Genetic Algorithm Based Feature Reduction For Depth Estimation Of Image

이미지의 깊이 추정을 위한 유전 알고리즘 기반의 특징 축소

  • Shin, Sung-Sik (Division of Computer Science and Engineering, Chonbuk National University) ;
  • Gwun, Ou-Bong (Division of Computer Science and Engineering, Chonbuk National University)
  • Received : 2010.11.16
  • Accepted : 2011.03.04
  • Published : 2011.03.25

Abstract

This paper describes the method to reduce the time-cost for depth estimation of an image by learning, on the basis of the Genetic Algorithm, the image's features. The depth information is estimated from the relationship among features such as the energy value of an image and the gradient of the texture etc. The estimation-time increases due to the large dimension of an image's features used in the estimating process. And the use of the features without consideration of their importance can have an adverse effect on the performance. So, it is necessary to reduce the dimension of an image's features based on the significance of each feature. Evaluation of the method proposed in this paper using benchmark data provided by Stanford University found that the time-cost for feature extraction and depth estimation improved by 60% and the accuracy was increased by 0.4% on average and up to 2.5%.

본 논문에서는 한 장의 이미지에서 학습을 통하여 영역 별 깊이 정보를 추정할 때 사용되는 특징 정보를 유전 알고리즘(Genetic Algorithm)을 기반으로 축소하고 깊이 정보 추정 시간을 단축하는 방법에 대해서 기술 한다. 깊이 정보는 이미지의 에너지 값과 텍스쳐의 기울기 등을 특징으로 생성하여 특징들의 관계를 기반으로 추정 된다. 이 때 사용되는 특징의 차원이 크기 때문에 연산시간이 증가하고 특징의 중요성을 판단하지 않고 사용하여 오히려 성능에 나쁜 영향을 미치기도 한다. 이에 따라 중요성을 판단하여 특징의 차원을 줄일 필요가 있다. 본 논문에서 제안한 방법을 미국 스탠포드(Stanford)대학에서 제공하는 벤치마크 데이터로 실험한 결과, 특징의 추출과 깊이 추정 연산 시간이 모든 특징을 사용하는 방법에 비하여 약 60%정도 향상되고 정확도가 평균 0.4%에서 최대 2.5% 향상 되었다.

Keywords

References

  1. 신성식, 권오봉, "깊이 추정을 위한 PCA기반의 특징 축소," 전자공학회논문지, 제47권 CI편, 제3호, 29-35쪽, 2010년 5월
  2. 문병로, "유전알고리즘," 두양사, 39-68쪽, 2003년.
  3. D. E. Goldberg, "Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning," Addison Wesley, 1989.
  4. T. Nagai, T. Naruse, M. Ikehara, and A. Kurematsu, "Hmm-based surface reconstruction from single images," In Proc IEEE Int''l Conf Image Processing., Vol. 2, pp. 561-564, 2002.
  5. J. Michels, A. Saxena, and A. Y. Ng, "High speed obstacle avoidance using monocular vision and reinforcement learning," International conference on Machine learning., Vol. 17, pp. 593-600, Bonn, Germany, August 2005.
  6. D. Scharstein and R. Szeliski, "A taxonomy and evaluation of dense two-frame stereo correspondence algorithms," International Journal of Computer Vision., Vol. 47, pp. 7-42, 2002. https://doi.org/10.1023/A:1014573219977
  7. A. Saxena, S. H. Chung, and A. Ng, "Learning depth from single monocular images," Advances in Neural Information Processing Systems., Vol. 18, pp. 1161-1168, 2006.
  8. M. Tipping and C. Bishop, "Probabilistic principal component analysis," Journal of the Royal Statistical Society, Vol. 61, No. 3, pp. 611-622, 1999. https://doi.org/10.1111/1467-9868.00196
  9. A. V. D. Linde, "PCA-based dimension reduction for splines," Journal of Nonparametric Statistics., Vol. 15, pp. 77-92, 2003. https://doi.org/10.1080/10485250306037
  10. B. Wu, T. L. Ooi, and Z. J. He, "Perceiving distance accurately by a directional process of integrating ground information," Letters to Nature., Vol. 428, pp. 73-77, 2004. https://doi.org/10.1038/nature02350
  11. X. He, R. S. Zemel, and M. A. Carreira-Perpinan, "Multiscale conditional random fields for image labeling," In Proc. CVPR., Vol. 2, pp. 694-702, 2004.
  12. S. Das and N. Ahuja, "Performance analysis of stereo, vergence, and focus as depth cues for active vision," IEEE Trans Pattern Analysis & Machine Intelligence., Vol. 17, pp. 1213-1219, 1995. https://doi.org/10.1109/34.476513
  13. R. Wolke, "Iteratively reweighted least squares : A comparison of several single step algorithms for linear models," BIT Numerial Mathematics, Vol. 32, No. 3, pp. 506-524, 1992. https://doi.org/10.1007/BF02074884