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高速動的畳み込みニューラルネットワークによる視覚トラッキングの実務的意義

(Fast Dynamic Convolutional Neural Networks for Visual Tracking)

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田中専務

拓海先生、最近部下が“リアルタイムの物体追跡”にAIを使うべきだと騒いでまして、MDNetだとかRoIAlignだとか名前は聞くんですが、現場に入ると費用対効果が見えなくて困っています。今回の論文は何を変えるんでしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!結論を先に言うと、この論文は「高精度を大きく落とさずに、物体追跡の処理を現場で使える速度にする」点を目指しているんですよ。要点は三つ、ネットワークを小さくすること、RoIAlignで位置精度を保つこと、そして追跡時の学習(ファインチューニング)を速くすることです。大丈夫、一緒に整理していきましょうよ。

田中専務

「ネットワークを小さくする」ってことは、精度を犠牲にしてでも速くするという話ではないですか。現場で役に立つのか、そのへんが不安です。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!この論文は精度を維持しつつ計算量を下げる工夫をしているんです。たとえば大きな倉庫でのカメラ追跡を想像してください。少しの精度低下で監視が可能になれば、導入コストと運用コストの合計で投資対効果が改善できますよ。大丈夫、具体的なトレードオフも後で数値で示しますよ。

田中専務

専門用語が多くて恐縮ですが、RoIAlignって何ですか。RoIPoolという言葉も聞いたことがありますが、違いは何でしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!簡単に言うと、RoIAlignは「画像の中で注目すべき四角(Region of Interest)をより正確に切り出す方法」です。RoIPoolは端を四捨五入して粗く扱うため位置がずれることがあるのに対して、RoIAlignはピクセル間も補間して位置精度を上げます。ビジネスで言えば、顧客の住所を丸めるのではなく番地まで正確に記録するような違いですよ。

田中専務

なるほど。あと「MDNet」というのは聞いたことがありますが、これは何を指しているのですか。これって要するに既存の学習済みモデルを追跡用に使うということですか?

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!MDNetはMulti-Domain Networkの略で、複数の動画ドメインで学習して追跡性能を高める方法です。要するに前例のある映像データを使って共通部分を学習し、追跡時にはその基盤を使って個別の対象に合わせて微調整(ファインチューニング)するという仕組みですよ。

田中専務

では本論文の「動的(dynamic)」という部分はどういう意味ですか。要するに、現場の変化に応じて学習を続けるということでしょうか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!その通りです。ここでの動的とは、追跡中に全ての層を再学習するのではなく、計算量を抑えるために最後の全結合(fully-connected)層だけ速く更新するという意味です。論文では最初のフレームでその層を訓練し、追跡中は素早く微調整することで追跡に適応させていますよ。

田中専務

それをやると現場ではどれくらい速く動くんですか。GPUで7fpsと書いてあるのは見ましたが、うちの現場だとどう判断すればいいか。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!論文の報告はGPU上で約7フレーム毎秒(fps)です。これはMDNetと比べて約7倍速いことを意味しています。実運用ではカメラ台数や必要なレスポンス時間によって評価が変わるので、まずはプロトタイプで1台分の処理時間と精度を測ることを勧めますよ。

田中専務

具体的に我が社のラインで使うなら、初期投資はどこにかかるでしょうか。クラウドに上げるかオンプレでGPUを用意するか悩んでいます。

AIメンター拓海

素晴らしい着眼点ですね!経営視点での判断材料を三つに整理しますよ。第一に初期コスト、第二に運用コスト、第三に必要な応答速度です。小規模ではGPUを載せたオンプレ機で試し、結果が出ればクラウドでスケールするハイブリッドが現実的ですよ。大丈夫、一緒にROIを試算できますよ。

田中専務

分かりました。では最後に、これって要するに「精度を極端に落とさずに、追跡を現場で実行できる速度にする工夫」だということですね?

AIメンター拓海

その通りです!要点は三つ、ネットワークを小さくすることで計算量を抑えること、RoIAlignで位置精度を担保すること、そして追跡時の再学習を効率化して実行時間を短縮することです。大丈夫、一緒に導入計画を作成すれば必ず進みますよ。

田中専務

分かりました。自分の言葉で言い直すと、これは「軽くて速い追跡器を作り、重要な部分は精度を保ちながら現場で素早く学習させることで実用化を図る研究」ということですね。これなら経営判断もしやすいです。ありがとうございました。

監修者

阪上雅昭(SAKAGAMI Masa-aki)
京都大学 人間・環境学研究科 名誉教授

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