケのある画像を得るためのカメラとしては、マルチピンホールカメラがある。マルチピンホールカメラによって撮像される画像は、視点の異なる複数の画像が重畳され、又は、レンズを使用しないことで被写体像が合焦しにくい等の影響により、意図的に作り出されたボケによって人間による視覚的な認識が困難な画像である。そのため、特に家庭内又は屋内など、プライバシー保護が必要となる環境における画像認識システムの構築のために、マルチピンホールカメラによって撮像された画像を用いることは好適である。
画像認識システムでは、マルチピンホールカメラによって対象エリアが撮像され、撮像画像が識別器に入力される。これにより、識別器は、訓練済みの識別モデルを用いて、入力された撮像画像に含まれている顔を識別する。このように、マルチピンホールカメラによって対象エリアが撮像されることにより、仮に撮像画像が外部に漏れた場合であっても、撮像画像は人間による視覚的な認識が困難であるため、被写体のプライバシーを保護することができる。
このような識別器を訓練するために、上記の非特許文献1の撮像方法は、通常カメラで撮像した画像をディスプレイに表示し、ディスプレイに表示された画像をレンズレスカメラで撮像することで、訓練用データセットを作成している。上記の画像認識システムの識別タスクは、検出処理ではなく、物体識別又は顔認証などの分類処理である。識別タスクが分類処理である場合、訓練で利用する正解情報は、画像ごとに付与されるので、事前に用意した正解情報が利用可能である。一方、識別タスクが物体検出又は領域分割などの検出処理である場合、検出対象の画像上の位置を示すバウンディングボックス(Bounding Box)などの正解情報は、画像ごとではなく画素レベルで付与する必要がある。
しかしながら、マルチピンホールカメラ又はレンズレスカメラで撮像された訓練用画像は人間には認識が困難な画像であるため、撮像された訓練用画像に対して正確な正解情報を付与することは困難である。また、正解情報の不正確さは、訓練される機械学習モデルの性能低下につながる。そのため、不正確な正解情報が付与された訓練用画像を含むデータセットを利用して機械学習モデルが訓練されたとしても、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることが困難であった。
かかる課題を解決すべく、本発明者らは、訓練用データセットを蓄積する段階で、ディスプレイに訓練用画像だけではなく、正解情報に基づく正解画像も表示し、表示された正解画像を撮像することにより得られた画像に基づいて正解情報を生成する情報処理方法を発案した。これにより、正確な正解情報を取得することができ、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができるとの知見を得て、本開示を想到するに至った。
以上の課題を解決するために、本開示の一態様に係る情報処理システムは、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部から取得する正解情報取得部と、前記第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置に表示させる正解画像表示制御部と、前記表示装置に表示された前記第1正解画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2正解画像を取得する撮像制御部と、前記第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成する生成部と、前記訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する記憶制御部と、を備える。
この構成によれば、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報に基づく第1正解画像が表示装置に表示される。そして、表示装置に表示された第1正解画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2正解画像が取得される。取得された第2正解画像に基づいて第2正解情報が生成される。そして、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットが第2記憶部に記憶される。
したがって、撮像装置のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報を生成し、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを蓄積することができるので、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記第1正解画像は、前記第1正解情報の画像上の位置を示すオブジェクトを含んでもよい。
この構成によれば、第1正解画像は、第1正解情報の画像上の位置を示すオブジェクトを含み、オブジェクトにより検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは枠であり、前記撮像制御部は、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像における前記複数の枠それぞれの輝度又は位置に基づいて、前記複数の枠の中から1つの枠を選択し、選択した前記1つの枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、重畳された複数の枠それぞれの輝度又は位置に基づいて選択された1つの枠により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは枠であり、前記撮像制御部は、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の枠に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、重畳された複数の枠に外接する外接枠により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは枠であり、前記撮像制御部は、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の枠に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠における中心を画像上の基準位置として決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記枠と同一サイズの枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、重畳された複数の枠に外接する外接枠が特定され、特定された外接枠における中心が画像上の基準位置として決定され、決定された基準位置を中心とし枠と同一サイズの枠により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは第1領域であり、前記撮像制御部は、複数の第1領域を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1領域が重畳された第2領域における輝度に基づいて画像上の基準位置を決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記第1領域と同一サイズの領域が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、複数の第1領域が重畳された第2領域における輝度に基づいて画像上の基準位置が決定され、決定された基準位置を中心とし第1領域と同一サイズの領域により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは第1領域であり、前記撮像制御部は、複数の第1領域を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1領域が重畳された第2領域に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、複数の第1領域が重畳された第2領域に外接する外接枠により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記オブジェクトは第1領域であり、前記撮像制御部は、複数の第1領域を重畳させた前記第2正解画像を取得し、前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1領域が重畳された第2領域に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠における中心を画像上の基準位置として決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記第1領域と同一サイズの領域が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、複数の第1領域が重畳された第2領域に外接する外接枠が特定され、特定された外接枠における中心が画像上の基準位置として決定され、決定された基準位置を中心とし第1領域と同一サイズの領域により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記生成部は、前記第2正解画像から複数のオブジェクトを包含する領域を特定し、特定した前記領域が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成してもよい。
この構成によれば、第2正解画像から複数のオブジェクトを包含する領域により検出対象の物体の画像上の位置を特定することができるので、正確な第2正解情報を生成することができ、物体検出を行う機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記第1記憶部に記憶されている前記訓練用画像は、前記撮像装置とは異なる撮像装置によって取得されたボケのない第1訓練用画像であり、前記第1訓練用画像を前記第1記憶部から取得する画像取得部と、前記第1訓練用画像を前記表示装置に表示させる訓練用画像表示制御部と、をさらに備え、前記撮像制御部は、前記表示装置に表示された前記第1訓練用画像を前記撮像装置に撮像させて第2訓練用画像を取得し、前記記憶制御部は、前記第2訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを前記第2記憶部に記憶してもよい。
この構成によれば、撮像装置のボケ度合いに応じた第2訓練用画像と、撮像装置のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報との組を含むデータセットを蓄積することができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記第2記憶部に記憶された前記訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを利用して、前記機械学習モデルを訓練する訓練部をさらに備えてもよい。
この構成によれば、第2記憶部に記憶された第2訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを利用して、機械学習モデルが訓練されるので、被写体との距離に応じたボケ度合いの撮像画像から被写体を認識するための機械学習モデルの認識能力を向上させることができる。
また、本開示は、以上のような特徴的な構成を備える情報処理システムとして実現することができるだけでなく、情報処理システムが備える特徴的な構成に対応する特徴的な処理を実行する情報処理方法などとして実現することもできる。したがって、以下の他の態様でも、上記の情報処理システムと同様の効果を奏することができる。
本開示の他の態様に係る情報処理方法は、コンピュータが、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部から取得し、前記第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置に表示させ、前記表示装置に表示された前記第1正解画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2正解画像を取得し、前記第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成し、前記訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する。
本開示の他の態様に係る情報処理システムは、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部から取得する取得部と、第1幾何的画像を表示装置に表示させる幾何的画像表示制御部と、前記表示装置に表示された前記第1幾何的画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2幾何的画像を取得する撮像制御部と、前記第1幾何的画像の位置を前記第2幾何的画像の位置に変換するための変換テーブルを生成する変換テーブル生成部と、前記変換テーブルを用いて、前記第1正解情報を第2正解情報に変換する変換部と、前記訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する記憶制御部と、を備える。
この構成によれば、表示装置に表示された第1幾何的画像を、ボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2幾何的画像が取得される。第1幾何的画像の位置を第2幾何的画像の位置に変換するための変換テーブルが生成される。そして、変換テーブルを用いて、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報が第2正解情報に変換され、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットが第2記憶部に記憶される。
したがって、撮像装置のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報を生成し、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを蓄積することができるので、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1ドットを含み、前記変換テーブル生成部は、前記第2幾何的画像から複数の第2ドットの位置を特定し、前記第1ドットの位置を、特定した前記複数の第2ドットの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
この構成によれば、第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1ドットを含む。第2幾何的画像から複数の第2ドットの位置が特定され、第1ドットの位置を、特定された複数の第2ドットの位置に変換するための変換テーブルが生成される。変換テーブルにより、例えば、第1正解情報で表される枠の位置が、撮像装置のボケ度合いに応じた枠の位置に変換され、変換された枠の位置が第2正解情報として生成される。したがって、撮像装置のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報を生成することができる。
また、上記の情報処理システムにおいて、前記第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1水平ライン及び第1垂直ラインを含み、前記変換テーブル生成部は、前記第2幾何的画像から複数の第2水平ライン及び複数の第2垂直ラインの位置を特定し、前記第1水平ラインの位置を、特定した前記複数の第2水平ラインの位置に変換するとともに、前記第1垂直ラインの位置を、特定した前記複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
この構成によれば、第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1水平ライン及び第1垂直ラインを含む。第2幾何的画像から複数の第2水平ライン及び複数の第2垂直ラインの位置が特定され、第1水平ラインの位置を、特定された複数の第2水平ラインの位置に変換するとともに、第1垂直ラインの位置を、特定された複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルが生成される。変換テーブルにより、例えば、第1正解情報で表される枠の位置が、撮像装置のボケ度合いに応じた枠の位置に変換され、変換された枠の位置が第2正解情報として生成される。したがって、撮像装置のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報を生成することができる。
以下添付図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示を具体化した一例であって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
(第1実施形態)
図1は、本開示の第1実施形態に係る撮像システム1の全体構成の一例を示すブロック図である。
撮像システム1は、撮像制御装置2、表示装置3及び撮像装置4を備える。
表示装置3は、例えば、液晶表示装置又は有機EL(Electro Luminescence)表示装置である。表示装置3は、撮像制御装置2によって制御され、撮像制御装置2から出力された画像を表示する。なお、表示装置3は、スクリーンに画像を投影するプロジェクタであってもよい。
撮像装置4は、例えば、レンズレスカメラ、符号化開口カメラ(Coded Aperture Camera)、マルチピンホールカメラ、レンズレスマルチピンホールカメラ、又はライトフィールドカメラなどの計算撮像カメラである。撮像装置4は、撮像によりボケ画像を取得する。
撮像装置4は、表示装置3の表示画面を撮像可能な位置に配置されている。本第1実施形態における撮像装置4は、複数のピンホールが形成されたマスクパターンを有するマスクが撮像素子の受光面を覆うように配置されたレンズレスマルチピンホールカメラである。言い換えると、マスクパターンは、被写体と受光面との間に配置されるともいえる。
撮像装置4は、ボケのない通常の画像を撮像する通常のカメラと異なり、ボケのある画像である計算撮像画像を撮像する。計算撮像画像は、意図的に作り出されたボケによって撮像画像自体を人が見ても被写体を認識できない画像である。
図2は、撮像装置4の一例であるマルチピンホールカメラ200の構造を模式的に示す図である。図2は、マルチピンホールカメラ200を上から見た図である。
図2に示すマルチピンホールカメラ200は、マルチピンホールマスク201と、CMOSなどのイメージセンサ202とを有する。マルチピンホールカメラ200は、レンズを有していない。マルチピンホールマスク201は、イメージセンサ202の受光面から一定距離離れて配置されている。マルチピンホールマスク201は、ランダム又は等間隔に配置された複数のピンホール2011,2012を有している。複数のピンホール2011,2012は、マルチピンホールとも呼ばれる。イメージセンサ202は、各ピンホール2011,2012を通じて表示装置3に表示された画像を撮像した撮像画像を取得する。ピンホールを通じて取得される画像は、ピンホール画像とも呼ばれる。
各ピンホール2011,2012の位置及び大きさによって被写体のピンホール画像は異なる。そのため、イメージセンサ202は、複数のピンホール画像がわずかにずれて重なり合った状態(多重像)の重畳画像を取得する。複数のピンホール2011,2012の位置関係は、イメージセンサ202上に投影される複数のピンホール画像の位置関係(つまり多重像の重畳の度合い)に影響を与える。ピンホール2011,2012の大きさは、ピンホール画像のボケの度合いに影響を与える。
マルチピンホールマスク201が用いられることによって、位置及びボケの程度が異なる複数のピンホール画像を重畳して取得することが可能である。つまり、意図的に多重像及びボケが作り出された計算撮像画像を取得することが可能である。そのため、撮像画像は多重像かつボケ画像となり、これらのボケによって被写体のプライバシーが保護された画像を取得することができる。
また、ピンホールの数、ピンホールの位置、及びピンホールの大きさが変更されることで、ボケ方の異なる画像が取得可能となる。つまり、マルチピンホールマスク201は、ユーザによって容易に脱着できる構造であってもよい。マスクパターンが異なる複数種類のマルチピンホールマスク201が予め用意されていてもよい。マルチピンホールマスク201は、画像認識時に使用されるマルチピンホールカメラのマスクパターンに応じて、ユーザによって自由に交換されてもよい。
なお、このようなマルチピンホールマスク201の変更は、マルチピンホールマスク201の交換以外にも、以下の様々な方法で実現可能である。例えば、マルチピンホールマスク201は、イメージセンサ202の前に回動自在に取り付けられていてもよく、ユーザによって任意に回転されてもよい。また、例えば、マルチピンホールマスク201は、イメージセンサ202の前に取り付けられている板の任意の箇所に、ユーザによって穴が開けられることにより、作成されてもよい。また、例えば、マルチピンホールマスク201は、空間光変調器などを利用した液晶マスクであってもよい。マルチピンホールマスク201内の各位置の透過率が任意に設定されることにより、所定の数のピンホールが所定の位置に形成されてもよい。さらに、例えば、マルチピンホールマスク201は、ゴムなどの伸縮可能な材質を用いて成形されてもよい。ユーザは、外力の印加によってマルチピンホールマスク201を物理的に変形させ、ピンホールの位置及び大きさを変えてもよい。
なお、マルチピンホールカメラ200は、訓練済みの機械学習モデルを用いた画像認識時においても用いられる。マルチピンホールカメラ200によって撮像された画像は、訓練データとして収集される。収集された訓練データは、機械学習モデルの訓練に用いられる。
また、図2では、2つのピンホール2011,2012が水平方向に並んで配置されているが、本開示は特にこれに限定されず、マルチピンホールカメラ200は、3つ以上のピンホールを備えてもよい。また、2つのピンホール2011,2012は、垂直方向に並んで配置されてもよい。
撮像制御装置2は、具体的には図示されていないマイクロプロセッサ、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)及びハードディスクなどから構成される。RAM、ROM又はハードディスクは、コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサがコンピュータプログラムに従って動作することにより、撮像制御装置2の機能が実現される。
撮像制御装置2は、第1記憶部21、第2記憶部22、画像取得部23、訓練用画像表示制御部24、正解情報取得部25、正解画像表示制御部26、撮像制御部27、正解情報生成部28及び記憶制御部29を備える。
第1記憶部21は、機械学習モデルの第1訓練用画像と第1訓練用画像に対応する第1正解情報とを記憶する。第1記憶部21は、通常カメラで撮像された複数の第1訓練用画像と、複数の第1訓練用画像それぞれに対応する第1正解情報(アノテーション情報)とを記憶する。第1訓練用画像は、機械学習モデルの認識対象である被写体を含む画像である。第1訓練用画像は、撮像装置4とは異なる撮像装置によって取得されたボケのない画像である。
第1正解情報は、識別タスクごとに異なる。例えば、識別タスクが物体検出であれば、第1正解情報は、検出対象が画像上に占める領域を表すバウンディングボックスである。また、例えば、識別タスクが物体識別であれば、第1正解情報は、分類結果である。また、例えば、識別タスクが画像の領域分割であれば、第1正解情報は、画素ごとの領域情報である。第1記憶部21に記憶されている第1訓練用画像及び第1正解情報は、通常カメラを利用した識別器の機械学習において利用する情報と同じである。
画像取得部23は、機械学習モデルの第1訓練用画像を第1記憶部21から取得する。画像取得部23は、第1記憶部21から取得した第1訓練用画像を訓練用画像表示制御部24へ出力する。
訓練用画像表示制御部24は、第1訓練用画像を表示装置3に表示させる。表示装置3は、訓練用画像表示制御部24からの指示に従い、第1訓練用画像を表示する。
正解情報取得部25は、機械学習モデルの第1訓練用画像(訓練用画像)に対応する第1正解情報を第1記憶部21から取得する。正解情報取得部25は、画像取得部23によって取得された第1訓練用画像に対応する第1正解情報を取得する。正解情報取得部25は、第1記憶部21から取得した第1正解情報を正解画像表示制御部26へ出力する。
正解画像表示制御部26は、第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置3に表示させる。表示装置3は、正解画像表示制御部26からの指示に従い、第1正解画像を表示する。
第1正解画像は、第1正解情報の画像上の位置を示すオブジェクトを含む。例えば、オブジェクトは、検出対象である物体を含む枠である。枠は矩形状であり、バウンディングボックスとも呼ばれる。第1正解情報は、バウンディングボックスの画像上の位置情報を含む。すなわち、第1正解情報は、バウンディングボックスの左上頂点のx座標、バウンディングボックスの左上頂点のy座標、バウンディングボックスの幅及びバウンディングボックスの高さを含む。なお、位置情報は、上記に限定されず、バウンディングボックスの画像上の位置を特定することが可能な情報であればよい。また、第1正解情報は、バウンディングボックスの位置情報だけでなく、バウンディングボックス内の検出対象の物体の名称(クラス名)を含んでもよい。
撮像制御部27は、表示装置3に表示された第1訓練用画像を撮像装置4に撮像させて第2訓練用画像を取得する。第1訓練用画像が表示装置3に表示されると、撮像制御部27は、第1訓練用画像を撮像装置4に撮像させて第2訓練用画像を取得する。撮像制御部27は、取得した第2訓練用画像を記憶制御部29へ出力する。
また、撮像制御部27は、表示装置3に表示された第1正解画像を撮像装置4に撮像させて第2正解画像を取得する。第1正解画像が表示装置3に表示されると、撮像制御部27は、第1正解画像を撮像装置4に撮像させて第2正解画像を取得する。撮像制御部27は、複数のバウンディングボックス(枠)を重畳させた第2正解画像を取得する。撮像制御部27は、取得した第2正解画像を正解情報生成部28へ出力する。
正解情報生成部28は、撮像制御部27によって取得された第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成する。正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックス(枠)に外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
記憶制御部29は、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶する。記憶制御部29は、撮像装置4の撮像により得られた第2訓練用画像と、正解情報生成部28によって生成された第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶する。
第2記憶部22は、第2訓練用画像と正解情報との組を含むデータセットを記憶する。
続いて、本開示の第1実施形態に係る撮像制御装置2におけるデータセット作成処理について説明する。
図3は、本開示の第1実施形態に係る撮像制御装置2におけるデータセット作成処理について説明するためのフローチャートである。
まず、画像取得部23は、第1訓練用画像を第1記憶部21から取得する(ステップS101)。画像取得部23は、第1記憶部21に記憶されている複数の第1訓練用画像の中から、撮像されていない第1訓練用画像を取得する。
次に、訓練用画像表示制御部24は、画像取得部23によって取得された第1訓練用画像を表示装置3に表示させる(ステップS102)。訓練用画像表示制御部24は、第1訓練用画像の表示位置及び表示サイズを表示装置3に指示する。この際、訓練用画像表示制御部24は、撮像装置4によって取得される画像が、第1訓練用画像と同じサイズになるように、第1訓練用画像の表示位置及び表示サイズを表示装置3に指示する。
次に、撮像制御部27は、表示装置3に表示された第1訓練用画像を撮像装置4に撮像させて第2訓練用画像を取得する(ステップS103)。撮像装置4は、表示装置3が視野に入るように撮像する。
次に、正解情報取得部25は、表示された第1訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部21から取得する(ステップS104)。
次に、正解画像表示制御部26は、正解情報取得部25によって取得された第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置3に表示させる(ステップS105)。このとき、バウンディングボックスの位置が第1訓練用画像と同じ座標系で表される場合、正解画像表示制御部26は、第1訓練用画像上のバウンディングボックスと同じ位置にバウンディングボックスを描画した第1正解画像を表示装置3に表示すればよい。第1正解画像を表示させる処理の詳細は後述する。
なお、本第1実施形態では、第1訓練用画像及び第1正解画像は、同一の表示装置3に表示されるが、本開示は特にこれに限定されず、第1訓練用画像及び第1正解画像は、互いに異なる表示装置に表示されてもよい。
次に、撮像制御部27は、表示装置3に表示された第1正解画像を撮像装置4に撮像させて第2正解画像を取得する(ステップS106)。撮像装置4は、表示装置3が視野に入るように撮像する。
次に、正解情報生成部28は、撮像制御部27によって取得された第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成する(ステップS107)。
撮像装置4は、ステップS103で取得されたボケのある第2訓練用画像に対する第2正解画像を取得することができる。撮像装置4がマルチピンホールカメラである場合、一つの被写体は、マルチピンホールマスク201を通すことで多重像として撮像される。この多重像のズレ量である視差は、被写体と撮像装置4との距離に依存して変化する。
ここで、図4~図6を用いて、マルチピンホールカメラにおける距離に依存した視差について説明する。
図4は、表示装置3に表示される第1訓練用画像の一例を示す図であり、図5は、撮像装置4と表示装置3との距離がL1である場合に、図4に示す第1訓練用画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2訓練用画像の一例を示す図であり、図6は、撮像装置4と表示装置3との距離がL2(L1<L2)である場合に、図4に示す第1訓練用画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2訓練用画像の一例を示す図である。
図4に示す第1訓練用画像51には、人物301及びテレビ302が映っている。また、検出対象である人物301に対してバウンディングボックス321が設定されている。バウンディングボックス321は、表示装置3に表示される第1訓練用画像51に含まれない。
図5に示す第2訓練用画像52は、撮像装置4と表示装置3との距離がL1である場合に、2つのピンホール2011,2012を有する撮像装置4が図4に示す第1訓練用画像51を撮像することによって得られる。また、図6に示す第2訓練用画像53は、撮像装置4と表示装置3との距離がL2である場合に、2つのピンホール2011,2012を有する撮像装置4が図4に示す第1訓練用画像51を撮像することによって得られる。ただし、L1は、L2より短い。
図5に示す第2訓練用画像52において、人物303は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1訓練用画像51上の人物301であり、テレビ304は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1訓練用画像51上のテレビ302であり、人物305は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1訓練用画像51上の人物301であり、テレビ306は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1訓練用画像51上のテレビ302である。
また、図6に示す第2訓練用画像53において、人物307は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1訓練用画像51上の人物301であり、テレビ308は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1訓練用画像51上のテレビ302であり、人物309は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1訓練用画像51上の人物301であり、テレビ310は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1訓練用画像51上のテレビ302である。
このように、マルチピンホールカメラである撮像装置4から得られる第2訓練用画像は、複数の被写体像が重畳された画像となる。光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物303,307及びテレビ304,308の撮像画像上の位置及び大きさは変化しない。一方、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物305,309及びテレビ306,310の撮像画像上の位置は、被写体と撮像装置4との距離に応じて変化する。被写体と撮像装置4との距離が離れるほど、視差量は小さくなる。つまり、撮像装置4と表示装置3との距離が変化した場合、視差量が変化した第2訓練用画像が得られる。
図7は、図5に示す第2訓練用画像52に対して、図4に示す第1訓練用画像51に設定されたバウンディングボックス321を重畳した図であり、図8は、図6に示す第2訓練用画像53に対して、図4に示す第1訓練用画像51に設定されたバウンディングボックス321を重畳した図である。
図7に示すバウンディングボックス322及び図8に示すバウンディングボックス323は、図4に示す第1訓練用画像51に設定されたバウンディングボックス321と同じ位置に重畳されている。バウンディングボックス322及びバウンディングボックス323は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物303及び人物307を含んでいる。そのため、バウンディングボックス322は、第2訓練用画像52の人物303の正解情報であり、バウンディングボックス323は、第2訓練用画像53の人物307の正解情報となっている。
一方、バウンディングボックス322及びバウンディングボックス323は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物305及び人物309を含んでいない。そのため、バウンディングボックス322及びバウンディングボックス323は、視差の影響により、人物303及び人物307の正解情報になっていないことがわかる。
図9は、第1実施形態において、表示装置3に表示される第1正解画像の一例を示す図である。また、図10は、撮像装置4と表示装置3との距離がL1である場合に、図9に示す第1正解画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図であり、図11は、撮像装置4と表示装置3との距離がL2(L1<L2)である場合に、図9に示す第1正解画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。
図9に示す第1正解画像61は、オブジェクトの一例であるバウンディングボックス331を含む。バウンディングボックス331は、図4に示す第1訓練用画像51の人物301を検出対象として囲む矩形状の枠である。バウンディングボックス331は、表示装置3に表示された第1訓練用画像51と同じサイズの第1正解画像61上に表示される。
また、図10に示す第2正解画像62において、バウンディングボックス332は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像されたバウンディングボックス331であり、バウンディングボックス333は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像されたバウンディングボックス331である。
また、図11に示す第2正解画像63において、バウンディングボックス334は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像されたバウンディングボックス331であり、バウンディングボックス335は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像されたバウンディングボックス331である。
このように、マルチピンホールカメラである撮像装置4から得られる第2正解画像62,63は、複数の像(バウンディングボックス)が重畳された画像となる。光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像されたバウンディングボックス332,334の第2正解画像上の位置及び大きさは変化しない。一方、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像されたバウンディングボックス333,335の第2正解画像上の位置は、被写体と撮像装置4との距離に応じて変化する。被写体と撮像装置4との距離が離れるほど、視差量は小さくなる。つまり、撮像装置4と表示装置3との距離が変化した場合、視差量が変化したバウンディングボックスが得られる。
正解情報生成部28は、取得された第2正解画像に対して、輝度による2値化処理、エッジ検出処理、又はフィルタリング処理を実行することで、第2正解画像から複数のバウンディングボックスの境界を検出する。そして、正解情報生成部28は、第2正解画像における複数のバウンディングボックスに外接する矩形状の外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成する。なお、正解情報生成部28は、第2正解画像における複数のバウンディングボックスに内接する矩形状の内接バウンディングボックスを特定し、特定した内接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
続いて、図12及び図13を用いて、複数のバウンディングボックスに外接する矩形状の外接バウンディングボックスについて説明する。
図12は、図5に示す第2訓練用画像52に対して外接バウンディングボックス336を重畳させた図であり、図13は、図6に示す第2訓練用画像に対して外接バウンディングボックス337を重畳させた図である。
図12に示す外接バウンディングボックス336は、図10に示す2つのバウンディングボックス332,333に外接する枠であり、図13に示す外接バウンディングボックス337は、図11に示す2つのバウンディングボックス334,335に外接する枠である。
正解情報生成部28は、複数のバウンディングボックス332,333に外接する矩形状の外接バウンディングボックス336を特定する。外接バウンディングボックス336は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物303と、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物305とを含む正解情報である。正解情報生成部28は、特定した外接バウンディングボックス336が表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
また、正解情報生成部28は、複数のバウンディングボックス334,335に外接する矩形状の外接バウンディングボックス337を特定する。外接バウンディングボックス337は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物307と、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物309とを含む正解情報である。正解情報生成部28は、特定した外接バウンディングボックス337が表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
このように、本第1実施形態の撮像システム1は、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像及び第2正解画像を取得し、第2正解画像に基づいて第2訓練用画像に対応する第2正解情報を生成することにより、視差に合わせた第2正解情報を取得することができる。したがって、より正確なデータセットを構築することができ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
図3に戻って、次に、記憶制御部29は、撮像装置4によって取得された第2訓練用画像と、正解情報生成部28によって生成された第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶する(ステップS108)。これにより、第2記憶部22には、撮像装置4によって取得された第2訓練用画像と、その正解情報との組を含むデータセットが記憶される。
次に、画像取得部23は、第1記憶部21に記憶されている全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像したか否かを判断する(ステップS109)。ここで、全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像していないと判断された場合(ステップS109でNO)、ステップS101に処理が戻り、画像取得部23は、第1記憶部21に記憶されている複数の第1訓練用画像の中から、撮像されていない第1訓練用画像を取得する。そして、訓練用画像表示制御部24は、第1訓練用画像を表示装置3に表示させ、撮像制御部27は、表示された第1訓練用画像を撮像装置4に撮像させる。また、正解情報取得部25は、第1訓練用画像に対応する第1正解情報を取得する。そして、正解画像表示制御部26は、第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置3に表示させ、撮像制御部27は、表示された第1正解画像を撮像装置4に撮像させる。
一方、全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像したと判断された場合(ステップS109でYES)、処理が終了する。
なお、本第1実施形態では、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックスに外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成しているが、本開示は特にこれに限定されない。正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックス(枠)における複数のバウンディングボックスそれぞれの輝度又は位置に基づいて、複数のバウンディングボックスの中から1つのバウンディングボックスを選択し、選択した1つのバウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
より具体的には、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックスそれぞれの平均輝度を算出し、算出した平均輝度が最も高い1つのバウンディングボックスを選択し、選択した1つのバウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
また、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックスに外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスの中心点に最も近い中心点を有する1つのバウンディングボックスを選択し、選択した1つのバウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。なお、バウンディングボックスの中心点は、矩形状のバウンディングボックスの重心であり、矩形状のバウンディングボックスの2つの対角線の交点である。
また、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックスに外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスにおける中心を画像上の基準位置として決定し、決定した基準位置を中心としバウンディングボックスと同一サイズの正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
上記説明では、正解画像表示制御部26は、矩形状の枠で表されるバウンディングボックスを含む第1正解画像を表示しているが、矩形状の領域で表されるバウンディングボックスを含む第1正解画像を表示してもよい。以下に、矩形状のバウンディングボックス領域を含む第1正解画像を表示する第1実施形態の変形例について説明する。
図14は、第1実施形態の変形例において、表示装置3に表示される第1正解画像の一例を示す図である。また、図15は、撮像装置4と表示装置3との距離がL1である場合に、図14に示す第1正解画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図であり、図16は、撮像装置4と表示装置3との距離がL2(L1<L2)である場合に、図14に示す第1正解画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2正解画像の一例を示す図である。
図14に示す第1正解画像71は、オブジェクトの一例である第1バウンディングボックス領域341を含む。第1バウンディングボックス領域341は、図4に示す第1訓練用画像51の人物301を検出対象として含む矩形状の領域である。第1バウンディングボックス領域341は、第1正解情報のバウンディングボックスの枠内を所定の輝度又は所定の色で塗りつぶした領域である。第1バウンディングボックス領域341は、表示装置3に表示された第1訓練用画像51と同じサイズの第1正解画像71上に表示される。
また、図15に示す第2正解画像72において、第1バウンディングボックス領域342は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域341であり、第1バウンディングボックス領域343は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域341である。
また、図16に示す第2正解画像73において、第1バウンディングボックス領域344は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域341であり、第1バウンディングボックス領域345は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域341である。
第1実施形態の変形例において、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数の第1バウンディングボックス領域が重畳された第2バウンディングボックス領域の外接枠を特定し、特定した外接枠が表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
このように、マルチピンホールカメラである撮像装置4から得られる第2正解画像72,73は、複数の像が重畳された画像となる。光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域342,344の第2正解画像上の位置及び大きさは変化しない。一方、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1バウンディングボックス領域343,345の第2正解画像上の位置は、被写体と撮像装置4との距離に応じて変化する。被写体と撮像装置4との距離が離れるほど、視差量は小さくなる。つまり、撮像装置4と表示装置3との距離が変化した場合、視差量が変化したバウンディングボックス領域が得られる。
正解情報生成部28は、取得された第2正解画像72に対して、エッジ検出処理を実行することで、第2正解画像72から複数の第1バウンディングボックス領域342,343が重畳した第2バウンディングボックス領域346の境界を検出する。そして、正解情報生成部28は、第2バウンディングボックス領域346に外接する矩形状の外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
また、正解情報生成部28は、取得された第2正解画像73に対して、エッジ検出処理を実行することで、第2正解画像73から複数の第1バウンディングボックス領域344,345が重畳した第2バウンディングボックス領域347の境界を検出する。そして、正解情報生成部28は、第2バウンディングボックス領域347に外接する矩形状の外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
なお、正解情報生成部28は、エッジ検出処理ではなく、例えば、2値化処理を実行することで、第2バウンディングボックス領域346,347の境界を検出してもよい。なお、正解情報生成部28は、第2バウンディングボックス領域346,347に内接する矩形状の内接バウンディングボックスを特定し、特定した内接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
図17は、図15に示す第2バウンディングボックス領域346に外接する矩形状の外接バウンディングボックスの一例を示す図であり、図18は、図16に示す第2バウンディングボックス領域347に外接する矩形状の外接バウンディングボックスの一例を示す図である。
正解情報生成部28は、図15に示す第2バウンディングボックス領域346のエッジを検出することで、図17に示す外接バウンディングボックス348を特定する。また、正解情報生成部28は、図16に示す第2バウンディングボックス領域347のエッジを検出することで、図18に示す外接バウンディングボックス349を特定する。
図19は、図5に示す第2訓練用画像に対して、図17に示す外接バウンディングボックス348を重畳させた図であり、図20は、図6に示す第2訓練用画像に対して、図18に示す外接バウンディングボックス349を重畳させた図である。
図19に示す外接バウンディングボックス348は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物303及び光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物305を含む正解情報である。正解情報生成部28は、特定した外接バウンディングボックス348が表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
また、図20に示す外接バウンディングボックス349は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された人物307及び光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された人物309を含む正解情報である。正解情報生成部28は、特定した外接バウンディングボックス349が表現する正解情報を第2正解情報として生成する。
なお、本第1実施形態の変形例では、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数の第1バウンディングボックス領域が重畳された第2バウンディングボックス領域に外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を第2正解情報として生成しているが、本開示は特にこれに限定されない。正解情報生成部28は、第2正解画像から複数の第1バウンディングボックス領域が重畳された第2バウンディングボックス領域における輝度に基づいて画像上の基準位置を決定し、決定した基準位置を中心とし第1バウンディングボックス領域と同一サイズの正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
より具体的には、正解情報生成部28は、第2正解画像における第2バウンディングボックス領域内の最大輝度値の画素を基準位置に決定し、決定した基準位置を中心とし第1バウンディングボックス領域と同一サイズの正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
また、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数の第1バウンディングボックス領域が重畳された第2バウンディングボックス領域に外接する外接バウンディングボックスを特定し、特定した外接バウンディングボックスにおける中心を画像上の基準位置として決定し、決定した基準位置を中心とし第1バウンディングボックス領域と同一サイズの正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
また、例えば、ピンホール同士の間隔が離れている場合、第2バウンディングボックス領域は、1つの領域として撮像されるのではなく、複数の領域として撮像される可能性がある。この場合、正解情報生成部28は、第2正解画像から複数のバウンディングボックス領域(オブジェクト)を包含する領域を特定し、特定した領域が表現する正解情報を第2正解情報として生成してもよい。
以上の説明において、識別タスクが物体検出であり、第1正解情報がバウンディングボックスである例について説明したが、本第1実施形態の撮像システム1が利用する第1正解情報はこれに限られるものではない。例えば、識別タスクは、セマンティックセグメンテーションなどの画素ごとの領域分割であってもよい。この場合、正解画像表示制御部26は、クラスごとに、第1正解情報に基づく第1正解画像を順次表示させればよい。例えば、セマンティックセグメンテーションが、屋外画像を道路と空と建物との3つのクラスに分類するタスクである場合、正解画像表示制御部26は、まず、道路に対応する画素を白色で表し、道路以外の部分に対応する画素を黒色で表した第1正解画像を表示させ、撮像装置4に撮像させてもよい。次に、正解画像表示制御部26は、空に対応する画素を白色で表し、空以外の部分に対応する画素を黒色で表した第1正解画像を表示させ、撮像装置4に撮像させてもよい。最後に、正解画像表示制御部26は、建物に対応する画素を白色で表し、建物以外の部分に対応する画素を黒色で表した第1正解画像を表示させ、撮像装置4に撮像させてもよい。このようにすることで、各クラスに対応する第2正解画像を取得することができる。
以上のように、本第1実施形態では、機械学習モデルの訓練用画像に対応する第1正解情報に基づく第1正解画像が表示装置3に表示される。そして、表示装置3に表示された第1正解画像を、ボケ画像を取得する撮像装置4に撮像させて第2正解画像が取得される。取得された第2正解画像に基づいて第2正解情報が生成される。そして、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットが第2記憶部22に記憶される。
したがって、撮像装置4のボケ度合いに応じた正確な第2正解情報を生成し、訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを蓄積することができるので、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
また、本第1実施形態の撮像システム1は、視差に合わせた正解情報を取得できるため、より正確なデータセットを構築することができ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
(第2実施形態)
第1実施形態の撮像制御装置2は、第1訓練用画像に対応する第1正解情報に基づく第1正解画像を表示装置3に表示させ、表示された第1正解画像を撮像装置4に撮像させて第2正解画像を取得し、取得した第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成している。これに対し、第2実施形態の撮像制御装置は、第1幾何的画像を表示装置3に表示させ、表示された第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させて第2幾何的画像を取得し、第1幾何的画像を第2幾何的画像に変換するための変換テーブルを生成し、生成した変換テーブルを用いて第1正解情報を第2正解情報に変換する。
図21は、本開示の第2実施形態に係る撮像システム1Aの全体構成の一例を示すブロック図である。図21において、図1と同じ構成要素に関しては同じ参照符号を付し、説明を省略する。
撮像システム1Aは、撮像制御装置2A、表示装置3及び撮像装置4を備える。
撮像制御装置2Aは、第1記憶部21、第2記憶部22、画像取得部23、訓練用画像表示制御部24、正解情報取得部25A、撮像制御部27A、記憶制御部29A、幾何的画像表示制御部30、変換テーブル生成部31、第3記憶部32及び正解情報変換部33を備える。
幾何的画像表示制御部30は、第1幾何的画像を表示装置3に表示させる。第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1ドットを含む。
撮像制御部27Aは、表示装置3に表示された第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させて第2幾何的画像を取得する。第2幾何的画像は、第1ドットが撮像されることにより重畳された複数の第2ドットを含む。
変換テーブル生成部31は、第1幾何的画像の位置を第2幾何的画像の位置に変換するための変換テーブルを生成する。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像から複数の第2ドットの位置を特定し、第1ドットの位置を、特定した複数の第2ドットの位置に変換するための変換テーブルを生成する。
第3記憶部32は、変換テーブル生成部31によって生成された変換テーブルを記憶する。
正解情報取得部25Aは、画像取得部23によって取得された第1訓練用画像に対応する第1正解情報を取得する。正解情報取得部25Aは、第1記憶部21から取得した第1正解情報を正解情報変換部33へ出力する。
正解情報変換部33は、第3記憶部32に記憶されている変換テーブルを用いて、正解情報取得部25Aによって取得された第1正解情報を第2正解情報に変換する。第2正解情報は、第2訓練用画像に対応する正解情報である。
記憶制御部29Aは、撮像装置4の撮像により得られた第2訓練用画像と、正解情報変換部33によって変換された第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶する。
続いて、本開示の第2実施形態に係る撮像制御装置2Aにおけるデータセット作成処理について説明する。
図22は、本開示の第2実施形態に係る撮像制御装置2Aにおけるデータセット作成処理について説明するためのフローチャートである。
まず、幾何的画像表示制御部30は、第1幾何的画像を表示装置3に表示させる(ステップS201)。これは、幾何的画像表示制御部30は、表示装置3の表示画像が座標(u,v)(0≦u≦N,0≦v≦M)で表現されている場合、座標(u,v)における1点の画素のみを白色で表現し、他の画素を黒色で表現した第1幾何的画像を表示する。
図23は、第2実施形態において、表示装置3に表示される第1幾何的画像の一例を示す図である。
図23に示すように、幾何的画像表示制御部30は、複数の画素のうちの一点である座標(u1,v1)に対応する第1ドット401のみを白色で表した第1幾何的画像81を表示させる。第1ドット401以外の画素は黒色である。まず、幾何的画像表示制御部30は、左上の画素に対応する第1ドット401のみを白色で表した第1幾何的画像81を表示させる。なお、第1ドット401は、1つの画素で構成されるのではなく、4つの画素又は9つの画素などの複数の画素で構成されてもよい。
図22に戻って、次に、撮像制御部27Aは、表示装置3に表示された第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させて第2幾何的画像を取得する(ステップS202)。第1幾何的画像が表示装置3に表示されると、撮像制御部27Aは、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させて第2幾何的画像を取得する。撮像制御部27Aは、取得した第2幾何的画像を変換テーブル生成部31へ出力する。撮像制御部27Aは、表示装置3が視野に入るように撮像する。
次に、変換テーブル生成部31は、第1幾何的画像を第2幾何的画像に変換するための変換テーブルを生成する(ステップS203)。変換テーブル生成部31は、生成した変換テーブルを第3記憶部32に記憶する。
図24は、図23に示す第1幾何的画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。
図24に示す第2幾何的画像82において、第2ドット411は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1ドット401であり、第2ドット412は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1ドット401である。つまり、第1幾何的画像81上における第1ドット401は、撮像装置4による視差の影響を受け、第2幾何的画像82上では複数の第2ドット411,412に変換される。
変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像82から複数の第2ドット411,412の画素位置(x,y)を特定する。そして、変換テーブル生成部31は、第1幾何的画像81の第1ドット401の画素位置(u,v)を、第2幾何的画像82の複数の第2ドット411,412の画素位置(x,y)に変換する変換テーブルを生成する。図24に示すように、表示装置3に表示した座標(u1,v1)の第1ドット401は、座標(x1_1,y1_1)の第2ドット411と、座標(x1_2,y1_2)の第2ドット412との2つの輝点として撮像される。
これにより、変換テーブル生成部31は、第1記憶部21に記憶された第1正解情報の座標(u,v)を、撮像装置4で撮像された第2正解情報の座標(x,y)に変換するための変換テーブルを生成することができる。
なお、第2幾何的画像82における第2ドット411及び第2ドット412は、それぞれ単一のドットで構成されていても、複数のドットで構成されていてもよい。ピンホールの大きさが十分に大きい場合、第2ドット411及び第2ドット412は広がりを持った複数のドットとなる。この場合、変換テーブル生成部31は、そのすべてのドットの位置を第2ドット411及び第2ドット412の位置として特定してもよい。また、変換テーブル生成部31は、例えば、広がりを持った各ドットにおいて、輝度値が最も高い局所的最高輝度値に対応するそれぞれ1つのドットの位置を第2ドット411及び第2ドット412の位置として特定してもよい。
次に、変換テーブル生成部31は、変換テーブルが完成したか否かを判断する(ステップS204)。変換テーブル生成部31は、表示画像を構成する全ての画素が表示されるとともに、全ての画素が撮像された場合、変換テーブルが完成したと判断する。変換テーブル生成部31は、表示画像を構成する全ての画素が表示されておらず、全ての画素が撮像されていない場合、変換テーブルが完成していないと判断する。
ここで、変換テーブルが完成していないと判断された場合(ステップS204でNO)、ステップS201に処理が戻る。そして、幾何的画像表示制御部30は、表示画像を構成する複数の画素の中から、表示していない画素に対応する第1ドットを白色で表した第1幾何的画像を表示装置3に表示させる。
図25は、表示装置3に表示される第1幾何的画像の別の例を示す図である。
例えば、幾何的画像表示制御部30は、表示画像の左上の画素から順に1画素ずつ白色のドットを表示装置3に表示させる。図25に示すように、幾何的画像表示制御部30は、座標(u1,v1)に対応する第1ドット401を含む第1幾何的画像81を表示した後、座標(u2,v2)に対応する第1ドット402のみを白色で表し、第1ドット402以外の画素を黒色で表した第1幾何的画像81Aを表示させる。第1ドット402の位置は、第1ドット401の位置とは異なる。
一方、変換テーブルが完成したと判断された場合(ステップS204でYES)、画像取得部23は、第1訓練用画像を第1記憶部21から取得する(ステップS205)。
なお、図22に示すステップS205~ステップS207の処理は、図3に示すステップS101~ステップS103の処理と同じであるので、説明を省略する。
図26は、第2実施形態における変換テーブルの一例を示す図である。図26に示す変換テーブルは、表示装置3に表示される表示画像の各画素の座標(u,v)と、撮像装置4によって取得される撮像画像の変換後の画素の座標(x,y)とを対応付けている。
例えば、表示画像における座標(u1,v1)の第1ドット(画素)は、撮像画像における座標(x1_1,y1_1)及び座標(x1_2,y1_2)の2つの第2ドット(画素)に変換される。
図22に戻って、次に、正解情報取得部25Aは、表示された第1訓練用画像に対応する第1正解情報を第1記憶部21から取得する(ステップS208)。
次に、正解情報変換部33は、変換テーブル生成部31によって生成された変換テーブルを利用して、正解情報取得部25Aによって取得された第1正解情報を、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像に対応する第2正解情報に変換する(ステップS209)。正解情報変換部33は、図26に示す変換テーブルを利用して、第1記憶部21から取得した第1訓練用画像に対応する第1正解情報であるバウンディングボックスの4つの頂点の座標を、複数の点の座標に変換する。そして、正解情報変換部33は、複数の変換点に外接する矩形状の外接バウンディングボックスを特定する。正解情報変換部33は、特定した外接バウンディングボックスが表現する正解情報を、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像に対応する第2正解情報として生成する。
図27は、本第2実施形態における第2正解情報の生成処理を説明するための模式図である。ここで、第1記憶部21から取得した第1訓練用画像に対応する第1正解情報であるバウンディングボックスの4つの頂点の座標は、(u1,v1)、(u2,v2)、(u3,v3)及び(u4,v4)である。図26に示す変換テーブルから、座標(u1,v1)の頂点は、第2訓練用画像上の座標(x1_1,y1_1)及び座標(x1_2,y1_2)の点411,412に変換される。また、座標(u2,v2)の頂点は、第2訓練用画像上の座標(x2_1,y2_1)及び座標(x2_2,y2_2)の点413,414に変換される。また、座標(u3,v3)の頂点は、第2訓練用画像上の座標(x3_1,y3_1)及び座標(x3_2,y3_2)の点415,416に変換される。また、座標(u4,v4)の頂点は、第2訓練用画像上の座標(x4_1,y4_1)及び座標(x4_2,y4_2)の点417,418に変換される。この時、点411~点418に外接する外接バウンディングボックス420が、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像に対応する第2正解情報として生成される。
図22に戻って、次に、記憶制御部29Aは、撮像装置4の撮像により得られた第2訓練用画像と、正解情報変換部33によって変換された第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶する(ステップS210)。
次に、画像取得部23は、第1記憶部21に記憶されている全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像したか否かを判断する(ステップS211)。ここで、全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像していないと判断された場合(ステップS211でNO)、ステップS205に処理が戻り、画像取得部23は、第1記憶部21に記憶されている複数の第1訓練用画像の中から、撮像されていない第1訓練用画像を取得する。そして、訓練用画像表示制御部24は、第1訓練用画像を表示装置3に表示させ、撮像制御部27Aは、表示された第1訓練用画像を撮像装置4に撮像させる。また、正解情報取得部25Aは、第1訓練用画像に対応する第1正解情報を取得する。そして、正解情報変換部33は、変換テーブル生成部31によって生成された変換テーブルを利用して、正解情報取得部25Aによって取得された第1正解情報を、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像に対応する第2正解情報に変換する。
一方、全ての第1訓練用画像を撮像装置4が撮像したと判断された場合(ステップS211でYES)、処理が終了する。
以上のように、本第2実施形態の撮像システム1Aは、視差に合わせた正解情報を取得できるため、より正確なデータセットを構築することができ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができる。
以上の説明では、幾何的画像表示制御部30は、1つの第1ドットを1画素ずつずらしながら表示させているが、複数の第1ドットを1画素ずつずらしながら表示させてもよい。図28及び図29を用いて、第2実施形態の第1変形例において、複数の第1ドットを同時に表示装置3に表示させる処理について説明する。
図28は、第2実施形態の第1変形例において、表示装置3に表示される第1幾何的画像の一例を示す図である。
図28に示すように、幾何的画像表示制御部30は、複数の画素のうちの4点である座標(u11,v11)、座標(u12,v12)、座標(u13,v13)及び座標(u14,v14)に対応する第1ドット403~406のみを白色で表した第1幾何的画像81Bを表示させる。第1ドット403~406以外の画素は黒色である。幾何的画像表示制御部30は、4つの画素に対応する第1ドット403~406のみを白色で表した第1幾何的画像81Bを表示させる。
図29は、図28に示す第1幾何的画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。
図29に示すように、表示装置3に表示した4つの第1ドット403~406は、局所的最高輝度値を有する複数の輝点として撮像される。変換テーブル生成部31は、取得された第2幾何的画像82Bに基づいて、第1幾何的画像81Bの第1ドット403~406の画素位置(u,v)を、第2幾何的画像82Bの複数の第2ドットの画素位置(x,y)に変換する変換テーブルを生成する。変換テーブル生成部31は、表示装置3が表示した輝点に対応するように、第2幾何的画像82Bを複数の領域に分割し、複数の領域ごとに輝点の局所最大値を算出する。変換テーブル生成部31は、局所最大値の輝点の座標を、第1幾何的画像81Bの第1ドット403~406の画素位置(u,v)に対応する第2幾何的画像82Bの複数の第2ドットの画素位置(x,y)として算出してもよい。
具体的には、変換テーブル生成部31は、表示装置3が表示した4つの輝点である第1ドット403~406に対応して、第2幾何的画像82Bを複数の領域431~434に分割する。このとき、変換テーブル生成部31は、k平均法(k-means法)などのクラスタリング手法を用いて、表示装置3が表示した複数の第1ドットの数に応じた数の領域に第2幾何的画像82Bを分割する。そして、変換テーブル生成部31は、領域431における輝度の局所最大値に対応する座標を、第1幾何的画像81Bの第1ドット403に対応する第2幾何的画像82Bの第2ドットの画素位置として特定する。また、変換テーブル生成部31は、領域432における輝度の局所最大値に対応する座標を、第1幾何的画像81Bの第1ドット404に対応する第2幾何的画像82Bの第2ドットの画素位置として特定する。また、変換テーブル生成部31は、領域433における輝度の局所最大値に対応する座標を、第1幾何的画像81Bの第1ドット405に対応する第2幾何的画像82Bの第2ドットの画素位置として特定する。また、変換テーブル生成部31は、領域434における輝度の局所最大値に対応する座標を、第1幾何的画像81Bの第1ドット406に対応する第2幾何的画像82Bの第2ドットの画素位置として特定する。
また、幾何的画像表示制御部30は、白色のみの複数の第1ドットを表示するのではなく、それぞれ色の異なる複数の第1ドットを表示してもよい。このような処理は、表示装置3に複数の第1ドットを同時に表示させる処理に有効である。つまり、表示装置3に表示する複数の第1ドットそれぞれの色を異ならせることで、撮像装置4が撮像した第2幾何的画像82B上の複数の第2ドットのそれぞれが、どの第1ドットに対応するのかを特定することができる。
また、本第2実施形態では、第1ドットを含む第1幾何的画像を表示させ、第1幾何的画像を撮像することによって取得された第2幾何的画像から複数の第2ドットの位置を特定し、第1ドットの位置を複数の第2ドットの位置に変換するための変換テーブルを作成しているが、本開示は特にこれに限定されない。本第2実施形態の第2変形例において、第1幾何的画像は、画像上の所定の位置に配置される第1水平ライン及び第1垂直ラインを含んでもよい。そして、変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像から複数の第2水平ライン及び複数の第2垂直ラインの位置を特定し、第1水平ラインの位置を、特定複数の第2水平ラインの位置に変換するとともに、第1垂直ラインの位置を、特定した複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
図30は、第2実施形態の第2変形例において、表示装置3に表示される第1水平ラインを含む第1幾何的画像の一例を示す図である。
図30に示すように、幾何的画像表示制御部30は、表示画像を構成する複数の画素のうちの水平方向の画素列に対応する第1水平ライン501のみを白色で表した第1幾何的画像91Aを表示させる。第1水平ライン501以外の画素は黒色である。まず、幾何的画像表示制御部30は、最上部の画素列に対応する第1水平ライン501のみを白色で表した第1幾何的画像91Aを表示させる。なお、第1水平ライン501の幅は、1つの画素ではなく、複数の画素であってもよい。
図31は、図30に示す第1幾何的画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。
図31に示す第2幾何的画像92Aにおいて、第2水平ライン511は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1水平ライン501であり、第2水平ライン512は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1水平ライン501である。つまり、第1幾何的画像91A上における第1水平ライン501は、撮像装置4による視差の影響を受け、第2幾何的画像92A上では複数の第2水平ライン511,512に変換される。
変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像92Aから複数の第2水平ライン511,512の画素列(位置)を特定する。なお、第2水平ライン511,512の画素列は、水平方向の左端の画素の座標と、水平方向の右端の画素の座標とで表される。そして、変換テーブル生成部31は、第1幾何的画像91Aの第1水平ライン501の画素列を、第2幾何的画像92Aの複数の第2水平ライン511,512の画素列に変換する変換テーブルを生成する。図31に示すように、表示装置3に表示した第1水平ライン501は、第2水平ライン511,512の2つの直線として撮像される。
幾何的画像表示制御部30は、最上部の第1水平ライン501を表示した後、1画素ずつ下方にずらしながら第1水平ラインを順次表示させる。撮像制御部27Aは、第1水平ラインが表示される毎に、第1幾何的画像91Aを撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像92Aを取得する。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像92Aが取得される毎に、第2幾何的画像92Aから複数の第2水平ラインの位置を特定する。変換テーブル生成部31は、第1水平ラインの位置を、特定した複数の第2水平ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成する。
図32は、第2実施形態の第2変形例において、表示装置3に表示される第1垂直ラインを含む第1幾何的画像の一例を示す図である。
図32に示すように、幾何的画像表示制御部30は、複数の画素のうちの垂直方向の画素列に対応する第1垂直ライン521のみを白色で表した第1幾何的画像91Bを表示させる。第1垂直ライン521以外の画素は黒色である。まず、幾何的画像表示制御部30は、左端の画素列に対応する第1垂直ライン521のみを白色で表した第1幾何的画像91Bを表示させる。なお、第1垂直ライン521の幅は、1つの画素ではなく、複数の画素であってもよい。
図33は、図32に示す第1幾何的画像を撮像装置4が撮像することによって得られる第2幾何的画像の一例を示す図である。
図33に示す第2幾何的画像92Bにおいて、第2垂直ライン531は、光軸上にあるピンホール2011を通過して撮像された第1垂直ライン521であり、第2垂直ライン532は、光軸上にないピンホール2012を通過して撮像された第1垂直ライン521である。つまり、第1幾何的画像91B上における第1垂直ライン521は、撮像装置4による視差の影響を受け、第2幾何的画像92B上では複数の第2垂直ライン531,532に変換される。
変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像92Bから複数の第2垂直ライン531,532の画素列(位置)を特定する。なお、第2垂直ライン531,532の画素列は、垂直方向の上端の画素の座標と、垂直方向の下端の画素の座標とで表される。そして、変換テーブル生成部31は、第1幾何的画像91Bの第1垂直ライン521の画素列を、第2幾何的画像92Bの複数の第2垂直ライン531,532の画素列に変換する変換テーブルを生成する。図33に示すように、表示装置3に表示した第1垂直ライン521は、第2垂直ライン531,532の2つの直線として撮像される。
幾何的画像表示制御部30は、左端の第1垂直ライン521を表示した後、1画素ずつ右方にずらしながら第1垂直ラインを順次表示させる。撮像制御部27Aは、第1垂直ラインが表示される毎に、第1幾何的画像91Bを撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像92Bを取得する。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像92Bが取得される毎に、第2幾何的画像92Aから複数の第2垂直ラインの位置を特定する。変換テーブル生成部31は、第1垂直ラインの位置を、特定した複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成する。
もちろん、第2水平ライン又は第2垂直ラインの画素列は、水平方向の左端の画素の座標と水平方向の右端の画素の座標とで表したり、垂直方向の上端の画素の座標と垂直方向の下端の画素の座標とで表したりするのではなく、第2水平ライン又は第2垂直ライン上のすべての画素の座標で表してもよい。
以上が、本第2実施形態の第2変形例における変換テーブル生成処理についての説明である。
続いて、本第2実施形態の第2変形例における第2正解情報の生成処理について説明する。
図34は、本第2実施形態の第2変形例における第1正解情報の一例を示す図であり、図35は、本第2実施形態の第2変形例における第2正解情報の一例を示す図である。
図34に示すように、矩形状のバウンディングボックス551は、第1訓練用画像に対応する第1正解情報である。バウンディングボックス551の各辺は、2本の第1水平ライン601,602及び2本の第1垂直ライン603,604の上にある。図35に示すように、第1水平ライン601は、2本の第2水平ライン611,612に変換され、第1水平ライン602は、2本の第2水平ライン613,614に変換され、第1垂直ライン603は、2本の第2垂直ライン615,616に変換され、第1垂直ライン604は、2本の第2垂直ライン617,618に変換される。
すなわち、正解情報変換部33は、変換テーブルを利用して、第1記憶部21から取得した第1訓練用画像に対応する第1正解情報であるバウンディングボックス551の4本のラインを、複数のラインに変換する。そして、正解情報変換部33は、第2水平ライン611,613及び第2垂直ライン615,617によって囲まれたバウンディングボックス561と、第2水平ライン612,614及び第2垂直ライン616,618によって囲まれたバウンディングボックス562とに外接する矩形状の外接バウンディングボックス563を特定する。正解情報変換部33は、特定した外接バウンディングボックス563が表現する正解情報を、撮像装置4によって撮像された第2訓練用画像に対応する第2正解情報として生成する。
なお、本第2実施形態の第2変形例において、幾何的画像表示制御部30は、1本の第1水平ラインを1画素列ずつずらしながら表示させ、1本の第1垂直ラインを1画素列ずつずらしながら表示させているが、本開示は特にこれに限定されない。幾何的画像表示制御部30は、複数の第1水平ラインを1画素列ずつずらしながら表示させてもよい。撮像制御部27Aは、複数の第1水平ラインが表示される毎に、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像を取得してもよい。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像が取得される毎に、第2幾何的画像から複数の第2水平ラインの位置を特定してもよい。変換テーブル生成部31は、複数の第1水平ラインの位置を、特定した複数の第2水平ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
また、幾何的画像表示制御部30は、複数の第1垂直ラインを1画素列ずつずらしながら表示させてもよい。撮像制御部27Aは、複数の第1垂直ラインが表示される毎に、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像を取得してもよい。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像が取得される毎に、第2幾何的画像から複数の第2垂直ラインの位置を特定してもよい。変換テーブル生成部31は、複数の第1垂直ラインの位置を、特定した複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
さらに、幾何的画像表示制御部30は、少なくとも1本の第1水平ライン及び少なくとも1本の第1垂直ラインを1画素列ずつずらしながら同時に表示させてもよい。撮像制御部27Aは、少なくとも1本の第1水平ライン及び少なくとも1本の第1垂直ラインが表示される毎に、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像を取得してもよい。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像が取得される毎に、第2幾何的画像から複数の第2水平ライン及び複数の第2垂直ラインの位置を特定してもよい。変換テーブル生成部31は、少なくとも1本の第1水平ライン及び少なくとも1本の第1垂直ラインの位置を、特定した複数の第2水平ライン及び複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
また、本第2実施形態において、幾何的画像表示制御部30は、第1正解情報に基づいて第1ドットを表示してもよい。例えば、幾何的画像表示制御部30は、第1正解情報であるバウンディングボックスの外形線に沿って少なくとも1つの第1ドットを1画素ずつずらしながら表示してもよい。撮像制御部27Aは、少なくとも1つの第1ドットが表示される毎に、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像を取得してもよい。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像が取得される毎に、第2幾何的画像から複数の第2ドットの位置を特定してもよい。変換テーブル生成部31は、少なくとも1つの第1ドットの位置を、特定した複数の第2ドットの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
なお、この場合、幾何的画像表示制御部30は、バウンディングボックスの外形線に含まれる少なくとも1つの第1ドットを表示する前に変換テーブルを参照し、少なくとも1つの第1ドットの位置と複数の第2ドットの位置とが変換テーブルに既に対応付けられているか否かを判断してもよい。少なくとも1つの第1ドットの位置と複数の第2ドットの位置とが変換テーブルに既に対応付けられている場合、幾何的画像表示制御部30は、当該少なくとも1つの第1ドットを表示しなくてもよい。一方、少なくとも1つの第1ドットの位置と複数の第2ドットの位置とが変換テーブルに対応付けられていない場合、幾何的画像表示制御部30は、当該少なくとも1つの第1ドットを表示してもよい。
また、本第2実施形態において、幾何的画像表示制御部30は、第1正解情報に基づいて第1水平ライン又は第1垂直ラインを表示してもよい。例えば、幾何的画像表示制御部30は、第1正解情報であるバウンディングボックスの外形線の上辺又は下辺に対応する第1水平ラインを表示してもよく、バウンディングボックスの外形線の左辺又は右辺に対応する第1垂直ラインを表示してもよい。撮像制御部27Aは、第1水平ライン又は第1垂直ラインが表示される毎に、第1幾何的画像を撮像装置4に撮像させることにより第2幾何的画像を取得してもよい。変換テーブル生成部31は、第2幾何的画像が取得される毎に、第2幾何的画像から複数の第2水平ライン又は複数の第2垂直ラインの位置を特定してもよい。変換テーブル生成部31は、第1水平ライン又は第1垂直ラインの位置を、特定した複数の第2水平ライン又は複数の第2垂直ラインの位置に変換するための変換テーブルを生成してもよい。
なお、この場合、幾何的画像表示制御部30は、バウンディングボックスの外形線に含まれる第1水平ライン又は第1垂直ラインを表示する前に変換テーブルを参照し、第1水平ライン又は第1垂直ラインの位置と複数の第2水平ライン又は複数の第2垂直ラインの位置とが変換テーブルに既に対応付けられているか否かを判断してもよい。第1水平ライン又は第1垂直ラインの位置と複数の第2水平ライン又は複数の第2垂直ラインの位置とが変換テーブルに既に対応付けられている場合、幾何的画像表示制御部30は、当該第1水平ライン又は第1垂直ラインを表示しなくてもよい。一方、第1水平ライン又は第1垂直ラインの位置と複数の第2水平ライン又は複数の第2垂直ラインの位置とが変換テーブルに対応付けられていない場合、幾何的画像表示制御部30は、当該第1水平ライン又は第1垂直ラインを表示してもよい。
(第3実施形態)
第1実施形態及び第2実施形態では、第2訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットが第2記憶部に記憶されるが、第3実施形態では、第2記憶部に記憶された第2訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを利用して、機械学習モデルが訓練される。
図36は、本開示の第3実施形態にかかる撮像システム1Bの全体構成の一例を示すブロック図である。図36において、図1と同じ構成要素に関しては同じ参照符号を付し、説明を省略する。
撮像システム1Bは、撮像制御装置2B、表示装置3及び撮像装置4を備える。
撮像制御装置2Bは、第1記憶部21、第2記憶部22、画像取得部23、訓練用画像表示制御部24、正解情報取得部25、正解画像表示制御部26、撮像制御部27、正解情報生成部28、記憶制御部29、訓練部34及びモデル記憶部35を備える。
訓練部34は、第2記憶部22に記憶された第2訓練用撮像画像と第2正解情報との組を含むデータセットを利用して、機械学習モデルを訓練する。本第3実施形態では、識別器に適用される機械学習モデルは、ディープラーニング(深層学習)等のニューラルネットワークを用いた機械学習モデルであるが、他の機械学習モデルであってもよい。例えば、機械学習モデルは、ランダムフォレスト又は遺伝的プログラミング(Genetic Programming)等を用いた機械学習モデルであってもよい。
訓練部34における機械学習は、例えば、ディープラーニングなどにおける誤差逆伝播法(BP:BackPropagation)などによって実現される。具体的には、訓練部34は、機械学習モデルに第2訓練用画像を入力し、機械学習モデルが出力する認識結果を取得する。そして、訓練部34は、認識結果が第2正解情報となるように機械学習モデルを調整する。訓練部34は、機械学習モデルの調整をそれぞれ異なる第2訓練用画像及び第2正解情報の複数の組(例えば数千組)について繰り返すことによって、機械学習モデルの認識精度を向上させる。
モデル記憶部35は、訓練済みの機械学習モデルを記憶している。機械学習モデルは、画像認識に用いられる画像認識モデルでもある。
なお、本第3実施形態では、撮像制御装置2Bが訓練部34及びモデル記憶部35を備えているが、本開示は特にこれに限定されず、ネットワークを介して撮像制御装置2Bと接続された外部コンピュータが訓練部34及びモデル記憶部35を備えていてもよい。この場合、撮像制御装置2Bは、データセットを外部コンピュータへ送信する通信部をさらに備えてもよい。また、ネットワークを介して撮像制御装置2Bと接続された外部コンピュータがモデル記憶部35を備えていてもよい。この場合、撮像制御装置2Bは、訓練済み機械学習モデルを外部コンピュータへ送信する通信部をさらに備えてもよい。
本第3実施形態における撮像システム1Bは、視差情報に含まれる、被写体の奥行情報を訓練用データに用いることができるため、機械学習モデルの認識能力向上に有効である。例えば、機械学習モデルは、画像内に小さく写っている物体が、遠方に存在する被写体であることを認識でき、ゴミとして認識されないこと、つまり無視されてしまうことを抑制できる。このため、第2訓練用画像を使用した機械学習により構築された機械学習モデルは、認識性能を向上することができる。
本第3実施形態における撮像システム1Bは、第1記憶部21に記憶された第1訓練用画像を表示し、第1訓練用画像が撮像されることにより撮像装置4から第2訓練用画像を取得する。また、撮像システム1Bは、第1記憶部21に記憶された第1正解情報に基づく第1正解画像を表示し、第1正解画像が撮像されることにより撮像装置4から第2正解画像を取得する。そして、撮像システム1Bは、第2正解画像に基づいて第2正解情報を生成し、第2訓練用画像と第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部22に記憶し、記憶したデータセットを訓練に利用する。
以上のように、撮像システム1Bは、機械学習のパラメータを訓練して最適化するだけではなく、撮像装置4のデバイスパラメータを最適化するためにも有効である。撮像装置4としてマルチピンホールカメラが利用される場合、撮像装置4の認識性能及びプライバシー保護性能は、各ピンホールの大きさ、各ピンホールの形状、各ピンホールの配置及びピンホールの数などのデバイスパラメータに依存する。そのため、最適な認識システムを実現するためには、機械学習のパラメータだけではなく、各ピンホールの大きさ、各ピンホールの形状、各ピンホールの配置及びピンホールの数などの撮像装置4のデバイスパラメータも最適化する必要がある。本第3実施形態における撮像システム1Bは、撮像装置4のデバイスパラメータを変更した際に得られる第2訓練用画像を訓練及び評価することにより、認識率が高く、かつプライバシー保護性能が高いデバイスパラメータを最適なデバイスパラメータとして選択することが可能である。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。また、プログラムを記録媒体に記録して移送することにより、又はプログラムをネットワークを経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムによりプログラムが実施されてもよい。
本開示の実施の形態に係る装置の機能の一部又は全ては典型的には集積回路であるLSI(Large Scale Integration)として実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又はLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
また、本開示の実施の形態に係る装置の機能の一部又は全てを、CPU等のプロセッサがプログラムを実行することにより実現してもよい。
また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示は例示された数字に制限されない。
また、上記フローチャートに示す各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、同様の効果が得られる範囲で上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。
本開示に係る技術は、被写体のプライバシーを保護しつつ、機械学習モデルの認識精度を向上させることができるので、機械学習モデルの訓練に用いられるデータセットを作成する技術として有用である。

Claims (11)

  1. 機械学習モデルのボケのない第1訓練用画像を第1記憶部から取得する画像取得部と、
    前記第1訓練用画像を表示装置に表示させる訓練用画像表示制御部と、
    前記表示装置に表示された前記第1訓練用画像を、被写体との距離に応じて視差が変化するボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2訓練用画像を取得する第1撮像制御部と、
    前記第1訓練用画像に対応する第1正解情報を前記第1記憶部から取得する正解情報取得部と、
    前記第1正解情報に基づく第1正解画像を前記表示装置に表示させる正解画像表示制御部と、
    前記表示装置に表示された前記第1正解画像を、前記撮像装置に撮像させて第2正解画像を取得する第2撮像制御部と、
    前記第2正解画像に基づいて、前記第2訓練用画像の視差に合わせた第2正解情報を生成する生成部と、
    前記第2訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する記憶制御部と、
    を備える情報処理システム。
  2. 前記第1正解画像は、前記第1正解情報の画像上の位置を示すオブジェクトを含む、
    請求項1記載の情報処理システム。
  3. 前記オブジェクトは枠であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記枠を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像における前記複数の枠それぞれの輝度又は位置に基づいて、前記複数の枠の中から1つの枠を選択し、選択した前記1つの枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  4. 前記オブジェクトは枠であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記枠を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の枠に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  5. 前記オブジェクトは枠であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記枠を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の枠を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の枠に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠における中心を画像上の基準位置として決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記枠と同一サイズの枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  6. 前記オブジェクトは第1平面図形であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記第1平面図形を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の第1平面図形を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1平面図形が重畳された第2平面図形における輝度に基づいて画像上の基準位置を決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記第1平面図形と同一サイズの平面図形が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  7. 前記オブジェクトは第1平面図形であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記第1平面図形を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の第1平面図形を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1平面図形が重畳された第2平面図形に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  8. 前記オブジェクトは第1平面図形であり、
    前記撮像装置は、1つの被写体を撮像することにより、前記1つの被写体がずれて重なり合った重畳画像を取得し、
    前記第2撮像制御部は、前記第1平面図形を含む前記第1正解画像を前記撮像装置に撮像させることにより、複数の第1平面図形を重畳させた前記第2正解画像を取得し、
    前記生成部は、前記第2正解画像から前記複数の第1平面図形が重畳された第2平面図形に外接する外接枠を特定し、特定した前記外接枠における中心を画像上の基準位置として決定し、決定した前記基準位置を中心とし前記第1平面図形と同一サイズの平面図形が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  9. 前記生成部は、前記第2正解画像から複数のオブジェクトを包含する領域を特定し、特定した前記領域が表現する正解情報を前記第2正解情報として生成する、
    請求項2記載の情報処理システム。
  10. 前記第2記憶部に記憶された前記第2訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを利用して、前記機械学習モデルを訓練する訓練部をさらに備える、
    請求項1~9のいずれか1項に記載の情報処理システム。
  11. コンピュータが、
    機械学習モデルのボケのない第1訓練用画像を第1記憶部から取得し、
    前記第1訓練用画像を表示装置に表示させ、
    前記表示装置に表示された前記第1訓練用画像を、被写体との距離に応じて視差が変化するボケ画像を取得する撮像装置に撮像させて第2訓練用画像を取得し、
    前記第1訓練用画像に対応する第1正解情報を前記第1記憶部から取得し、
    前記第1正解情報に基づく第1正解画像を前記表示装置に表示させ、
    前記表示装置に表示された前記第1正解画像を、前記撮像装置に撮像させて第2正解画像を取得し、
    前記第2正解画像に基づいて、前記第2訓練用画像の視差に合わせた第2正解情報を生成し、
    前記第2訓練用画像と前記第2正解情報との組を含むデータセットを第2記憶部に記憶する、
    情報処理方法。
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