Upgrade to Pro
— share decks privately, control downloads, hide ads and more …
Speaker Deck
Sign up for free
Menu
Search
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Features
All features
Private URLs
Password Protection
Custom URLS
Scheduled publishing
Remove Branding
Restrict embedding
Deck Collections
Notes
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Explore
Featured decks
Featured speakers
Programming
Technology
Storyboards
Pricing
Search
Sign in
Sign up for free
shadow-detection-with-conditional-generative-ad...
Search
望月紅葉さんと幸せな家庭を築きたい
February 23, 2018
Research
180
0
Share
Embed
Copy iframe code
Copy JS code
Copy link
Start on current slide
shadow-detection-with-conditional-generative-adversarial-networks
暫定版ですが
望月紅葉さんと幸せな家庭を築きたい
February 23, 2018
More Decks by 望月紅葉さんと幸せな家庭を築きたい
See All by 望月紅葉さんと幸せな家庭を築きたい
unsupervised-learning-of-depth-and-ego-motion-from-monocular-video-using-3d-geometric-constraints
momijifullmoon
0
510
NIPS2017reading_3Dreconstruction
momijifullmoon
0
1.5k
ABEJA Innovation Meetup NIPS PointNet++
momijifullmoon
1
520
Other Decks in Research
See All in Research
[Fishers] DIVER OSINT CTF 2026 特化AIエージェントハーネスで挑戦するOSINT CTF
analokmaus
0
610
Physical AIでモデリングはどう変わるか/How Physical AI Will Change Modeling
stktu
0
270
RS-Agent: Automating Remote Sensing Tasks through Intelligent Agent
satai
3
570
研究室単位での自律的 IPv6接続性確立に向けたAS共同運用モデルの提案と実証
reokashiwa
PRO
0
220
Language and AI
ayaniwa
0
310
The story of RefactoringMiner. Slow research, long-term impact
tsantalis
0
170
人間中心の意思決定支援AI
yukinobaba
PRO
7
4.1k
[IR Reading 2026春 論文紹介] LLM-based Listwise Reranking under the Effect of Positional Bias (ECIR 2026) /IR-Reading-2026-Spring
koheishinden
PRO
0
430
SoftMatcha 2: 1兆語規模コーパスの超高速かつ柔らかい検索
e869120_sub
7
3.9k
La génomique au service de la fromageabilité du lait grâce aux spectres MIR
institudelelevage
PRO
0
120
Apache Gravitinoで実現する Icebergカタログ統合とアクセスの一元化
matsumooon
0
540
論文紹介:Doc-to-LoRA: Learning to Instantly Internalize Contexts
yukako_nakano
0
180
Featured
See All Featured
Discover your Explorer Soul
emna__ayadi
2
1.3k
Marketing Yourself as an Engineer | Alaka | Gurzu
gurzu
0
310
Odyssey Design
rkendrick25
PRO
2
820
ReactJS: Keep Simple. Everything can be a component!
pedronauck
666
130k
Accessibility Awareness
sabderemane
1
220
Done Done
chrislema
187
17k
The Director’s Chair: Orchestrating AI for Truly Effective Learning
tmiket
1
300
Exploring the Power of Turbo Streams & Action Cable | RailsConf2023
kevinliebholz
37
6.6k
Paper Plane (Part 1)
katiecoart
PRO
2
11k
10 Git Anti Patterns You Should be Aware of
lemiorhan
PRO
659
62k
Agile Actions for Facilitating Distributed Teams - ADO2019
mkilby
0
290
The Art of Delivering Value - GDevCon NA Keynote
reverentgeek
16
2.2k
Transcript
Shadow Detection with Conditional Generative Adversarial Networks 特に標記が無ければ、スライド内の図は http://openaccess.thecvf.com/content_ICCV_2017/papers/Nguyen_Sh adow_Detection_With_ICCV_2017_paper.pdf
から引用 1
概要 筆者 Vu Nguyen, Tomas F. Yago Vicente,
Maozheng Zhao, Minh Hoai, Dimitris Samaras *Stony Brook University 簡単な内容 Conditional GAN(Generative Adversarial Networks)で 画像内の影領域を自動抽出 GANの構造を取り入れることで、 画像全体の特徴や高次の関係を学習できる 影と非影領域のバランスに偏りが有るので cGANにSensitivity parameterを追加したscGANを提案 (Focal lossみたいな考え方) 2
Outline ① 背景 ② 関連研究 ③ 手法 ④ 実験 ⑤
考察 ⑥ まとめ 3
背景 1/3 影領域抽出について 画像のシーン理解のために重要である やってみると意外と難しい • 照明条件、物体のテクスチャ、周辺の状況に依存
• 局所的な分類問題だと失敗(semanticな情報が必要) • 後処理でCRFとか入れるけど結局は局所的な情報 この論文でやりたいこと • Conditional Generative Adversarial Network(cGAN)改善 • generatorで画像の影領域マスク(影マスク)を推定 • generatorは画像全体のコンテクストや構造を学べる • discriminatorで影マスク画像の整合性を見る 4
背景 2/3 cGANで影領域抽出の問題点 影と非影領域のバランスが悪い • 影: 多、非影: 少→すべて影予測だとdiscriminator勝つ
• 影: 少、非影: 多→すべて非影予測だとdiscriminator勝つ クラスの偏りをどうにかしたい。。。 scGANで影領域抽出 cGANの弱点克服するscGANを提案 • sensitivity parameter • lossの設計 5
背景 3/3 contribution 画像中の影領域抽出にGANの枠組みを取り入れた最初の研究 conditional GANにsensitivity parameterを取り入れ、
発展させたscGANを提案 影抽出データセットであるSBU と UCFで 提案手法がSoTA獲得 6
関連研究 1/3 非Deep 色と照明の物理モデルを使う 機械学習手法も行われてきた ローカルな情報を元に予測してる 7
https://www.cv-foundation.org/openaccess/content_iccv_2015/papers/Vicente_Leave-One- Out_Kernel_Optimization_ICCV_2015_paper.pdf Leave-One-Out Kernel Optimization for Shadow Detection ・セグメンテーション ・SVMで影/非影領域の分類
関連研究 2/3 Deep CNN • パッチごとに影領域、影との境目をCNNで学習 • CRFで推定結果をきれいにする
パッチベースCNNだとグローバルな情報を拾えない 8 https://www.cv-foundation.org/openaccess/content_cvpr_2014/papers/Khan_Automatic_Feature_Learning_2014_CVPR_paper.pdf
関連研究 3/3 Deep stacked CNN(FCN+CNN) • FCNで影領域を大まかに抽出 •
パッチごとにCNNで影領域の予測 FCN良いけど2段階ってスマートじゃないよね。。。。。。 9 http://www.chenpingyu.org/docs/yago_eccv2016.pdf
手法: cGAN 1/3 cGANって何? GANに条件の情報を付加 影領域抽出の場合、条件とは入力RGB画像 のこと
真値の影マスクと予測した影マスクの差を小さくするように generatorは学習する discriminatorは真値の影マスクと予測する影マスクを区別 10
手法: cGAN 2/3 cGANのloss cGANの基本的なlossは式(1) 乱数zを消すと式(2)に単純化できる
generatorのlossは真値と予測結果の最小化である 式(3) cGANの学習はgeneratorとdiscriminatorの min-maxゲーム 式(4) 11
手法: cGAN 3/3 cGANの問題点 影の抽出は影と非影のバランスが非常に悪い状況下での 2値分類の問題であると解釈できる generatorが2値の影マスク画像を出力すると、
真値画像も2値画像なので discriminatorは騙されやすいという敵対的学習 generatorが学習する際の、影の抽出は影と非影のバランスを整 えるclass weightを与えることがあるが、 与え方はGrid Search☹ 12
手法: Sensitivity param. 1/3 Sensitivity param とは 1. generator
Gが生成した影マスクに対して、 予測結果を調整するsensitivity parameter ωを取り入れる 2. ω はloss関数に取り入れ、影と非影の重要度を制御 13
手法: Sensitivity param. 2/3 generatorのloss関数 真値 : (=1のとき影、=0のとき非影)
generatorはピクセル単位に影である確率(0 ≤ ≤ 1)を算出 これを定式化すると式(5) − log : yが影、 − − 1 log 1 − : が非影 ≫ 1 − のとき、影ピクセルを分類ミスした時のほうが反映 GANっぽく書くと式(6) 14
手法: Sensitivity param. 3/3 scGANのloss関数 cGANを合わせて書くと式(7) [0,1]は一様分布
discriminator は式(7)を最大化するように学習 generatorは 式(7)を最小化するように学習 15
手法: architectures 1/2 generator設計 U-Net構造を持つ層設計 入力:4次元(RGBω)
出力:影マスク 16
手法: architectures 2/2 discriminator設計 入力:RGB画像と影マスク(生成された画像 or 真値画像) 重ねて4chにしてる
出力:真値画像である確率 層設計 • Conv(64)-Conv(128)-Conv(256)-Conv(512)-FC • FC層はSigmoid 17
手法: 学習設定 最適化 オプティマイザ:SGDとAdam 1イテレーションは、discriminatorの勾配を一回計算した後、 generatorの勾配を二回計算
technique的なやつ data augmentation • original解像度から256x256へリサイズ • ¾切り出し( stride 20 )でへリサイズ • original解像度から256x256へ切り出し( stride 20 ) ωの設定 • iterationごとに一様分布[0,1]からサンプリング 18 約13倍になった
手法: マルチスケールで予測 Weighted aggregation scheme 影マスクをマルチスケールで予測 • s1:
オリジナル • s2: ¾切り取り(stride 20) • s3: 256x256切り取り(stride 20) 19 最終的な影マスクは、 ピクセル単位の重み付き平均で予測 α=25, α=5, α=1
実験: データセットと評価 データセット 入力画像(RGB)と真値のマスクのあるデータセット • UCF Shadow dataset(全部で221枚)
• The SBU dataset(Train: 4089, Test: 638) 評価手法 balance error rate (BER) 式(8) BERはバランスの悪い影データで用いられてきた評価手法 20
実験: SBU結果 1/4 定量評価 BERの評価 • 提案手法がStackedCNNに比べ17%性能向上
ピクセル単位の評価 • 影抽出:提案手法がStackedCNNに比べ19%性能向上 • 非影抽出:提案手法がStackedCNNに比べ17%性能向上 21
実験: SBU結果 2/4 定性評価 scGAN vs. stackedCNN •
stackedCNNは黒板のようなアルベドの低い物体をミス • 提案手法は騙されずに影のみを抽出 22
実験: SBU結果 3/4 定性評価 23
実験: SBU結果 4/4 定性評価 24 厳しい条件でも影領域の抽出ができている
実験: UCF結果 定量評価 UFCを学習→UFCで評価 • 提案手法がStackedCNNに比べ6%性能向上 SBUを学習→UFCで評価
• 提案手法がStackedCNNに比べ12%性能向上 25
考察: Sensitivity Param. SBUデータセットでωを変えてテスト sensitivity ωを増加させると影のピクセルに対して反応 ω=0.7のとき、Balance
Error Rate (BER)が最小 26
考察: scGAN vs cGAN 1/2 SBUデータセットで比較実験 cGANの時は式(7)のλを0にして学習
提案手法がcGANに比べ49%性能向上 27
考察: scGAN vs cGAN 2/2 SBUデータセットで比較実験 cGANの時は式(7)のλを0にして学習
提案手法がcGANに比べ49%性能向上 28 定性的に見ても、scGANの方が影との対応が取れている
まとめ 本研究でやったこと GANを使った影領域抽出問題を定式化した パラメータチューニングを必要としない、 影/非影のクラスバランスを制御するloss関数を提案 影のデータセットでエラーを既存手法に対して大幅に下げた
提案手法は、クラスバランスが偏った分類問題ならば、 汎用的に使える 29