インスタンスセグメンテーションとは

いんすたんすせぐめんてーしょんinstance segmentation別名 Instance Segmentation

1行定義

インスタンスセグメンテーションとは、画像の中の物体を1つずつ区別し、それぞれの物体が写っている領域を画素単位で切り出すタスクのことです。

くわしく

インスタンスセグメンテーションは、画像の中の物体を1つずつ見分け、それぞれの形を画素単位で切り出すタスクです。「インスタンス」は、同じ種類に属する1つ1つの個体を指します。

ほかのタスクとの違い

  • 物体検出:物体ごとに長方形の枠とクラスを出力します。個体は区別できますが、形は枠の範囲でしかわかりません。
  • セマンティックセグメンテーション:すべての画素にクラスを付けます。形は細かくわかりますが、同じクラスの物体どうしは区別しません。
  • インスタンスセグメンテーション:物体ごとに別々の領域(マスク)を出力します。個体の区別と、画素単位の形の両方がわかります。

つまり、物体検出の「1つずつ」と、セマンティックセグメンテーションの「画素単位」をあわせたタスクです。ただし対象は人や車のように数えられる物体で、空や道路のような背景は扱いません。背景まで含めて画像全体を塗り分けるのは、パノプティックセグメンテーションです。

代表的な方法

代表的なモデルはMask R-CNNです。物体検出のFaster R-CNNで物体の候補領域を見つけ、その領域ごとにマスクを予測します。「検出してから切り出す」という2段階の考え方です。評価には、物体検出と同じ平均適合率(AP)を、枠ではなくマスクの重なりで計算する指標がよく使われます。

使われる場面

重なり合った部品を1つずつつかむロボットのピッキング、細胞を1つずつ数える医療画像の解析、人物ごとに切り抜く写真の加工などで使われます。「どれが何個あり、それぞれどんな形か」を知りたい場面に向いたタスクです。

覚え方

「インスタンス=1人ひとり。個体ごとに塗り分ける」と覚えます。

G検定での出題

物体検出・セマンティックセグメンテーション・パノプティックセグメンテーションとの違い、同じクラスの物体を個体ごとに区別する点、代表的なモデルであるMask R-CNNとの対応が問われます。

混同しやすい用語

用語意味
セマンティックセグメンテーション画像のすべての画素に「人」「道路」「空」などのクラスを割り当て、画像を領域ごとに塗り分けるタスク
パノプティックセグメンテーション画像のすべての画素にクラスを割り当て、さらに人や車などの数えられる物体には個体の区別も付けるタスク
物体検出画像の中にある物体の位置を矩形(バウンディングボックス)で示し、それぞれが何であるかのクラスもあわせて推定するタスク

違いを表で比べる:セマンティック・インスタンスとパノプティック

◯×チェック

  1. インスタンスセグメンテーションでは、空や道路のように数えられない背景の領域も含め、画像のすべての画素にクラスを割り当てる。

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    答え × 誤り

    対象にするのは、人や車のように数えられる物体です。背景を含むすべての画素にクラスを付けるのは、セマンティックセグメンテーションやパノプティックセグメンテーションです。

  2. インスタンスセグメンテーションの結果を使えば、画像に写っている同じクラスの物体の個数も数えられる。

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    答え ◯ 正しい

    物体ごとに別々の領域(マスク)が出力されるため、マスクの数がそのまま個数になります。セマンティックセグメンテーションでは、接した同じクラスの物体が1つの領域になり、個数はわかりません。

  3. インスタンスセグメンテーションの学習データを作るには、画像1枚ごとに、写っている物体のクラス名を1つ付けるだけで足りる。

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    答え × 誤り

    物体ごとに、その形をなぞった領域(マスク)を正解として付ける必要があります。画像1枚に1つのラベルを付ける画像分類よりも、アノテーションの手間はずっと大きくなります。

練習問題

インスタンスセグメンテーションの問題(3問)
  1. 画像認識タスクの使い分け
  2. Mask R-CNNの構造
  3. パノプティックセグメンテーションの出力

AIで作成 人による確認:未 誤りを報告

出典と作成について

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合。手順は編集方針)

公開日: 最終更新日: 最終確認日:

対応シラバス:シラバス第1.4版 技術26

改訂履歴

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