2018 Fiscal Year Research-status Report
パラメトリックな変形耐性画像マッチングを用いた物体検出
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17K00250
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
若原 徹 法政大学, 情報科学部, 教授 (40339510)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 変形耐性 / 画像マッチング / 物体検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．変形耐性をパラメトリックに制御できる画像マッチング手法である、2枚の濃淡画像間で最適な射影変換（独立な8パラメータを含む）を自動決定して正規化相互相関値を最大化するGPT相関法において、最適パラメータの局所解への収束を避けるために収束判定条件を緩和する手法を提案した。これにより、収束までの反復回数が増大したが、大局解への収束精度が向上した。
２．物体検出のための「全体－部分」マッチングではGPT相関法とマルチスケール窓探索法を組み合わせるが、GPT相関法の反復に連動させて探索窓の形状を長方形から台形へと逐次変形していく「適応型探索窓制御」の手法を導入した。これにより、「全体－部分」マッチングにおける正確な正規化相互相関値の評価が可能となった。
３．GPT相関法は高精度な画像マッチングが可能であるが、「全体－部分」マッチングのためにマルチスケール窓探索法と組み合わせると処理量が膨大化した。これを回避するため、GPT相関法を適用する前に、画像の局所的特徴量を用いた高速な特徴マッチングにより射影変換パラメータの初期値を効率的に探索する手法を提案した。これにより、マルチスケール窓探索を行わずに、高速な特徴マッチングで得られる初期パラメータを用いることで、GPT相関法の収束が加速され処理時間の大幅な削減が実現できる。
４．2枚の濃淡画像間での正規化相互相関値を最大化するアフィン変換（独立な6パラメータを含む）を自動決定するGAT相関法において、ノルム正規化を保証しつつ計算量を抑制する簡明な計算モデルを提案した。これにより、アフィン変換耐性を有する汎用的な画像マッチングツールとしての提供が可能となった。さらに、アフィン変換で近似できるような物体検出のタスクにもこのノルム正規化保証付きのGAT相関法が適用可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．収束判定条件を緩和して大局解への収束を安定化したGPT相関法を公開データセットGraffitiとBoatに適用して物体検出性能を評価した結果、特徴マッチングベースの代表的な従来技術であるASIFT-RANSAC手法をはるかに上回るマッチングおよび検出の性能が得られた。当該研究成果を国際会議IWAIT2019で発表し、大きな関心を集めた。
２．画像の局所的特徴量を用いて射影変換パラメータの初期値を効率的に探索することを目的として、スライディング離散フーリエ変換とフーリエ記述エッジ方向ヒストグラムを組み合わせた高速な画像マッチング法を提案した。当該研究成果を国内研究会で発表した。今後は、得られた射影変換パラメータの初期値を用いることにより、GPT相関法の性能向上および高速化がどの程度果たせるかを明確に示す必要がある。
３．ノルム正規化を保証する簡明な計算モデルで実装されるGAT相関法について、「全体－全体」マッチングである手書き文字認識への適用も含めて、アフィン変換、射影変換、ボケや雑音への耐性を系統的に実験で評価する必要がある。その上で、アフィン変換耐性を有する汎用的な画像マッチングツールとしてライブラリ提供を行うこととする。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．スライディング離散フーリエ変換とフーリエ記述エッジ方向ヒストグラムを組み合わせた画像マッチング法による射影変換パラメータの初期値探索をGPT相関法の前段に用いることで、高速かつ高精度な物体検出が実現できるかを確認する本格的な評価実験を行う。マルチスケール窓探索が不要となったことによる処理時間の削減効果は極めて大きいと予想される。
２．ノルム正規化を保証するGPT相関法はNewton-Raphson法の適用による反復解法に基づくため、計算手順が十分に簡明とは言えない。ノルム正規化を保証するGAT相関法で用いた計算モデルを参考に、GPT相関法の計算モデルを線形解法の単純な反復に帰着させる方法を検討する。
３．上記１．および２．で得られた研究成果は国際会議で発表するのみでなく、学術ジャーナルへの投稿・掲載ならびに得られた研究成果のソースコードを汎用的ライブラリとして公開することにより、社会への貢献を果たす。
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| Causes of Carryover |
（理由）
予定していた国内研究会への参加を取り止めたため、旅費に計上してあったものが未使用となった。
（使用計画）
次年度の学会参加のための旅費に充てる。
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