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検索対象: WEB+DB PRESS Vol.83

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WEB+DB PRESS Vol.83


第 写 真 が あ れ は 検 索 で き る 一 特 集 2 [ 実 践 ] マ 図 1 New launch configuration 0 Create, manage, and run ( れ 9 リ 「 Run a Java application New unch configuration ・ EcI ipse AppIication 塹 Java AppIet JuJUnit ffJUnit Plug-inTest ・ 056i Framework マ リ ス ト 1 FaceDetection. java package sample; import 0「g. opencv.core. Core; import 0 「 g. opencv . core. Mat; 0 「 g. opencv. core. MatOfRect; impo 「 t 0「g. opencv. (0「e. POint; import import 0「g. opencv. core. Rect; 0「g. opencv. core. ScaIar; impo 「 t import highgui. Highgui; 0 「 g . opencv. 0 「 g. opencv. objdetect. CascadeCIassifier; import public class FaceDetection { public static void main(String[l a 「 (s) { System. loadLib 「 a 「 y(Core. NATIVE LIBRARY NAME); CascadeClassifie 「 faceDetect0 「 = new CascadeClassifier( 「 esourcePath ("haarcascade frontalface default. xml" ) ) : Mat image = Highgui. imread(resourcePath("lena. png") 房 Mat0fRect faceDetections = new Mat0fRect ( ) : faceDetector. detectMuItiScaIe(image, faceDetections); Configu 「 e launc - Press the ー に P 「 e55 the ' - P 「 e55 the ー . 煢 一 P 「 e55 the ・ - Edit 0 「 vie 識 慶 ー )ava Appiication ー CO u 「 e launc : faceDetections. t0Array( ) ) { fO 「 (Rect rect ( 0 「 e. rectangle(image, new Point(rect. rect. y), new Point(rect. x + rect. width, rect. y + rect. height), new ScaIar(), 25 の ); Highgui. imwrite("face detection. png を image) : System. out.println("face detection successfully finished! " 房 4 3 private static String resourcePath (String name) { 「 eturn FaceDetection. class. getResource(name) . getPath() : ① Package Explorer の image-recognition プ ロ ジ ェ ク ト 上 で 右 ク リ ッ ク 次 の 手 順 に よ り 顔 認 識 の 結 果 を 見 て み ま し よ う 。 ② 「 Run As 」 → 「 Run Configurations... 」 を ク リ ッ ク OPackage ExpIorer に お し 、 て 、 image-recognition 0 「 」 ava Application 」 を 選 択 し た 状 態 で 「 New launch ( 0 粫 guration 」 の ア イ コ ン を ク リ ッ ク ( 図 1 ) 上 で F5 キ ー を 押 す ② image-recognition を 開 き 、 face detection. png 0 「 Proje ( t : 」 覧 が image-recognition と な っ て い る を ダ ブ ル ク リ ッ ク こ と を 確 認 し 、 「 Main class : 」 の 覧 に 「 Sea て h … 」 か ら sample. FaceDetection を 指 定 図 2 の よ う な 画 像 が 表 示 さ れ れ ば 成 功 で す 。 0 「 Name: 」 覧 を 「 FaceDetection 」 に 変 更 0 「 Arguments 」 タ ブ を ク リ ッ ク ② 「 VM arguments: 」 覧 に -Djava.library. path=. / libs / を 追 加 0 「 App ツ 」 を ク リ ッ ク 0 「 Run 」 を ク リ ッ ク 実 行 し た 結 果 、 「 face detection successfully finished! 」 と コ ン ソ ー ル に 表 示 さ れ れ ば 顔 認 識 の 処 理 は 完 了 し て い ま す 。 結 果 の 確 認 開 発 準 備 完 了 こ れ で 画 像 認 識 ア プ リ ケ ー シ ョ ン 開 発 の 準 備 は 整 い ま し た 。 本 章 で は 顔 認 識 を 行 い ま し た が 、 OpenCV を 用 い る こ と で と て も 簡 単 に 実 装 で き て し ま う こ と が わ か っ て い た だ け た と 思 い ま す 。 次 の 章 で は 、 本 章 で 構 築 し た 環 境 を 使 用 し て 画 像 認 識 ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 実 装 し ま す 。 56 ・ WEB + DB p ー 55 Vo 83

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物 体 認 識 の 種 類 と ア ル ゴ リ ズ ム 一 般 物 体 認 識 の 例 マ 図 1 に 含 ま れ る 物 体 、 も し く は シ ー ン の 一 般 的 な 名 称 を 答 え る タ ス ク で す 。 た と え ば 、 図 1 中 の そ れ ぞ れ の 物 体 に 対 し て 「 人 」 「 車 」 「 道 」 「 空 」 と 指 差 し な が ら 答 え る の は 一 般 物 体 認 識 で す 。 注 3 そ れ に 対 し て 特 定 物 体 認 識 は 、 「 ナ ナ ち ゃ ん 人 形 」 や 「 右 折 禁 止 の 道 路 標 識 」 の よ う に ま っ た く 同 じ 形 状 の 物 体 の 名 称 を 答 え る タ ス ク で す 。 一 般 物 体 認 識 は 、 物 体 の 名 称 が 指 し 示 す 範 囲 が 広 表 紙 か ら 発 売 日 や ロ コ ミ へ の ア ク セ ス を 容 易 に し て く 、 見 た 目 の バ リ エ ー シ ョ ン が 極 め て 多 い た め 、 最 も 困 難 な タ ス ク と さ れ て い ま す 。 特 定 物 体 認 識 は 、 い ま す 。 新 聞 や 書 籍 の ペ ー ジ に か ざ す と 詳 し い 解 説 や 動 画 物 体 の 名 称 が 指 し 示 す 範 囲 を 狭 め る こ と で 扱 い や す い タ ス ク に し た も の で す 。 ほ か に も 、 別 の 制 約 を 加 が 再 生 さ れ た り 、 絵 が 突 然 動 き 出 す よ う な AR 効 果 え る こ と で 扱 い や す く し た 次 の よ う な タ ス ク が あ り が あ る 広 告 も こ の 種 類 で す 。 ま す 。 こ の よ う に 細 分 化 さ れ た タ ス ク が 盛 ん に 研 究 ・ 応 用 さ れ て い ま す 。 物 体 照 合 は 、 画 像 に 写 っ て い る 物 体 が 対 象 と 同 じ 物 ・ 物 体 照 合 体 か を 照 合 す る タ ス ク で す 。 身 近 な 例 で は 、 iPhone5s ・ 物 体 検 出 以 降 に 搭 載 さ れ て い る TouchID 注 7 や 、 ノ ー ト PC の 指 ・ 画 像 分 類 紋 認 証 が 有 名 で す 。 iPhone 5s で は あ ら か じ め 指 紋 を 登 ・ シ ー ン 理 解 録 し て お く こ と で 、 指 を 押 し 付 け る だ け で 本 人 だ け が ロ ッ ク を 解 除 で き る よ う に な っ て い ま す 。 製 品 が 写 っ た 写 こ れ ら の タ ス ク が ど の よ う な も の か わ か り や す い 真 か ら 不 良 品 を 見 つ け 出 す 検 査 装 置 も こ の 種 類 で す 。 よ う に 具 体 な 応 用 例 を 紹 介 し ま す 。 特 定 物 体 認 識 物 体 検 出 (Object Detection) (Specific Object Recognition) 物 体 検 出 は 、 対 象 の 物 体 が 画 像 の ど こ に 写 っ て い 特 定 物 体 認 識 は 、 画 像 に 写 っ て い る 物 体 の 固 有 名 詞 る か を 答 え る タ ス ク で す 。 身 近 な 例 で は 、 Facebook を 答 え る タ ス ク で す 。 身 近 な 例 で は 、 GoogIe GoggIes や 、 GoogIe の ス ト リ ー ト ビ ュ ー で 使 わ れ て い る 顔 検 最 近 で は 、 azon か ら 発 売 さ れ た FirePhone に 搭 載 さ れ て い る Firefly 注 5 が 有 名 で す 。 ど ち ら も 画 像 に 出 が 有 名 で す 。 Facebook で は 、 投 稿 画 像 に 写 っ て い る 人 物 が 誰 か を 入 力 す る の を 省 力 化 す る た め に 使 わ 写 っ て い る ラ ン ド マ ー ク や 商 品 を 認 識 す る こ と で 、 れ て い ま す 。 GoogIe の ス ト リ ー ト ビ ュ ー で は 、 写 真 関 連 情 報 へ の ア ク セ ス や 購 入 を 容 易 に し て い ま す 。 に 写 っ た 顔 を ポ カ す こ と で プ ラ イ バ シ ー を 保 護 し ま 筆 者 が 所 属 す る 来 栖 川 電 算 が 提 供 し て い る Sh 。 t search 、 主 6 に も 同 様 の 機 能 が あ り ま す 。 ShotSearch は す 。 車 載 カ メ ラ に 写 っ て い る 人 や 車 に 衝 突 す る 前 に 減 速 す る 安 全 装 置 も こ の 種 類 で す 。 注 3 名 鉄 百 貨 店 メ ン ス 館 1 階 工 ン ト ラ ン ス 前 の 人 形 で す 。 股 の 下 を く ぐ れ る ほ ど 大 き い の で 、 名 古 屋 駅 付 近 で の 待 ち 合 わ 画 像 分 類 (lmage Categorization) せ の 目 印 と し て よ く 使 わ れ て い ま す 。 流 行 に 敏 感 で 季 節 ご と に 衣 替 え す る ナ ナ ち ゃ ん で す が 、 た ま に と ん で も な い モ 画 像 分 類 は 、 画 像 に 写 っ て い る 物 体 や 画 像 自 体 の 種 ノ を 着 て い た り 、 顔 や 体 形 ま で 変 わ っ た り す る の で 目 が 離 せ ま せ ん 。 類 を 答 え る タ ス ク で す 。 最 近 話 題 の Deep Learning 注 8 ・ ナ ナ ち ゃ ん コ レ ク シ ョ ン http://www.e-meitetsu.com/mds/ladies/f—nana/ 注 4 https://play.google.com/store/apps/details?id=com. 注 7 http:〃suppo 「t.appIe.com/kb/HT5883?viewlocaIe=ja_JP google.android. apps. unveil&hl=ja 注 8 脳 の 神 経 結 合 を 模 倣 し た 多 層 ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク の た 注 5 https://developer.amazon.com/public/solutions/devices/ め の 学 習 ア ル ゴ リ ス ム で す 。 層 が 増 え る と 正 し く 学 習 す る fire-phone/docs/understanding-firefly こ と が 困 難 で し た が 、 こ の ア ル ゴ リ ス ム の 登 場 で 状 況 が 一 変 し ま し た 。 さ ま ざ ま な 分 野 の 記 録 を 塗 り 替 え て し ま う ほ 注 6 https: 〃 play.q009厄.com/store/apps/details?id=jp. ど 認 識 精 度 が 良 い た め 、 世 界 中 の 研 究 者 が 注 目 し て い ま す 。 kurusugawa.teamR. shotsearch&hl=ja 空 木 車 道 山 車 車 人 物 体 照 合 (Object Verification) 注 Ⅳ 第 B + DB P 第 55 MOL83 ・ 43

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集 マ 図 2 特 定 物 体 認 識 シ ス テ ム 利 用 者 特 定 物 体 認 識 シ ス テ ム に 写 っ て い る 物 体 の 固 有 名 詞 を 答 え る タ ス ク で す 。 た い て い の 場 合 、 与 え ら れ た 質 問 画 像 に 類 似 す る 訓 練 画 像 を 選 び 出 し 、 登 録 そ れ に 関 連 付 け ら れ て い る ラ ベ ル を 返 す シ ス テ ム と し て 実 現 さ れ ま す ( 図 2 ) 。 質 問 画 像 と は 、 ラ ベ ル が わ か ら な い ( 名 前 が わ か ら な い 物 体 が 写 っ て い る ) 画 像 で す 。 た と え ば 、 ユ ー ザ が 物 体 の 名 前 を 知 る た め に 撮 影 し た 写 真 な ど が 質 問 画 像 に 該 当 し ま す 。 訓 練 画 像 と は 、 ラ ベ ル が わ ポ ス C. C. な っ ち ゃ ん 伊 右 衛 門 贅 沢 微 糖 レ モ ン オ レ ン ジ か っ て い る 画 像 で す 。 訓 練 画 像 と ラ ベ ル 質 問 画 像 訓 練 画 像 の 組 を 事 前 に 登 録 す る こ と で 、 シ ス テ ム は 質 問 画 像 を 認 識 で き る よ う に な り ま す 。 ※ 本 章 や サ ン プ ル ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 作 成 に 利 用 し て い る 飲 料 ラ ベ ル の 画 像 は 、 「 質 問 画 像 に 類 似 す る 訓 練 画 像 を 選 び サ ン ト リ ー ホ ー ル デ ィ ン グ ス よ り 提 供 い た だ き ま し た 。 出 し 」 と さ ら り と 述 べ ま し た が 、 ど の よ を 使 っ た GoogIe の 猫 認 識 注 9 が 有 名 で す 。 猫 が 写 っ て う に 実 現 す る の で し よ う か ? 質 問 画 像 と 訓 練 画 像 が い る と 教 え ず に YouTube の 動 画 を 見 せ て い た ら 猫 を 認 ま っ た く 同 じ で あ る こ と は ま れ で す 。 た い て い は 、 識 で き る よ う に な っ た と い う こ と で 世 界 中 を 驚 か せ ま し 形 状 、 大 き さ 、 配 置 、 向 き 、 照 明 、 歪 み 、 ポ ケ 、 隠 た 。 マ ー ケ テ ィ ン グ や 防 犯 の た め に カ メ ラ に 写 っ て い れ な ど 、 さ ま ざ ま な 違 い が あ り ま す 。 人 で あ れ ば 多 る 人 の 性 別 や 年 齢 を 推 定 す る 応 用 も こ の 種 類 で す 。 少 の 違 い が あ っ て も 似 て い る と 判 断 で き ま す が 、 コ ン ヒ 。 ュ ー タ が 判 断 す る に は ア ル ゴ リ ズ ム が 必 要 で す 。 シ ー ン 理 解 (Scene Understanding) 次 か ら は 、 そ の ア ル ゴ リ ズ ム の 解 説 で す 。 ま ず 、 シ ー ン 理 解 は 、 画 像 内 の シ ー ン 構 造 を 理 解 す る タ キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム と 特 徴 量 記 述 ア ル ゴ ス ク で す 。 身 近 な 例 で は 、 SONY の ス マ イ ル シ ャ ッ リ ズ ム を 紹 介 し ま す 。 次 に 、 2 つ を 組 み 合 わ せ た Bag 注 10 タ ー や 、 Microso れ の ゲ ー ム 機 Xbox に つ な げ て 使 of Features (BoF) 画 像 表 現 に 基 づ く 特 定 物 体 認 識 ア う nect 、 主 11 の モ ー シ ョ ン 認 識 が 有 名 で す 。 ス マ イ ル ル ゴ リ ズ ム を 紹 介 し ま す 。 シ ャ ッ タ ー で は 、 顔 の パ ー ツ の 位 置 関 係 か ら 笑 顔 か を 判 断 し シ ャ ッ タ ー を 切 る こ と で 、 笑 顔 の 写 真 を 簡 単 に 残 せ る よ う に し て い ま す 。 Kinect で は 、 画 像 内 の 人 物 の 関 節 の 位 置 を 推 定 す る こ と で 身 体 を 使 っ た 直 感 的 操 作 を 可 能 に し て い ま す 。 開 発 者 質 問 類 似 回 答 キ ー ポ イ ン ト 検 出 と 一 特 徴 量 記 述 キ ー ポ イ ン ト と は 、 画 像 中 の 特 徴 的 な 点 の こ と で す 。 特 徴 点 と 呼 ば れ る こ と も あ り ま す 。 理 想 的 に は 、 画 像 に 写 る 物 体 の 位 置 や 向 き や 大 き さ が 違 っ た と し て も 、 キ ー ポ イ ン ト は 物 体 中 の 同 じ 場 所 を 指 し ま す ( 図 3 ) 。 こ の よ う な 性 質 を 持 つ 点 は コ ー ナ ー や 工 ッ ジ 付 近 に 多 さ ま ざ ま な 種 類 の 物 体 認 識 を 紹 介 し ま し た が 、 く 見 ら れ 、 そ れ を 抽 出 す る こ と を キ ー ポ イ ン ト 検 出 、 か ら は 特 定 物 体 認 識 に 絞 っ て よ り 詳 し く 解 説 し ま す 。 コ ー ナ ー 検 出 、 工 ッ ジ 検 出 な ど と 呼 び ま す 。 表 1 に 代 先 述 の と お り 特 定 物 体 認 識 と は 、 与 え ら れ た 画 像 表 的 な ア ル ゴ リ ズ ム の 概 要 と 特 徴 を 紹 介 し ま す 。 注 12 特 徴 量 と は 、 画 像 中 の パ ッ チ の 模 様 を 特 徴 づ け る べ ク ト ル で す 。 良 い 特 徴 量 は 、 パ ッ チ の 向 き や 大 き さ が 変 わ っ て も 模 様 が 似 て い れ ば 似 た べ ク ト ル に 注 12 キ - ポ イ ン ト を 中 心 と す る 小 領 域 の こ と で す 。 特 定 物 体 認 識 の し ぐ ? 2 注 9 http://googleblog.blogspot.jp/201 2/06/using-Iarge-scaIe- brain-simulations-for. html 注 10 http://www.sony.jp/ServiceArea/impdf/pdf/44329430M. 」 P/jp/contents/04/02/1 1 / 11. html 注 1 1 http:〃www.xbox.com/ja-」 P/kinect 44 ・ Ⅳ 第 B + DB P 第 55 MOL83

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物 体 認 識 の 種 類 と ア ル ゴ リ ズ ム キ ー ホ イ ン ト の 性 質 な り ま す ( 図 4 ) 。 こ の よ う な べ ク ト ル を 求 マ 図 3 め る こ と を 特 徴 量 記 述 と 呼 び ま す 。 表 2 に 物 体 内 の だ い た い 同 じ 位 置 か ら 検 出 代 表 的 な ア ル ゴ リ ズ ム の 概 要 と 特 徴 を ま と め ま す 。 SI ロ 、 以 降 、 キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム と 特 徴 量 記 述 ア ル ゴ リ ズ ム は 急 速 に 進 歩 し て い ま す 。 特 に 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る の が 、 積 分 画 像 や 機 械 学 習 を 活 用 し た 省 メ モ リ 化 や 高 速 化 に 関 す る テ ク ニ ッ ク で す 。 お か げ で 、 今 で は SI と 同 等 の 精 度 を 達 成 す る た め に 、 1 / 8 の メ モ リ 容 量 と 1 / 100 の 処 理 時 間 が あ れ ば 十 分 な ほ ど で す 。 こ の よ う な テ ク ニ ッ ク は 大 規 模 あ る い は リ ア ル タ イ ム な 分 析 に 役 立 っ こ と が 多 い の で 、 興 味 が あ る 方 は 学 ん で お く と よ い か も し れ ま せ ん 。 本 特 集 で は SI の ア ル ゴ リ ズ ム を 解 説 し ま す 。 SI ド は ほ か の ア ル ゴ リ ズ ム を 学 ぶ 際 の 理 解 の 助 け に な る の で し つ か り 理 解 し て お く と よ い で し よ う 。 解 像 度 : 1 倍 角 度 : 0 度 解 像 度 . 2 倍 角 度 . ー 30 度 ※ 画 像 処 理 の た め の テ ス ト 画 像 と 言 え ば 「 レ ナ 」 と 言 う ほ ど 、 こ の 分 野 で は 有 名 て す 。 PLAYBOY 誌 19 / 2 年 1 1 月 号 に 掲 載 さ れ た 裸 の 女 性 の 写 真 の 一 部 で す が 、 PIayboy Enterprises の 好 意 に よ り 公 共 の た め の 利 用 が 許 可 さ れ て い ま す 。 ち な み に 、 掲 載 号 は い ま た か っ て な い 売 り 上 け を 記 録 し た と 言 わ れ て い ま す 。 マ 図 4 特 徴 量 の 性 質 入 力 画 像 局 所 特 徴 量 属 性 1 属 性 2 属 性 3 1 属 性 N 数 値 が 類 似 局 所 特 徴 量 属 性 1 13 属 性 2 54 属 性 3 190 属 性 N 108 ノ ミ ッ チ 55 正 規 化 述 一 三 ロ 10 引 FT に よ る キ ー ポ イ ン ト 検 出 0 ガ ウ シ ア ン ヒ ラ ミ ッ ド を 求 め る SIFP に よ る キ ー ポ イ ン ト 検 出 で は 、 は じ め に 入 力 画 像 か ら ガ ウ シ ア ン ヒ 。 ラ ミ ッ ド を 求 め ま す 。 ガ ウ シ ア ン ヒ 。 ラ ミ ッ ド と は 、 ガ ウ シ ア ン フ ィ ル タ を 使 っ て 段 階 的 な 強 さ で ば か し た 平 滑 化 画 像 群 で す ( 図 5 ) 。 ガ ウ シ ア ン フ ィ ル タ で は 明 る さ の 平 均 を 求 め る た め の 領 域 の 大 き さ で ポ ケ 具 合 が 決 ま り 、 領 解 像 度 : 4 倍 角 度 -30 度 域 が 大 き い ほ ど ポ ケ 具 合 が 強 く な り ま す 。 解 像 度 : 1 倍 角 度 : 0 度 キ ー ポ イ ン ト 周 辺 の 模 様 が 類 似 画 素 か ら 大 き さ と 向 き を 求 め 正 規 化 す る 入 力 画 像 ハ ッ チ 正 規 化 述 一 三 ロ マ 表 1 代 表 的 な キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム の 特 徴 発 表 年 名 前 特 徴 注 目 領 域 の 明 る さ の 変 化 が 、 特 定 方 向 に 大 き い 座 標 を 工 ッ ジ 、 多 方 〇 1988 年 Harris 向 に 大 き い 座 標 を コ ー ナ ー と す る 注 目 領 域 の 明 る さ の 変 化 が 大 き い 座 標 を キ ー ポ イ ン ト と す る 。 注 目 〇 1999 年 SIFT 領 域 の 大 き さ も 変 化 さ せ て 検 出 す る の で ス ケ ー ル 変 化 に 強 い T の 計 算 の 中 で 使 わ れ る ガ ウ シ ア ン フ ィ ル タ を 積 分 画 像 を 活 用 し 〇 2006 年 SURF た ポ ッ ク ス フ ィ ル タ で 近 似 す る こ と で 高 速 化 す る 注 目 画 素 と 円 状 に 並 ん た 周 辺 画 素 の 明 る さ の 差 を 変 数 と す る 決 定 木 〇 2006 年 FAST ( 事 前 に 学 習 ) で コ ー ナ ー ら し さ を 高 速 に 判 定 す る 。 ス ケ ー ル 変 化 に 対 応 す る に は 元 の 画 像 を 何 段 階 も 縮 小 す る な ど の 工 夫 が 必 要 と な る 小 中 大 の 円 状 に な ら ん だ 周 辺 画 素 の た め の 3 つ の 決 定 木 を カ ス ケ ー 201 3 年 Cascaded ド す る こ と で 速 度 を 維 持 し つ つ 無 駄 な 検 出 を 抑 え る FAST 回 転 不 変 性 ス ケ ー ル 不 変 性 速 度 >< 〇 ◎ ◎ 〇 Ⅳ 第 B + DB 庭 第 55 Vo 83 ・ 45

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~ 写 真 が あ れ は 検 索 で き る ! 第 章 集 精 度 の 測 定 方 法 と 調 整 個 所 の 指 針 山 口 陽 平 YAMAGUCHI Youhei 有 来 栖 川 電 算 、 。 。 - 青 木 雅 弥 AOKI Masaya ( 有 ) 来 栖 川 電 算 http://kurusugawa.jp/ http://kurusugawa.jp/ aoki [email protected] 「 usugawa. jp [email protected] @melleol 978 第 3 章 で 作 成 し た 画 像 認 識 ア プ リ ケ ー シ ョ ン を 何 下 で は あ ま り 認 識 し ま せ ん で し た か 。 な ぜ そ の よ う 度 か 試 す と 、 認 識 が 成 功 し た り 、 撮 影 条 件 に よ っ て な 結 果 が 得 ら れ た の か を 、 第 1 章 で 解 説 し た SI 財 の キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム や 特 徴 量 記 述 ア ル ゴ は 意 図 し て い な い 結 果 が 得 ら れ た り し た と 思 い ま す 。 リ ズ ム を 思 い 出 し て 考 え て み ま し よ う 。 意 図 し て い な い 結 果 の 原 因 は 何 で し よ う ? そ し て 、 今 回 は さ ま ざ ま な 撮 影 条 件 を 試 し ま し た が 、 本 来 そ れ は ど の よ う に し て 改 善 で き る で し よ う ? 本 章 で は ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 目 的 に 応 じ て 設 計 さ れ た 撮 影 は 、 こ の よ う な 疑 問 に 答 え ま す 。 条 件 だ け を 考 え れ ば 問 題 あ り ま せ ん 。 た と え ば 、 画 ま ず は 、 さ ま ざ ま な 撮 影 条 件 で 画 像 認 識 実 験 を 行 面 い つ ば い に 物 体 が 写 る よ う に 撮 影 す る の で あ れ ば い な が ら ア ル ゴ リ ズ ム の パ ラ メ ー タ を 調 整 し 、 認 識 結 果 の 変 化 を 確 認 す る と こ ろ か ら 始 め ま す 。 次 に 、 大 き く 距 離 を 変 え て 試 す 必 要 は あ り ま せ ん 。 し か し 訒 識 結 果 を 定 量 的 に 評 価 す る た め に 認 識 精 度 を 測 定 そ の よ う に 想 定 し た と し て も 、 ユ ー ザ が 意 図 せ ず 想 ロ 心 、 卩 す る 方 法 を 紹 介 し ま す 。 章 の 後 半 で は 、 認 識 精 度 を 定 外 の 撮 影 を し て し ま う 場 合 も あ り ま す 。 そ の 場 合 、 認 識 が う ま く い か ず ュ ー ザ 体 験 が 著 し く 損 な わ れ る 改 善 す る た め の 施 策 を 紹 介 し 、 最 後 に 本 特 集 の ま と の で あ れ ば 「 そ う な ら な い よ う に 操 作 方 法 を 改 善 す め で 締 め く く り ま す 。 る 」 か 「 想 定 範 囲 を 広 く と る か 」 を 選 ぶ 必 要 が あ り ま す 。 操 作 方 法 の 改 善 に は 、 説 明 文 や 被 写 体 を 収 め る 枠 を 表 示 す る な ど さ ま ざ ま な 方 法 が あ り ま す 。 実 質 そ れ で は 、 完 成 し た 画 像 認 識 ア プ リ ケ ー シ ョ ン で 的 に は ユ ー ザ の 行 動 を 制 限 す る も の で す が 、 自 然 で あ れ ば ュ ー ザ が 手 間 や 窮 屈 さ を 感 じ ま せ ん 。 ま た 、 画 像 認 識 実 験 を し て み ま し よ う 。 第 3 章 と 同 様 に 本 章 で も 訓 練 画 像 に サ ン ト リ ー ホ ー ル デ ィ ン グ ス の 商 想 定 範 囲 の 広 さ に 関 し て は 、 あ ま り に 広 い と 認 識 の 品 を 使 わ せ て い た だ き ま す 。 実 験 を 行 う に あ た っ て 難 易 度 が 高 く な る の で 注 意 が 必 要 で す 。 目 的 の ユ ー ザ 体 験 を 届 け ら れ る 最 低 レ ベ ル の 撮 影 条 件 を 見 つ け 訓 練 画 像 の 中 か ら 1 つ の 商 品 を 選 び 、 次 の よ う に さ ま ざ ま な 条 件 で 撮 影 し て く だ さ い 出 す こ と が 成 功 の 秘 訣 で す 。 0 訓 練 画 像 と 同 じ よ う な 条 件 で 撮 影 す る ② 撮 影 時 の 明 る さ を 変 え て 撮 影 す る 0 物 体 を 斜 め 上 や 斜 め 下 か ら 撮 影 す る 0 物 体 ま で の 距 離 を 変 え て 撮 影 す る 0 物 体 の 背 景 を 変 え て 撮 影 す る 0 物 体 の 一 部 を 隠 し て 撮 影 す る ② 複 数 の 物 体 を 一 度 に 撮 影 す る さ ま ざ ま な 条 件 で 画 像 認 識 実 験 を 行 っ た 結 果 は ど う で し た か 。 あ る 条 件 下 で は よ く 認 識 し 、 別 の 条 件 1111 URL URL mail mail ま ざ ま な 撮 影 条 件 で の 両 像 認 識 実 験 SIFT の パラ メ 調 整 次 に 、 SI ド ア ル ゴ リ ズ ム の パ ラ メ ー タ を 調 整 し ま す 。 ま ず は 、 image-recognition プ ロ ジ ェ ク ト の src/ main/resources/ の 下 に imgrecognition ノ 、 ツ ケ ー ジ を 作 成 し 、 作 成 し た パ ッ ケ ー ジ に si れ 一 con ⅱ g と い う 名 前 で 次 の 内 容 の フ ァ イ ル を 配 置 し て く だ さ い %YAML: 1.0 "Feature2D . SIFT" name: 66 ・ Ⅳ 第 8 + DB P 第 55 MOL83

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特 集 写 真 が あ れ ば 検 索 で き る い 2 [ 実 践 ] 画 像 認 識 局 所 特 徴 量 ノ ッ チ 記 述 当 ス ケ ー ル と 向 き の 変 化 を 考 慮 し た 分 析 : ハ ッ チ の 大 き さ と 向 き の 正 規 化 照 明 の 変 化 を 考 慮 し た 分 析 : 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム の 正 規 化 128 次 元 : 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム ( 8 方 向 ) >< 縦 ( 4 個 ) >< 横 ( 4 個 ) マ 図 10 BoF 画 像 表 現 入 力 画 像 マ 図 9 S T 特 徴 量 入 力 画 像 BoF を 実 現 す る う え で 重 要 な の が 、 キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム と 特 徴 量 記 述 ア ル ゴ リ ズ ム で す 。 キ ー ポ イ ン ト 検 出 ア ル ゴ リ ズ ム は 特 徴 的 な パ ー ツ ( パ ッ チ ) を 見 つ け る た め に 、 特 徴 量 記 述 ア ル ゴ リ ズ ム は パ ー ツ ( パ ッ チ ) の 向 き や 大 き さ を そ ろ え る た め に 使 わ れ ま す 。 こ の よ う に ア ル ゴ リ ズ ム を 組 み 合 わ せ る こ と で 画 像 か ら 特 徴 量 の 集 合 が 得 ら れ ま す 。 こ れ が パ ー ツ の 集 合 の 具 体 的 表 現 で す 。 こ の よ う に 集 合 に な っ て し ま え ば 、 集 合 の 重 な り 度 合 い か ら 画 像 の 類 似 性 を 判 断 で き そ う で す 。 し か し 、 特 徴 量 は パ ッ チ の 模 様 が 似 て い れ ば 向 き や 大 き さ に か か わ ら ず 似 た よ う な 値 に な り ま す が 、 び っ た り 同 じ 値 に な る こ と は あ ま り あ り ま せ ん 。 そ の た め 、 集 合 の 重 な り 度 合 い を 求 め る に は 少 し 工 夫 が 必 要 で す 。 た と え ば 、 特 徴 量 間 の 距 離 を 定 義 し 、 「 距 離 が 閾 値 以 下 と な る 要 素 」 も し く は 「 最 も 距 離 が 近 い 要 素 」 を 同 じ と す る こ と で 、 集 合 の 重 な り 度 合 い を 求 め る こ と が で き ま す 。 パ ー ツ の 集 合 ー 。 日 = づ ぐ 特 定 物 体 認 識 抽 出 〇 0 つ ハ ー ツ の 場 所 ・ 向 き ・ 大 き さ の 違 い 全 体 一 致 抽 出 い よ い よ BoF に 基 づ く 特 定 物 体 認 識 の ア ル ゴ リ ズ ム の 解 説 で す 。 BoF に 含 ま れ る 各 特 徴 量 を 投 票 し 、 ど の 訓 練 画 像 に 最 も 似 て い る か を 判 定 す る ア ル ゴ リ ズ ム を 紹 介 し ま す ( 図 1 1 ) 。 処 理 の 流 れ 「 特 定 物 体 認 識 の し く み 」 で 述 べ た と お り 、 特 定 物 体 訒 識 は 「 訓 練 画 像 と ラ ベ ル の 組 を 登 録 す る 」 登 録 処 理 と 、 ロ 心 、 卩 「 質 問 画 像 の ラ ベ ル を 推 定 す る 」 認 識 処 理 で 構 成 さ れ ま す 。 そ れ ぞ れ の 処 理 の 詳 細 は 次 の と お り で す 。 ・ 登 録 処 理 ・ キ ー ポ イ ン ト 検 出 : 訓 練 画 像 か ら キ ー ポ イ ン ト を 検 出 す る ・ 特 徴 量 記 述 : キ ー ポ イ ン ト 周 辺 の パ ッ チ の 模 様 を 特 徴 量 と し て 記 述 す る ・ 特 徴 量 登 録 : 各 特 徴 量 と ラ ベ ル の 組 を デ ー タ ベ ー ス へ 登 録 す る ・ 認 識 処 理 部 の ハ ー ツ の 違 い 部 分 ト 致 抽 出 同 じ ハ ー ツ を 持 っ て い る 画 像 は 似 て い る と 考 え る ハ ー ツ の 場 所 ・ 向 き ・ 大 き さ は 無 視 し て 考 え る 大 き さ を そ ろ え て 集 め た も の だ と 理 解 す る と わ か り や す い と 思 い ま す 。 BoF で は 、 福 笑 い の よ う に 目 や ロ を い ろ い ろ な 場 所 や 角 度 に 配 置 し た ど の 顔 画 像 も 同 じ と み な さ れ 、 目 の 代 わ り に 眼 帯 を つ け た 顔 画 像 は 部 分 的 に 同 じ と み な さ れ ま す ( 図 (0) 。 こ の よ う に 、 ど ん な パ ー ツ を 持 っ て い る か と い う 観 点 で 画 像 が 似 て い る か を 判 断 し よ う と い う ア イ デ ア に 基 づ く 画 像 表 現 が BoF で す 。 48 ・ Ⅳ 第 B + DB P 第 55 MOL83

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2 [ 実 践 ] 画 像 認 識 特 集 写 真 が あ れ ば 検 索 で ぎ る , ! 画 像 認 識 技 術 を 使 っ た サ ー ビ ス を 開 発 す る た め に 必 要 な 知 識 を 解 説 す る 特 集 で す 。 画 像 認 識 の 基 本 的 な し く み か ら 、 実 際 の サ ー ビ ス の 作 り 方 ま で 丁 寧 に 解 説 し ま す 。 ま た 、 認 識 精 度 を 高 め る た め の テ ク ニ ッ ク や 、 精 度 を 測 定 す る 方 法 な ど も 解 説 し て い ま す 。 名 前 の わ か ら な い 物 が 写 っ て い る 写 真 を も と に そ れ が 何 か を 検 索 し た り な ど 、 画 像 認 識 技 術 を 効 果 的 に 使 っ た ア プ リ ケ ー シ ョ ン や サ ー ビ ス を 開 発 す る た め の 足 が か り に な る は す で す 。 よ く わ か る 画 像 認 識 物 体 認 識 の 種 類 と ア ル ゴ リ ス ム 開 発 環 境 の 準 備 0 p e n C V を 使 っ て 顔 認 識 し て み よ う 画 像 認 識 ア プ リ ケ ー シ ョ ン の 作 成 撮 影 し た 飲 料 ラ ベ ル と 同 じ も の を 導 き 出 す 認 識 精 度 の 改 善 精 度 の 測 定 方 法 と 調 整 個 所 の 指 針 P42 山 口 陽 平 P51 青 木 雅 弥 青 木 雅 弥 P 57 松 下 誠 太 P66 青 木 雅 弥 山 口 陽 平 WEB + DB P 第 55 MOL83 ・ 41

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物 体 認 識 の 種 類 と ア ル ゴ リ ズ ム ・ キ ー ポ イ ン ト 検 出 : 質 問 画 像 か ら キ ー ポ イ マ 図 1 1 BoF に 基 づ く 特 定 物 体 認 識 ン ト を 検 出 す る 訓 練 画 像 群 ・ 特 徴 量 記 述 : キ ー ポ イ ン ト 周 辺 の ハ ッ チ の ポ ス 贅 沢 微 糖 C. C. レ モ ン な っ ち ゃ ん オ レ ン ジ 模 様 を 特 徴 量 と し て 記 述 す る ・ 特 徴 量 検 索 . 各 特 徴 量 に 最 も 似 て い る も の を デ ー タ ベ ー ス か ら 検 索 し 、 対 応 す る ラ ベ ル を 得 る ・ ラ ベ ル 集 計 : ラ ベ ル を 集 計 し 、 そ の 個 数 を ラ ベ ル の ス コ ア と す る 伊 右 衛 門 「 ( 曹 当 な っ ち ゃ ん ー ) オ レ ン ジ O ・ O' ら レ モ ン ( ) ポ ス 贅 沢 微 糖 ア ル ゴ リ ズ ム の ホ イ ン ト こ の ア ル ゴ リ ズ ム の ポ イ ン ト は 、 「 質 問 画 像 の 各 特 徴 量 に 最 も 似 て い る の は ど の 訓 練 画 像 ( ラ ベ ル ) の ど の 特 徴 量 か を 検 索 す る 」 と こ ろ と 、 「 訓 練 画 像 ( ラ ベ ル ) ご と に 個 数 を 集 計 す る 」 と こ ろ で す 。 直 感 的 に は 、 訓 練 画 像 の パ ッ チ で 質 問 画 像 を 再 構 成 し 、 再 構 成 に 使 わ れ た 枚 数 が 多 い 順 に 訓 練 画 像 質 問 画 像 認 識 結 果 ( ラ ベ ル ) が 選 ば れ る と 考 え る と わ か り や す い と 思 特 徴 量 の 投 票 : 訓 練 画 像 に よ る 質 問 画 像 の 再 構 成 い ま す 。 た い て い は 、 質 問 画 像 に 写 っ て い る 物 体 の 個 数 よ り も 認 識 結 果 と し て 返 さ れ る 訓 練 画 像 ( ラ ベ 常 の 画 像 に 対 し て も 効 果 が あ り ま す 。 単 純 に 訓 練 画 ル ) の 個 数 の ほ う が 多 く な り ま す 。 余 分 な も の は ほ ど 像 の 枚 数 を 増 や し て い く と パ ッ チ の 識 別 能 力 が 低 下 ほ ど に 似 て い る も の で あ っ た り 、 ノ イ ズ で あ っ た り し す る か ら で す 。 数 百 ~ 数 千 枚 程 度 で あ れ ば パ ッ チ の ま す 。 ア プ リ ケ ー シ ョ ン に よ っ て は 、 ス コ ア な ど を 手 相 対 的 な 位 置 関 係 を 考 慮 し な く て も 大 丈 夫 で す が 、 掛 か り に 余 分 な も の を 除 去 す る 必 要 が あ り ま す 。 訓 練 そ れ 以 上 の 枚 数 に な っ て く る と 考 慮 し た ほ う が よ い 場 合 が 増 え る は ず で す 。 画 像 の パ ッ チ で 質 問 画 像 を 再 構 成 す る と い う こ と は 、 質 問 画 像 と 訓 練 画 像 が 部 分 的 に マ ッ チ ン グ で き る こ と を 意 味 し ま す 。 つ ま り 、 画 像 の 一 部 が 隠 れ た り 置 き 換 こ の ア ル ゴ リ ズ ム は 、 質 問 画 像 の す べ て の 特 徴 量 わ っ た り し て も 認 識 で き る と い う こ と で す 。 と 、 す べ て の 訓 練 画 像 の す べ て の 特 徴 量 の マ ッ チ ン 多 く の 訓 練 画 像 に 同 じ バ ッ チ が あ る 場 合 グ を 試 み ま す 。 訓 練 画 像 の 枚 数 を N 、 画 像 か ら 抽 出 す る 特 徴 量 の 平 均 個 数 を P と す る と 、 O(NP2) の 計 算 こ の ア ル ゴ リ ズ ム は 、 質 問 画 像 の パ ッ チ の 模 様 に 訓 練 画 像 を 識 別 す る 能 力 が あ る こ と を 期 待 し て い ま 量 に な り ま す 。 特 徴 量 レ ベ ル の 比 較 は 画 素 レ ベ ル の す 。 つ ま り 、 特 定 の 訓 練 画 像 に し か 存 在 し な い パ ッ 比 較 よ り 圧 倒 的 に 高 速 で す が 、 訓 練 画 像 の 枚 数 に 比 チ が そ れ な り に た く さ ん あ れ ば 認 識 し や す く 、 ど の 例 し て ど ん ど ん 処 理 時 間 が 長 く な る の は 不 安 で す 。 訓 練 画 像 に も 存 在 す る パ ッ チ ば か り だ と 認 識 し づ ら 訓 練 画 像 の 枚 数 が 多 く な る 場 合 は kd - tree や H な い と い う こ と で す 。 す べ て の 訓 練 画 像 が 目 や ロ の 配 ど の 最 近 傍 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム を 使 っ て マ ッ チ ン グ を 置 が 異 な る だ け の 福 笑 い 画 像 と い う 状 況 で は う ま く 高 速 化 し ま す が 、 こ れ ら に 関 し て は 画 像 処 理 と は 直 機 能 し な い は ず で す 。 こ の よ う な 状 況 に 対 応 す る に 接 関 係 な い の で 説 明 を 省 略 し ま す 。 は 、 パ ッ チ の 相 対 的 な 位 置 関 係 を 考 慮 す る 必 要 が あ 今 回 紹 介 し て い る 特 定 物 体 認 識 の ア ル ゴ リ ズ ム は り ま す 。 こ の 件 は 位 置 関 係 に 基 づ く フ ィ ル タ リ ン グ 非 常 に 単 純 な も の で す が 、 世 の 中 に 出 回 っ て い る 多 と し て あ と で 紹 介 し ま す 。 く の 特 定 物 体 認 識 ア ル ゴ リ ズ ム の 基 本 と な る も の で パ ッ チ の 相 対 的 な 位 置 関 係 を 考 慮 す る こ と は 、 通 す 。 こ れ か ら 特 定 物 体 認 識 に チ ャ レ ン ジ し て み よ う 処 理 時 間 Ⅳ 第 B + DB P 県 を 55 MOL83 ・ 49

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三 ル 物 体 認 識 の 種 類 と ア ル ゴ リ ズ ム マ 図 7 DoG 画 像 上 で の 極 値 探 索 工 ッ ジ 画 像 を 使 っ て 座 標 こ と に 最 適 な 注 目 領 域 の 広 さ を 求 め る 極 値 を 求 め ま す ( 図 7 ) 。 重 ね る と 見 づ ら く な る た め 並 べ て 表 現 し て い ま す が 、 5 枚 の D 。 G 画 像 が 重 な っ た 直 方 体 を 想 像 し て く だ さ い 。 窓 内 で 中 心 が 最 大 ま た は 最 小 と な る 検 出 窓 の 座 標 が キ ー ポ イ ン ト と な り ま す 。 た だ し 、 コ ン ト ラ ス ト が 小 さ い ( DoG 画 像 の 画 素 値 が 小 出 窓 さ い ) 座 標 や ェ ッ ジ 上 の ( 主 曲 率 注 14 の 比 検 出 窓 の 中 心 が 周 囲 の 26 画 素 よ り も 明 る い か 暗 け れ は キ ー ポ イ ン ト と な る 率 が 大 き い ) 座 標 は ノ イ ズ と な り や す い の で 除 外 し ま す 。 さ ら に サ プ ビ ク セ マ 図 8 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム ル 位 置 推 定 を 行 う こ と で 座 標 を よ り 正 入 力 画 像 確 に 求 め る こ と が で き ま す 。 こ の よ う に 求 め る こ と で 、 周 囲 よ り も 明 る さ の 変 化 が 大 き い 座 標 か ら 最 適 な ス ケ ー ル で キ ー ポ イ ン ト を 検 出 で き ま す 。 キ ー ポ イ ン ト は 物 体 の 写 り 方 や 大 小 に か か わ ら ず 物 体 内 の 安 定 し た 場 所 を 指 す た め 、 画 像 を 照 合 す る の に 非 常 に 適 し て い ま す 。 X 1 .2 X 1 .2 >< 1 .2 X 1 .2 極 値 検 出 窓 値 画 素 ノ 、 ツ チ 上 下 左 右 の 明 る さ の 差 か ら 変 化 の 方 向 と 大 き さ を 求 め る ハ ッ チ の 方 向 1 MAX の 80% パ ッ チ の 方 向 2 SIFT に よ る 特 徴 量 記 述 0 方 向 を 正 規 化 す る SI ド に よ る 特 徴 量 記 述 で は 、 は じ め ハ ッ チ 内 の 画 素 の 明 る さ の 変 化 の 大 き さ を 方 向 ご と に 集 計 す る に ス ケ ー ル に 対 応 し た 大 き さ の パ ッ チ に 対 し て 36 方 向 の 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム を 求 め 、 パ が 割 り 当 て ら れ る 場 合 が あ り ま す 。 求 め た 向 き に 従 っ ッ チ の 向 き を 決 め ま す ( 図 8 ) 。 そ の た め に は 、 領 域 内 て パ ッ チ を 回 転 す る こ と で 、 パ ッ チ に 対 す る 模 様 の 向 の 各 画 素 に 対 し て 輝 度 勾 配 べ ク ト ル を 求 め る 必 要 が き が 安 定 し 、 回 転 不 変 性 が 得 ら れ ま す 。 あ り ま す 。 輝 度 勾 配 べ ク ト ル は 、 注 目 画 素 p の 左 右 の 0 特 徴 量 を 記 述 す る 画 素 の 明 る さ の 差 を X 軸 方 向 の 勾 配 、 p の 上 下 の 画 素 最 後 に 、 回 転 後 の パ ッ チ を 4 >< 4 の 小 領 域 に 区 切 の 明 る さ の 差 を Y 軸 方 向 の 勾 配 と す る 2 次 元 べ ク ト ル で す 。 2 次 元 べ ク ト ル の X 軸 ( Y 軸 ) の 値 が 正 な ら 右 ( 下 ) り 、 小 領 域 ご と に 8 方 向 の 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム を に 行 く ほ ど 明 る く 、 負 な ら 左 ( 上 ) に 行 く ほ ど 明 る い と 求 め ま す ( 図 9 ) 。 各 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム の 向 き ご い う こ と を 表 し ま す 。 2 次 元 べ ク ト ル を 極 座 標 で 表 す と の 大 き さ を 属 性 と す る 128 次 元 の べ ク ト ル が 特 徴 量 と な り ま す 。 各 属 性 値 を 総 和 で 正 規 化 す る こ と で と 、 XY 平 面 上 の 角 度 と 大 き さ に 分 離 で き ま す 。 角 度 を 36 方 向 に 離 散 化 し 、 方 向 ご と に 大 き さ を 集 計 す る 照 明 不 変 性 が 得 ら れ ま す 。 と 勾 配 方 向 ヒ ス ト グ ラ ム に な り ま す 。 パ ッ チ の 中 心 か ら 遠 い ほ ど 大 き さ が 小 さ く な る よ う に 重 み 付 け し て 集 い き ち 計 ま す 。 集 計 値 が 閾 値 以 上 と な る 山 の ヒ 。 ー ク が パ ッ チ の 向 き と な り ま す 。 1 つ の パ ッ チ に 対 し て 複 数 の 向 き 注 14 曲 面 上 の 点 に 対 し て 定 義 さ れ る 曲 率 の 最 大 値 ( 最 も 曲 が っ て い る 方 向 に 対 す る 曲 率 ) と 最 小 値 ( 最 も 曲 が っ て い な い 方 向 に 対 す る 曲 率 ) で す 。 000000 新 0000 纏 00000000 立 00 000000000 BoF BoF は 画 像 を パ ー ツ の 集 合 と み な す 画 像 表 現 で す 。 BoK 田 ag 0 / K り カ 房 厩 s ) や BoVW (Bag 0 / 防 肪 ) と 呼 ば れ る こ と も あ り ま す 。 た と え ば 、 顔 画 像 か ら 目 や ロ な ど の 特 徴 的 な パ ー ツ を 抜 き 出 し 、 向 き や Ⅳ を B + DB P を 55 Vo 83 ・ 47

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特 集 2 写 真 が あ れ は 検 索 で き る ! [ 実 践 ] 画 像 認 識 と い う 方 は ま ず こ れ を 押 さ え て お く と よ い で し よ う 。 そ し て 、 こ の あ と 紹 介 す る よ う な 改 良 を 加 え れ ば 十 分 実 用 的 な シ ス テ ム が 作 れ る は ず で す 。 前 処 理 0 ゆ が み 補 正 パ ー ス や レ ン ズ に よ る 歪 み を 補 正 し た り 、 ポ ト ル の 側 面 に 印 刷 さ れ た ラ ベ ル を 平 ら な 形 に 戻 し た り し ま す 。 質 問 画 像 に 写 る 模 様 の 歪 み を 補 正 し 、 訓 練 画 像 に 写 る 模 様 に 近 づ け る こ と で 特 徴 量 が 一 致 し や す く な り ま す 。 メ モ 帳 や ふ せ ん に 書 か れ た 内 容 を 取 り 込 む ア プ リ に は 、 パ ー ス を 補 正 す る 機 能 を 持 つ も の が あ り ま す 。 ュ ー ザ が 四 隅 を 指 定 す る 方 式 も あ れ ば 、 四 隅 に 印 刷 さ れ た マ ー カ ー で 四 隅 を 認 識 す る 方 式 も あ り ま す 。 ュ ー ザ に 手 伝 っ て も ら っ た り 、 撮 影 対 象 に 細 工 す る こ と で 、 前 処 理 を や り や す く す る こ と が 重 要 で す 。 0 ノ イ ス 除 去 は ん て ん 光 量 が 足 り な い た め に 生 じ る 斑 点 や JPEG な ど の 画 像 圧 縮 に よ る モ ス キ ー ト ノ イ ズ な ど 処 理 を 行 う う え で 都 合 が 悪 い ノ イ ズ を 平 滑 化 フ ィ ル タ で 除 去 し ま す 。 き れ い に 微 分 す る た め や 、 画 像 処 理 に よ り 生 じ る ジ ャ ギ ー を 滑 ら か に す る た め に よ く 行 わ れ ま す 。 高 速 に 計 算 で き る 平 均 化 フ ィ ル タ 、 高 品 質 な ガ ウ シ ア ン フ ィ ル タ な ど が よ く 使 わ れ ま す 。 こ れ ら に は 強 く か け す ぎ る と 輪 郭 が 失 わ れ る 欠 点 が あ り ま す 。 処 理 時 間 が 許 す な ら 、 欠 点 を 緩 和 し た バ イ ラ テ ラ ル フ ィ ル タ や 、 そ も そ も 輪 郭 が 失 わ れ な い メ デ ィ ア ン フ ィ ル タ な ど も よ く 使 わ れ ま す 。 精 度 を 高 め る た め の 前 処 理 と 後 処 理 前 節 で 説 明 し た 特 定 物 体 認 識 シ ス テ ム の 前 後 に 次 の よ う な 処 理 を 組 み 込 む こ と で 精 度 を 高 め る こ と が で き ま す 。 こ で 紹 介 す る 処 理 は ほ か の 画 像 認 識 に も 有 効 で す の で 覚 え て お い て 損 は あ り ま せ ん 注 15 後 処 理 0 位 置 関 係 に 基 づ く フ ィ ル タ リ ン グ 質 問 画 像 と 訓 練 画 像 の 対 応 す る パ ッ チ の 相 対 的 な 注 15 さ ら に 精 度 を 高 め る 方 法 は 第 4 章 で 解 説 し ま す 。 位 置 関 係 が 不 正 な も の を ノ イ ズ と し て 除 去 し ま す 。 = = 本 特 集 の 構 成 1 る ア ル ゴ リ ス ム で す 。 注 17 ノ イ ス の 影 響 を 排 除 し て デ ー タ が 従 う 法 則 を 効 率 的 に 求 め に 遠 近 法 で す 。 注 16 3 次 元 の 物 体 を 2 次 元 の 平 面 に 投 影 す る 方 法 で す 。 要 す る の 取 り 組 み 方 に つ い て 紹 介 し ま す 。 そ し て 第 4 章 で は 、 精 度 の 測 定 方 法 や 改 善 の た め ム の 作 り 方 に つ い て 解 説 し ま す 。 第 3 章 で は 、 OpenCV を 使 っ た 具 体 的 な プ ロ グ ラ り 方 に つ い て 解 説 し ま す 。 第 2 章 で は 、 OpenCV な ど が 入 っ た 開 発 環 境 の 作 法 を 解 説 し ま す 。 か ら は 、 OpenCV を 使 っ て こ の し く み を 実 装 す る 方 特 定 物 体 認 識 の し く み に つ い て は 以 上 で す 。 次 章 須 と な る 技 術 で す の で 、 臆 せ ず 学 び ま し よ う 。 ま す 。 良 い 性 能 の 認 識 工 ン ジ ン を 作 る た め に は ほ ほ 。 必 は 機 械 学 習 ア ル ゴ リ ズ ム カ 咥 る と こ ろ で 活 用 さ れ て い 械 学 習 ア ル ゴ リ ズ ム を 使 っ て 求 め ま す 。 認 識 の 分 野 で 間 が か か り ま す 。 通 常 は SVM や AdaBoost な ど の 機 り ま す が 、 手 作 業 で 求 め る よ う と す る と た い へ ん な 手 こ の よ う な 判 断 を 行 う に は 複 雑 な 条 件 式 が 必 要 と な て い る 候 補 を ノ イ ズ と し て 除 去 で き ま す 。 で す 。 そ の 制 約 を 使 う こ と で 、 お か し な 写 り 方 を し の 位 置 が 指 示 ど お り に な っ て い る 可 能 性 が 高 い は ず よ う に ユ ー ザ に 指 示 し て い る な ら 、 認 識 さ れ る 物 体 画 像 を 用 意 す る 際 、 画 面 い つ ば い に 物 体 を 撮 影 す る イ ズ か ど う か を 判 断 し 除 去 し ま す 。 た と え ば 、 質 問 こ の よ う な 物 体 に 属 す る さ ま ざ ま な 情 報 を 使 っ て ノ ス コ ア や 確 信 度 な ど が 求 め ら れ る こ と も あ り ま す 。 姿 勢 な ど が わ か る こ と が あ り ま す 。 そ れ ら と と も に ロ 心 、 卩 訒 識 の 過 程 で 、 質 問 画 像 に 写 る 物 体 の 種 類 ・ 位 置 ・ 0 物 体 の 属 性 に 基 づ く フ ィ ル タ リ ン グ ム が よ く 使 わ れ ま す 。 注 1 7 LMedS や RANSAC な ど の ロ バ ス ト 推 定 ア ル ゴ リ ズ す 。 そ の 制 約 を 満 た す 組 み 合 わ せ を 選 び 出 す た め に 、 つ い 制 約 な ど 、 認 識 し た い 物 体 に 合 わ せ て 設 計 し ま 的 に 透 視 投 ル に 従 わ な け れ ば な ら な い 」 と す る き 旦 彡 注 16 「 局 所 的 に 正 し け れ ば 良 い 」 と す る ゆ る い 制 約 や 「 全 体 50 ・ WEB 十 DB ′ ー 55 MOL83