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2018 07 02_dense_pose
- 1. Dense Pose: Dense Human Pose Estimation In The Wild 2018年7月2日(月) 細川 皓平
- 2. 概要 • タイトル • DensePose: Dense Human Pose Estimation In The Wild • 著者 • Riza Alp Guler, Natalia Neverova, Iasonas Kokkinos • 所属 • Facebook AI Research • 発表 • CVPR 2018 (https://arxiv.org/abs/1802.00434) • ソースコードが6/18に公開 (https://github.com/facebookresearch/DensePose) • 目的 • リアルタイムでRGB画像中の全ての人物領域を3次元にマッピング • DensePose-RCNN System による，各部位ごとのUV座標の回帰 • 学習のためにCOCO Dataset に手動でアノテーションしたCOCO- DensePose データセットの作成 DensePose 2
- 4. COCO-DensePose Dataset • COCO-Dataset から人が写っている画像を収集 • 330K枚の画像中，50.3K人分の画像を使用 (何枚かは書いてなかった) • 各パーツに分割．全24． • 頭 (左，右) • 首 • 胴体 • 腕(左，右 / 上，前 / 前，後) • 脚 (左，右 / 太もも，ふくらはぎ / 前，後) • 手 (左，右) • 足 (左，右) DensePose 4
- 5. COCO-DensePose Dataset • サンプルポイントをつける • 数はパーツのサイズによる • 最大で14 個 • 人体のモデルとしてSMPL [1] モデルを使用 DensePose 5 [1] Loper, Matthew, et al. "SMPL: A skinned multi-person linear model." ACM Transactions on Graphics (TOG) 34.6 (2015): 248. SMPL モデル
- 6. COCO-DensePose Dataset DensePose 6 • アノテーション用ソフトのキャプチャ • 点を打つと (赤のX)，6方向からのCG中に対応する点が描画される
- 7. COCO-DensePose Dataset DensePose 7 • アノテーションの結果 • 左: オリジナル • 中央: Uの値 • 右: Vの値
- 8. 評価指標: 点ごとの評価 • AUC: Area Under the Curve • AUCα は予測した点と正確な点の距離の閾値をα とした時の精度 • ここでは，α = 10cm, 30cm の2通りを採用している • GPS: geodesic point similarity • 𝐺𝑃𝑆𝑗 = 1 𝑃 𝑗 𝑝∈𝑃 𝑗 −𝑔 𝑖 𝑝, 𝑖 𝑝 2 2𝑘2 • 𝑃𝑗: アノテーションしたperson instance j の点の集合 (person instance: 24のパーツ ?) • 𝑖 𝑝 : 点p でモデルによって推定された頂点 • 𝑖 𝑝 : 正確な頂点 • 𝑘 = 0.255 : 正規化パラメータ • 完璧な予測をすると，0.5になる • Average Precision (AP) と Average Recall (AR) で評価する DensePose 8
- 9. DensePose-RCNN • 基本は DenseReg [2] (先行研究)と Mask-RCNN [3] の組合せ 1. Region Proposal Network (RPN) [4] で矩形領域抽出 2. ROI-Align Pooling [5] で固定サイズに変換 3. Cross-cascading architecture • Mask R-CNN • 体の部位と部位同士の繋り (keypoints) • 人物領域 (mask) • DensePose network • UV座標 DensePose 9 [2] Güler, Rıza Alp, et al. "Densereg: Fully convolutional dense shape regression in-the-wild." Proc. CVPR. Vol. 2. No. 3. 2017. [3] He, Kaiming, et al. "Mask r-cnn." Computer Vision (ICCV), 2017 IEEE International Conference on. IEEE, 2017. [4] Ren, Shaoqing, et al. "Faster r-cnn: Towards real-time object detection with region proposal networks." Advances in neural information processing systems. 2015.
- 10. DensePose-RCNN: 矩形領域抽出 • ResNet-50 [6] + Feature pyramid networks (FPN) [7] • ResNet-50 • 特に理由は書いてない • まあ表現力が高い • FPN • 様々なスケールに対応するための ネットワーク • 中間層の出力マップと，最終層の 出力マップをアップサンプリングし たものを足し合せて，スケールごと に予測をする DensePose 10 FPN とその他の構造の比較 (a) 理想だが重い (b) 一般的なCNN (c) 浅い層の表現力が乏しい (d) 表現力も高く計算量も少ない [6] He, Kaiming, et al. "Deep residual learning for image recognition." Proceedings of the IEEE conference on computer vision and pattern recognition. 2016. [7] Lin, Tsung-Yi, et al. "Feature pyramid networks for object detection." CVPR. Vol. 1. No. 2. 2017.
- 11. DensePose-RCNN: 矩形領域抽出 • Region Proposal Network • 特徴マップから矩形の候補領域を求めるネットワーク 1. nxn のウィンドウをスライド 2. 各位置でk種類のアンカーを生成 3. それぞれのアンカーに対し， 1. objectか否かの2クラス分類 2. Bounding box の4点を求める回帰 を行なう． • N = 3 • K = 9 • Anchor: 9種類 • スケール: (0.5, 1.0, 2.0) • アスペクト比: (1:1, 1:2, 2:1) DensePose 11
- 12. DensePose-RCNN: ROI Align Pooling • Mask R-CNN，DencePose Networkへの入力を固定長にしたい．(下図だと 3x3) • Pytorch実装 (この論文でも使っている) では，binの中央のサブピクセルに対して Bilinear Interpolation してる • Tensorflow ではただのresize DensePose 12 (双方向補完) 参考) Qiita: 最新の物体検出手法Mask R-CNNのRoI Alignと Fast(er) R-CNNのRoI Poolingの違いを正しく理解する https://qiita.com/yu4u/items/5cbe9db166a5d72f9eb8
- 13. DensePose-RCNN: Mask-RCNN • RoI Align Pooling後の画像を入力 • keypointsとmasksを出力 • オリジナルのMask R-CNNと比較して， マップ数を2倍の512に変更している • (keypointsの推定に512必要なので， masksもそれに合わせている) DensePose 13 filter: 3x3 stride: 1 X 512 filter: 2x2 stride: 2 filter: 1x1 stride: 1 X 512 X 512 X 512 物体判別部分．ここでは人だけなので関係無い
- 14. DensePose-RCNN: DensePose Network • 75 て何? • Patch てどこからきたんだ ? • ちょっとよくわからない DensePose 14
- 15. DensePose-RCNN: Cross-cascading architecture •Mask R-CNN部分での特徴量とDensePose Network部分での特徴量 を互いに足し合わせる •相乗効果で，より効果的な特徴量が得られる DensePose 15
- 16. DensePose-RCNN: Teacher Network •Dense pose 推定のためには人物領域全体に対して密にアノテーションする必 要があるのに対し，実際には100〜150程度しか行っていない •これらをもとに塗り潰しを行う，”teacher” ネットワークを学習により構築して， 密な教師信号を生成する．(詳細不明) DensePose 16
- 17. 実験: データセット •COCO-DensePose •テストデータ • 15000枚 (23000人分) •訓練データ • 480000人分 DensePose 17
- 19. 実験: 3D画像推定モデルとの比較 • 一人の画像 • DensePose が最も精度が高い • 特に体全体が写っていない画像に対し ては差が大きい • 計算スピードに関しても，他の手法が 60-200 [sec / image] (?) に対し，0.04 – 0.25 とかなり速い DensePose 19
- 20. 実験: 各モジュールごとの評価 • DP-FCN • DensePose Network の部分だけ • スケールに対するロバスト性が不十 分 • DP-RCNN (points only) • RPNを追加 • 急激にパフォーマンスが上昇 • DP-RCNN(distillations) • “teacher” networkを追加 • DP-RCNN(cascade) • Mask-RCNNを追加 • DP* • 背景の削除，複数のスケールのアン サンブル DensePose 20
- 22. 実験: Multi-task とcascading • Mask とkeypointsでは，keypoints の方が全体の評価に大きく影響を与 えている • 指標によっては，keypoints のみを使用した方がいい場合もある DensePose 22