要約
最近の頭部姿勢推定（Head Pose Estimation: HPE）手法は、オイラー角表現が主流となっています。しかし、この表現には回転ラベルの固有の曖昧性問題があります。これを避けるため、四元数ベースやベクトルベースの代替表現が導入されていますが、これらは視覚的に直感的ではなく、しばしば曖昧なオイラー角ラベルから派生しています。本論文では、頭部検出と姿勢推定を同時に行う新しい一段階キーポイントベースの手法を提案します。これは、{\it 直感的}かつ{\it 制約なし}の2Dキューブ表現を用いています。2Dキューブは、1つの頭部を大まかに囲む3D正六面体ラベルの直交投影であり、その中に頭部位置が含まれています。この2Dキューブは任意の回転角度においても直接的かつ明確に頭部方向を反映できます。一般的な6自由度（6-DoF）物体姿勢推定とは異なり、当手法の2Dキューブは頭部サイズの3自由度を無視し、代わりに頭部姿勢の3自由度のみを取り扱います。等辺長という事前知識に基づき、予測された2Dヘッドキューブからオイラー角の閉形式解を求めることができます。これによりエラーが発生しやすいPnPアルゴリズムを使用せずに済みます。実験では、提案手法は公開データセットAFLW2000およびBIWIで他の代表的な手法と同等以上の結果を得ました。さらに、CMUパンオプティックデータセットでの新しいテストでは、当手法が修正なしで制約なし全方位HPEタスクにシームレスに対応できることを示しています。