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SSDを用いた食材リアルタイム検知 &レシピレコメンドシステム
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hayataka
April 07, 2024
Science
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SSDを用いた食材リアルタイム検知 &レシピレコメンドシステム
東大・松尾研主宰「Deep Learning 基礎講座2018」での最終課題発表ポスター
https://deeplearning.jp/lectures/dlb2018/
hayataka
April 07, 2024
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Transcript
SSDによる リアルタイム検知 1. 目的 食材写真からレシピを推薦するサービスは数多くあるが、画像をキレイに撮影 するのは面倒。冷蔵庫の中身をそのまま動画スキャンできれば便利なのでは ないか。 1 レシピレコメンドアプリ例(ライオン) ref)
https://reed.lion.co.jp/search/ 動画撮影による食材検知&レシピ推薦 2. アプローチ 3. SSDモデル構築 食材をキレイに撮影する手間を省くため、①の冷蔵庫内動画からリアルタイムに検 知にするSSDモデル構築に注力した。なお、②は簡易的に実施した。 冷蔵庫の中身 動画撮影 レシピAPI※から 検知した食材を含む レシピをランダム取得 1 2 R-CNN Fast(er) R-CNN YOLO You Only Look Once SSD Single Shot MultiBox Detector Single Stage 直接各物体のクラス・位 置推定 高速 多オブジェクト可能 Aと同等の精度 Bより高速 多オブジェクト可能 Two Stage 物体候補推定 →候補毎に物体クラス・位 置推定 先駆け的な存在 遅い 特徴 タイプ アルゴリズム A B C ❖ ディープラーニング系物体検知アルゴリズム比較 ❖ フロー メンバー各人が自身の冷蔵庫の中身をスマホで動画撮影し、アノテーション ツールを使って、学習データを作成(計1030枚)。 1 2 3 4 データ準備 モデル学習 評価&考察 改善案 • labeling_for_object_detec tion:Processingを用い たツール。Githubで公 開。 • VoTT:マイクロソフト製。 動画から直接アノテー ション可能。出力データ に不要データが含まれ る等、一部使いにくい部 分がある。 アノテーションツール 学習データ内訳 Github(https://github.com/rykov8/ssd_keras) に公開されているssd_kerasを利 用してSSDモデルを学習。 • 学習・検証に利用していないテストデータにおいて、正解と推定結果で、bboxのIoU(重なり度合い)が 0.5以上であれば、ラベル比較をする。その他はBackgroundと認識されたと仮定。下記の混合行列は、 各正解ラベルがどのように推定されたか割合を示す。 • 課題①:少し似ているものはデータが多いものに引っ張られる傾向(Apple→Tomato、Enoki→しめじ、 Greenpepper→Aspara等) • 課題:②Cabbage→Shimeji、Spinach→Cucumberと包装等によって誤認識がされる可能性 • 課題:③そもそもBackgroundと認識されている場合が多く、領域推定に課題 • 食材 件数 Tomato 593 Carrot 559 Pumpkin 232 Spinach 188 Shimeji 165 Asparagus 142 Apple 135 Egg 122 Turnip 114 Cucumber 84 Broccoli 80 食材 件数 Leek 9 Pork 6 Chicken 5 Firefly_Squid 5 Squid 5 Beaf 4 Ume 4 食材 件数 Mushroom 72 Celery 71 Onion 55 Beansprouls 48 Enoki 47 Greenpepper 43 Daikon 39 Paprika 28 Cabbage 23 Milk 15 Orange 10 学習時 • アーキテクチャ: SSD300 • 損失関数: 位置特定誤差 (Smooth L1)と 確信度誤差 (Softmax)の重み付き和 • 最適化: Adam • バッチサイズ: 4 Configuration 損失推移 ※ EDAMAN Recipe Search API https://www.edamam.com/ データ加工 モデル工夫 新データ& モデル 観点 A-1. 学習データのバイアス低減 A-2. 高周波ノイズフィルタ(包装、ラップ等)【課題①】 A-3. 包装有無の両学習データの準備【課題②】 A-4. カット済み食材の学習(GANによる画像生成等) B-1. 他DL物体検知アルゴリズム(YOLO等) B-2. ハイパーパラメータ最適化 C-1. パッケージ文字認識による食材検知 C-2. 3次元形状の認識【課題③】 C-3. 食材の個数・量推定 C-4. 複数検知モデルのアンサンブル 改善案 A B C 評価&考察を踏まえつつ、下記のような改善案が考えられる。 SSDを用いた食材リアルタイム検知 &レシピレコメンドシステム チーム7 Deep Learning Day 2019.3.30 ※ 黄:正解、赤:誤認識割合No.1、青:誤認識割合No.2 検証時 正解\推定 Backgr ound Aspara gus Apple Broccol i Carrot Cabbag e Cucmb er Enoki Mushro om Onion Spinach Shimeji Tomato Apple 32 0 8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 60 Carrot 33 0 0 0 67 0 0 0 0 0 0 0 0 Cabbage 35 12 0 6 0 12 0 6 0 0 0 29 0 Enoki 50 0 0 0 0 17 0 0 17 0 0 17 0 Greenpepper 87 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Onion 56 0 0 0 0 0 0 11 0 28 0 6 0 Spinach 32 5 0 0 0 0 39 0 0 0 24 0 0 Tomato 41 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 59