【G検定対策】物体検出とは?|画像分類・セグメンテーションとの違いを整理

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物体検出とは?のイメージ画像

物体検出は、画像認識の中でも混同しやすい用語のひとつです。

画像分類は「画像全体が何か」を判断しますが、物体検出では「画像の中のどこに何があるか」まで見つけます。

さらに、セグメンテーションは「どの領域が何か」まで細かく分けるため、3つをまとめて覚えようとすると混乱しやすくなります。

この記事では、物体検出を中心に、画像分類・セグメンテーションとの違いを整理します。

G検定では、細かい実装よりも、それぞれが画像をどの単位で見ているのかを理解しておくことが大切です。

物体検出とは?

物体検出とは?のイメージの画像

物体検出とは、画像の中にある物体の種類と位置を見つける技術です。

たとえば、画像の中に犬と車が写っている場合、物体検出では次のように判断します。

見つけるもの 内容
何があるか 犬、車
どこにあるか 画像内の位置

つまり、物体検出は 「何があるか」だけでなく、「どこにあるか」も見る技術 です。

ここが画像分類との大きな違いです。

画像分類との違い

画像分類との違いのイメージ画像

画像分類は、画像全体に対してラベルをつける技術です。

たとえば、犬の画像を見て「犬」と判断するのが画像分類です。

一方で、物体検出は、画像の中にある物体の位置まで見つけます。

技術 見ているもの
画像分類 画像全体が何か
物体検出 どこに何があるか

画像分類は、画像全体を1つのまとまりとして見ます。

物体検出は、画像の中の物体を探します。

この違いは

画像分類
全体を見る
物体検出
位置を見る

と整理するとわかりやすいです。

セグメンテーションとの違い

セグメンテーションとの違いのイメージ画像

セグメンテーションは、画像を領域ごとに分ける技術です。

物体検出では、物体の位置を四角い枠のような形で見つけるイメージです。

一方、セグメンテーションでは、画像の中のどの部分が犬で、どの部分が道路で、どの部分が空なのかを、より細かく分けます。

技術 見ているもの
物体検出 物体の位置
セグメンテーション 物体や背景の領域

物体検出は、物体の場所をざっくり囲むイメージです。

セグメンテーションは、物体の形に沿って領域を分けるイメージです。

つまり

物体検出
位置を見る
セグメンテーション
領域を見る

と整理できます。

画像分類・物体検出・セグメンテーションの違い

画像分類・物体検出・セグメンテーションの違いのイメージ画像

画像認識の用語は、まとめて整理すると理解しやすくなります。

用語 見ているもの 一言でいうと
画像分類 画像全体 全体を見る
物体検出 物体の位置 位置を見る
セグメンテーション 画像内の領域 領域を見る

この3つは、次の流れで覚えると混同しにくくなります。

画像分類
これは何の画像か
物体検出
どこに何があるか
セグメンテーション
どの部分が何か

G検定では、この違いを言葉で整理できることが大切です。

物体検出で使われる考え方

物体検出で使われる考え方のイメージ画像

物体検出では、画像の中から物体らしい場所を見つけ、その場所に対して何が写っているかを判断します。

ざっくり見ると、次のような流れです。

流れ 内容
画像を見る 入力画像を受け取る
物体の場所を探す 物体がありそうな位置を見つける
種類を判断する 犬、車、人などを分類する
位置を示す 枠などで場所を示す

物体検出は、画像分類だけでは足りない場面で重要になります。

「画像に犬がいる」とわかるだけでなく、「犬が画像のどこにいるか」まで必要な場面で使われます。

物体検出が使われる例

物体検出が使われる例のイメージ画像

物体検出は、画像の中にある対象を見つけたい場面で使われます。

何を見つけるか
自動運転 車、人、信号、標識
防犯カメラ 人や不審な動き
医療画像 異常がありそうな場所
工場の検査 傷や不良品
スマートフォン 顔や被写体

たとえば自動運転では、車や歩行者が画像のどこにいるかを把握する必要があります。

そのため、画像全体を分類するだけでは不十分です。

物体の位置まで見つける物体検出が重要になります。

CNNとの関係

CNNとの関係のイメージ画像

物体検出でも、CNNは重要な役割を持ってきました。

CNNは、画像の中の線・形・模様・輪郭などの特徴を捉えるのが得意です。

物体検出では、画像の中から物体らしい特徴を見つける必要があるため、CNNと相性がよいといえます。

技術 役割
CNN 画像の特徴を取り出す
物体検出 画像内の物体の位置と種類を見つける

ただし、現在はTransformer系の考え方も画像認識に使われています。

G検定対策としては、まず CNNは画像の特徴抽出で重要だった と整理しておくと理解しやすいです。

画像認識の歴史との関係

画像認識の歴史との関係のイメージ画像

画像認識の歴史では、AlexNet、VGG、GoogLeNet、ResNetなどのモデルが登場します。

これらは、画像の特徴をよりうまく捉えるために発展してきました。

物体検出は、その画像認識の応用のひとつとして理解できます。

整理 内容
CNNの発展 画像の特徴を捉えやすくした
画像分類 画像全体を判断する
物体検出 画像の中の位置も見つける
セグメンテーション 領域ごとに分ける

つまり、画像認識の歴史を理解したうえで物体検出を見ると

 画像をただ分類するだけでなく、画像の中身をより細かく理解する方向に発展した

と整理できます。

なぜ混同しやすい?

なぜ混同しやすい?のイメージ画像

物体検出が混同しやすい理由は、画像分類やセグメンテーションと同じ「画像認識」の中に含まれるからです。

どれも画像を扱う技術なので、名前だけを見ると違いがわかりにくくなります。

混同しやすい理由 整理のしかた
どれも画像を扱う 何を見ているかで分ける
画像分類と似て見える 位置を見るかどうかで分ける
セグメンテーションと似て見える 領域まで分けるかで分ける

特に大事なのは

 物体検出は「位置」を見る

という点です。画像分類は全体、物体検出は位置、セグメンテーションは領域。

この3つで分けると、かなり整理しやすくなります。

G検定ではどう問われる?

G検定では、物体検出の細かい実装よりも、画像分類やセグメンテーションとの違いが問われやすいです。

問われやすいポイント 整理のしかた
画像全体を判断する 画像分類
どこに何があるかを見つける 物体検出
画像を領域ごとに分ける セグメンテーション
画像特徴の抽出で重要 CNN
画像認識で深層学習が注目された流れ AlexNetなど

特に、選択肢の中で

  • 画像分類
  • 物体検出
  • セグメンテーション

が並ぶと、混同しやすくなります。

この場合は、まず「何を見ているのか」を確認すると判断しやすくなります。

まとめ

物体検出とは?のまとめのイメージ画像

物体検出 とは、画像の中の どこに何があるか を見つける技術です。

画像分類 は、画像全体が何かを判断します。

物体検出 は、画像の中の物体の位置と種類を見つけます。

セグメンテーションは、画像を領域ごとに分けます。

この3つは

画像分類
全体
物体検出
位置
セグメンテーション
領域

で整理すると、混同しにくくなります。

G検定では、物体検出の細かい仕組みをすべて覚えるよりも、画像分類・物体検出・セグメンテーションの違いを説明できることが大切です。

画像認識の歴史とあわせて理解すると、画像認識が「画像全体を判断する」段階から、「画像の中身をより細かく理解する」方向へ発展してきたことも見えやすくなります。

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