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HOG-PCA와 객체 추적 알고리즘을 이용한 보행자 검출 및 추적 시스템 설계
Design of Pedestrian Detection and Tracking System Using HOG-PCA and Object Tracking Algorithm 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.66 no.4, 2017년, pp.682 - 691  

전필한 (Dept. of Electrical Engineering, The University of Suwon) ,  박찬준 (Dept. of Electrical Engineering, The University of Suwon) ,  김진율 (Dept. of Electronic Engineering, The University of Suwon) ,  오성권 (Dept. of Electrical Engineering, The University of Suwon)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, we propose the fusion design methodology of both pedestrian detection and object tracking system realized with the aid of HOG-PCA based RBFNN pattern classifier. The proposed system includes detection and tracking parts. In the detection part, HOG features are extracted from input ima...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 HOG-PCA 특징을 이용한 pRBFNNs 패턴분류기를 제안하고 이를 이용하여 보행자를 검출하고 객체 추적 알고리즘을 이용하여 추적을 수행하는 시스템을 제안하였다. 제안하는 분류기를 평가하기 위해서 표 1에서 제시한 INRIA Dataset으로부터 본 실험에서 제안한 Dataset에 대하여 각각 학습 및 테스트 이미지를 구성하고 제안한 HOG-PCA 기반 pRBFNNs를 규칙 수를 늘려가면서 보행자 검출을 수행하였고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
  • 본 논문에서는 지능형 영상 감시 시스템에서 보행자를 검출 및 추적을 수행하기 위해 제안하는 HOG-PCA 특징을 이용한pRBFNNs 패턴분류기 기반 보행자 검출과 Mean Shift, CamShift을 이용한 지속적인 추적에 대해 제안하였다. 실험은 HOGSVM와 HOG-PCA pRBFNNs 패턴분류기를 이용하여 동영상에서 보행자 검출 실험 결과 기존의 HOG-SVM은 불필요한 잡음을 포함한 고차원의 특징으로 인한 많은 연산이 처리속도 및 검출률 저하를 확인하였고 PCA를 이용하여 입력 차원을 축소한 HOGPCA pRBFNNs 패턴분류기를 통해 좀 더 빠른 처리속도 및 높은 검출을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 지능형 영상 감시를 위해 HOG-PCA 특징을 이용한 pRBFNNs 패턴분류기 설계하여 보행자 검출을 수행한다. 그리고 검출된 보행자에서 추적 대상을 선택하여 객체 추적 알고리즘인 Mean Shift를 이용하여 지속적인 추적을 수행한다.

가설 설정

  • 여기서 Block은 2×2 Cell로 구성되어 있고 Cell 하나당 k = 9개 bin이 있다고 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Dalal과Triggs에 의해 제안된 HOG 특징과 SVM 분류기를 이용한 보행자 검출 방법의 특징은 무엇인가? 이중 2005년 Dalal과Triggs에 의해 제안된 HOG 특징과 SVM 분류기를 이용한 보행자 검출 방법이 가장 대표적이며, Dalal이 제안한 HOG 특징은 인접 픽셀들과의 기울기를 이용하여 크기와 방향성을 계산하여 히스토그램을 구성한다. 히스토그램으로 구성하여 특징을 추출하기 때문에 조명 및 기하학적 변화에 강인하며, 객체의 크기나 모양이 변해도 보행자를 검출 하는데 문제가 없다는 장점이 있지만, 특징의 차원 수가 입력 영상의 크기 따라 정해지기 때문에 분류기에 학습한 마스크와 검출 시 사용하는 마스크 크기는 동일해야 한다는 제약조건이 붙는다. 또한, HOG 특징은 특징 차원 수가 높아 연산이 많고 불필요한 차원들로 인해 검출률 저하와 처리속도가 느리다는 문제점이 있다[2][3].
기존의 객체를 검출 위한 방법에는 어떤 것들이 있는가? 신뢰성이 없는 검출은 다음 단계인 객체 인식과 추적을 수행할 수 없기 때문이다. 기존의 객체를 검출 위한 방법은 인접된 영상간의 차분 혹은 영상과 추정된 배경과의 차분을 통해 움직임 변화에 대한 영역으로부터 객체를 검출하는 영상 간 차분 방법과, 영상 내에서 슬라이딩 윈도우를 설정하여 움직이면서 그 속에서 특징을 계산하여 객체를 검출하는 특징을 이용하는 검출방법 등이 있다. 영상 간의 차분 방법은 구현이 간단하고 연산이 적다는 장점이 있지만, 객체가 움직이지 않거나 움직임 변화가 없고 갑자기 조명이 크게 변하는 경우 객체를 정확하게 검출하지 못하게 되는 단점이 있다.
객체 검출과 인식은 왜 어려운가? 객체 검출과 객체 인식은 컴퓨터 비전을 이용한 지능형 영상 감시 시스템의 구축을 위한 필수적 기술로 추적 및 안전 감시 등에서 광범위하게 응용된다. 그러나 객체를 추적하기 위해 먼저 수행하는 객체 검출과 인식은 영상 내 객체의 형태와 조명의 변화 그리고 장애물에 의한 가려짐 등에 의해 매우 어려운 문제이다.
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참고문헌 (20)

  1. Ran Choi, "A Study on Applying MCT Algorithm to Detection of Pedestrian," Ph. D. Dissertation, Hanshin University, Hanshin, 2013. 

  2. Dalal and B. Triggs, "Histograms of oriented gradients for human detection," IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattem Recognition, pp. 886-893, 2005 

  3. Jiang, J., & Xiong, H. (2012, August). Fast pedestrian detection based on hog-pca and gentle adaboost. In Computer Science & Service System (CSSS), 2012 International Conference on pp. 1819-1822. IEEE. 

  4. W. Huang, S. K. Oh, W. Pedrycz, "Design of hybrid radial basis function neural networks (HRBFNNs) realized with the aid of hybridization of fuzzy clustering method (FCM) and polynomial neural networks(PNNs)," Neural Networks, Vol. 60, pp. 166-181, December 2014 

  5. Galili, Nir, and Fabian Nater. "HoG-Model based Human Tracking and Irregular Behavior Detection," ETH, 4 January 2010. 

  6. Suresh, K. V. (2014, April). HOG-PCA descriptor with optical flow based human detection and tracking. In Communications and Signal Processing(ICCSP), 2014 International Conference on pp. 900-904. IEEE. 

  7. S. K. Oh, W. D. Kim, and W. Pedrycz, "Fuzzy Radial Basis Function Neural Networks with information granulation and its parallel genetic optimization," Fuzzy Sets and Systems, Vol. 237, pp. 96-117, February 2014 

  8. S. B. Roh, S. K. Oh, and W. Pedrycz. "Design of fuzzy radial basis function-based polynomial neural networks," Fuzzy sets and systems Vol. 185, pp. 15-37. December 2011 

  9. S-K. Oh, W-D. Kim, and W. Pedrycz, "Polynomial based radial basis function neural networks (P-RBFNNs) realized with the aid of particle swarm optimization," Fuzzy Sets and Systems, Vol. 163, No. 1, pp. 54-77, 2011 

  10. Dalal, N., & Triggs, B. (2005). INRIA Person dataset. 2011-04-10]. http://pascal,inrialpes,fr/data/'human. 

  11. G. Ma, A. Kummert, S.B. Park, S.M. Schneiders, and A. Loffe," A Symmetry Search and Filtering Algorithm for Vision Based Pedestrian Detection System," SAETECHNICAL PAPER SERIES, 2008. 

  12. Q.M. Tian, Y.P. Luo and D.C. Hu, "Pedestrian Detection in Nighttime Driving," Conference in Proc. of the Third International Conference on Image and Graphics, 2004. 

  13. T. Tsuji, H. Hattori, M. Watanabe, and N. Naga oka, "Development of Night-Vision System," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2002. 

  14. H. Nanda and L. Davis, "Probabilistic Template Based Pedestrian Detection in Infrared Videos," IEEE Intelligent Vehicle Symposium, 2002 

  15. ZHU, Qiang, et al. Fast human detection using a cascade of histograms of oriented gradients. In: Computer Vision and Pattern Recognition, 2006 IEEE Computer Society Conference on. IEEE, pp. 1491-1498, 2006. 

  16. BURGES, Christopher JC. A tutorial on support vector machines for pattern recognition. Data mining and knowledge discovery, 2.2: 121-167, 1998. 

  17. SUYKENS, Johan AK; VANDEWALLE, Joos. Least squares support vector machine classifiers. Neural processing letters, 9.3: pp. 293-300, 1999. 

  18. LEICHTER, Ido. Mean shift trackers with cross-bin metrics. Pattern Analysis and Machine Intelligence, IEEE Transactions on, 34.4: 695-706, 2012. 

  19. NING, Jifeng, et al. Robust mean-shift tracking with corrected background-weighted histogram. IET computer vision, 6.1: 62-69, 2012. 

  20. Allen, John G., Richard YD Xu, and Jesse S. Jin. "Object tracking using camshift algorithm and multiple quantized feature spaces." Proceedings of the Pan-Sydney area workshop on Visual information processing. Australian Computer Society, Inc., 2004. 

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