平成262014)年度 一般研究2実施報告書

 

課題番号

26−共研−2016

分野分類

統計数理研究所内分野分類

a

主要研究分野分類

5

研究課題名

パーティクルフィルタに基づくマルチメディア計算知能

フリガナ

代表者氏名

イコマ ノリカズ

生駒 哲一

ローマ字

Ikoma Norikazu

所属機関

九州工業大学大学院

所属部局

工学研究院 電気電子工学研究系

職  名

准教授

配分経費

研究費

40千円

旅 費

544千円

研究参加者数

25 人

 

 

研究目的と成果(経過)の概要

汎用性の高い方法論である,パーティクルフィルタとそれを包含する手法である逐次モンテカルロ法をベースとして,近年めざましく発展してきている計算知能の手法を積極的に活用することで,様々な信号メディア(画像,音響,その他各種の信号)に亘る実践的課題を本質的かつ効果的に解決する方法を探究した.それらの実践的課題の解決を通して,マルチメディアにおける計算知能とパーティクルフィルタとの関係性を含めた,計算知能に関する本質的な構造を明らかにする為のディスカッションを行った.

実践的な課題解決を行った具体的な応用分野,及び,関連する個別研究テーマは,下記に列挙する通りである.
(0)理論
(1)画像
(2)データ同化および信号処理
(3)自律移動ロボットおよびセンサ融合
(4)計算知能
(5)実装技術

研究を実施した個別テーマの名称および分担は,下記の通りである.
(0)理論
・可能性および必然性に基づく状態推定法について(生駒)

(1)画像
・深層学習に基づく人検出と移動軌跡データに基づく人物移動の追跡と予測(川本,岡本)
・人工膝関節の動態解析における平滑化及び画像尤度評価法の考察(小橋,多田)
・パーティクルフィルタを用いたfMRI 画像の動き補正の検討(吉田)

(2)データ同化および信号処理
・データ同化を用いたリアルタイム非定常流れ場予測(三坂,菊地)
・船の操縦運動予測モデルで使われる物理パラメータの同定(寺田)
・数理モデルを利用したOGTT におけるインスリン変動予測(畠山)
・音響センシンクによる接近車両検出(水町)

(3)自律移動ロボットおよびセンサ融合
・ステアリングを操作する両手挙動の推定に対する深度画像センサの活用(生駒)
・事前知識を用いた携帯センサの保持位置追跡手法(井上)
・パーティクルフィルタを用いた人物追跡手法における時間幅の導入(中島)
・産業用ロボットと自動運転の課題と確率論的な解決法の提案(西田)
・クアッドコプタのパーティクルフィルタモデル予測制御(西田)

(4)計算知能
・グラフマイニングによる協同学習空間の利用分析(岡本,川本)
・ビッグデータを考慮したParticle-filterの導入に関する一考察(関,中島)
・簡略化した無人セーリング問題の強化学習(橘)
・ベイジアンネットワークを用いた学生の成果予測(畠中)
・自律移動ロボットのためのSLAMおよび人物追跡に関する研究(堀尾)

(5)実装技術
・GPGPU並列計算によるパーティクルフィルタでの動画像追跡(生駒)

上記の(0)〜(5)に掲げた各個別研究を進める中で,適宜,対面式の打合せや,電子メール等による情報交換を行い,方法論の適切な構築と洗練を行った.

9月に合宿形式のディスカッションの場を設け,中間成果の発表と密な討論を行い,各テーマの研究進展をを促進した.

研究成果は,適切と思われる国内シンポジウムや国際会議で発表し,まとまった成果を学術論文として発表した.

3月に統計数理研究所にて,研究成果の報告会を兼ねた研究集会を開催した.これに合わせて共同研究リポートを作成し,同研究集会の配布資料を兼ねて,参加者に配布した.

 

当該研究に関する情報源(論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等)

〔学術雑誌〕
[1]
野原 康伸, 甲斐 瑛子, Partha Ghosh, Rafiqul Islam Maruf, Ashir Ahmed, Masahiro Kuroda,
井上 創造, Tatsuo Hiramatsu, Michio Kimura, Shuji Shimizu, Kunihisa Kobayashi, Yukino Baba,
Hisashi Kashima, Koji Tsuda, Masashi Sugiyama, Mathieu Blondel, 上田 修功, 喜連川 優, 中島 直樹,
"Health Checkup and Telemedical Intervention Program for Preventive Medicine in Developing Countries:
Verification Study",
J Med Internet Res, Vol. 16, to appear, 2014/12/05.

[2]
Y. Mori, T. Chen, T. Fujisawa, S. Kobashi, K. Ohno, S. Yoshida, Y. Tago,
Y. Komai, Y. Hata, and Y. Yoshioka,
"From cartoon to real time MRI: in vivo monitoring of phagocyte migration in mouse brain",
Nature Scientific Report, Vol. 4, 6997, 2014.

[3]
S. Tada, S. Kobashi, F. Imamura, T. Morooka, K. Kuramoto, S. Yoshiya and Y. Hata,
"Accuracy Improvement by Evaluating Relative Pose/Positionfor 3-D Kinematics Analysis of TKA Knee",
Journal of Japanese Society for Clinical Biomechanics, vol. 35, pp. 149-153, 2014.

[4]
M. Mizumachi, A. Kaminuma, N. Ono, and S. Ando,
"Robust Sensing of Approaching Vehicles Relying on Acoustic Cue",
Sensors, 14(6), pp. 9546-9561, 2014.

[5]
Hideaki Orii, Masatoshi Nagata, Hideaki Kawano, Hiroshi Maeda, Takaharu Kouda,
"Learning-Based Image Transformation Algorithm for Legibility Enhancement of Blurred Character",
Journal of the Institute of Industrial Applications Engineers (JIIAE),
2(4), pp.161-165, Oct., 2014.

[6]
Yuriko Tsunoda, Masayuki Moribe, Hideaki Orii, Hideaki Kawano, Hiroshi Maeda,
"Pseudo-normal Image Synthesis from Chest Radiograph Database for Lung Nodule Detection",
Advanced Intelligent Systems: Advances in Intelligent Systems and Computing,
268, pp.147-155, 2014.

〔国際会議〕
[1]
Norikazu Ikoma,
"On GPGPU Parallel Implementation of Hands and Arms Motion Estimation of a Car Driver with Depth Image Sensor by Particle Filter",
World Automation Congress 2014,
Aug.3-7, 2014, Hawaii, U.S., EDAS-ID:1569910649, 2014.

[2]
Norikazu Ikoma, Yuuki Haraguchi, and Hiromu Hasegawa,
"On an evaluation of tracking performance improvement by SMC-PHD filter with intensity image of pedestrians detection over on-board camera using neural network",
World Automation Congress 2014,
Aug.3-7, 2014, Hawaii, U.S., EDAS-ID:1569913157, 2014.

[3]
Norikazu Ikoma, Yohei Mikami, and Takeshi Ikenaga,
"Car Tracking in Rear View based on Bicycle Specific Motions in Vertical Vibration and Angular Variation via Prediction and Likelihood Models with Particle Filter for Rear Confirmation Support",
World Automation Congress 2014,
Aug.3-7, 2014, Hawaii, U.S., EDAS-ID:1569913263, 2014.

[4]
Norikazu Ikoma and Hiromu Hasegawa,
"Fusion of Multi-modal Features in Particle Filter with Dual Weight of Belief and Plausibility for Track-Before-Detect Multiple Target Tracking",
17th International Conference on Information Fusion (Fusion 2014) ,
July 7-10, 2014, Salamanca, Spain, Paper-ID:135, 2014.

[5]
Norikazu Ikoma,
"Programming Implementation of Particle Filter into a General Library Framework",
Ninth International Conference on Innovative Computing, Information and Control (ICICIC2014),
Jun.15-18, 2014, Busan, Korea, ICICEL,Vol.9,No.3,pp.655-663, 2014.

[6]
磯田 達也, 井上 創造, 忽那 秀治, 河野 正人,
"Room Exit Recognition Using Mobile Accelerometers and Illuminometers",
Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA),
pp. 731-735, 2014/09/13, Seattle, USA.

[7]
右田 尚人, 弓山 卓哉, 井上 創造, 西田 健,
"A Method for Tracking On-body Sensor Positions Utilizing Prior Knowledge",
Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA),
pp. 758-766, 2014/09/13, Seattle, USA.

[8]
戸田 隆道, 井上 創造, 田中 翔太, 上田 修功,
"Training Human Activity Recognition for Labels with Inaccurate Time Stamps",
Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA),
pp. 863-872, 2014/09/13, Seattle, USA.

[9]
S. Tada, S. kobashi, F. Imamura, T. Morooka, K. Kuramoto, S. Yoshiya, and Y. Hata,
"In-vivo implanted knee kinematics analysis using prediction- and smoothing-based
particle filter with a priori knowledge",
CARS 2014 Proceedings, Supplement of the International Journal of CARS, 2014.

[10]
S. Kobashi, Y. Mori, Y. Yoshioka, and Y. Hata,
"Image Alignment for Single-cell Imaging of Macrophage in the Mouse Brain Using 11.7T MRI",
World Automation Congress, 2014.

[11]
K. Shimada, T. Nishida,
"Particle Filter-Model Predictive Control of Quadcopter",
Proc. of International Conference on Advanced Mechatronic Systems,
pp. 421-424, Tokai University, Kumamoto Campus, Japan, August 10-12, 2014.

[12]
T. Nishida, S. Inoue, S. Sagara,
"State estimation and control of a mobile robot using Kalman filter and particle filter",
Proc. of International Symposium on Artificial Life and Robotics,
pp. 633-636, Jan., 2014.

[13]
Takeshi Nishida,
"State estimation and control of a mobile robot using probabilistic filters",
Proc. of Workshop, ICROS-SICE Kyushu Chapter 1st Joint Workshop on Robotics and Control,
pp. 33-34, Jan. 9, 2015.

[14]
Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi,
"Real-Time Prediction of Low-Level Atmospheric Turbulence",
American Institute of Aeronautics and Astronautics SciTech 2015,
January 2015, Florida, America.

[15]
Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi,
"Data Assimilation for POD Reduced-Order Model ? Comparison of PF and EnKF",
17th International Conference on Information FUSION,
July 2014, Salamance Spain.

[16]
Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi,
"Surrogate-Based Probability Density Function Modeling for Efficient Particle Filter",
Eleventh International Conference on Flow Dynamics,
October 2014, Sendai Japan.

[17]
Ryota Kikuchi, Takashi Misaka, Shigeru Obayashi,
"Validation of POD Reduced-Order Model with Particle Filter to Predict Low Level Turbulence",
1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems,
April 2014, Sendai Japan.

[18]
M. Mizumachi, A. Kaminuma, N. Ono, and S. Ando,
"Robust Sensing of Approaching Vehicles Relying on Acoustic Cue",
Proc. IEEE IS3C2014, Paper No. 265, June 2014.

[19]
Yutaka Hatakeyama, Hiromi Kataoka, Noriaki Nakajima, Teruaki Watabe, Yoshiyasu Okuhara,
"Level evaluation system for Cardiotocography",
Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems
and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems,
TP4-2-3-(1), 2014.

[20]
Yuriko Tsunoda, Hideaki Kawano, Hiroshi Maeda,
"Smoothed Data Density Histogram on Self-Organizing Map and Its Application to Cluster Analysis",
Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems
and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems (SCIS & ISIS 2014),
December 3-6, 2014.

[21]
Yusuke Tajima, Hideaki Kawano, Hideaki Orii, Hiroshi Maeda,
"First-person View Sign Language Recognition Employing SIFT and HMM",
International Workshop on Smart Info-Media Systems in Asia (SISA2014),
pp. 30-35, Ho Chi Minh City, Vietnam, October. 8-10, 2014.

[22]
K. Hayashi and K. Kurihara,
"Detecting a change point using statistical sensitivity analysis based on the influence function",
Proc. of the Joint 7th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems
and 15th International Symposium on Advanced Intelligent Systems,
pp. 506-511, 2014

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

【合宿研究会】
テーマ:パーティクルフィルタに基づくマルチメディア計算知能(合宿研究会)
日時:平成26年9月24日(水)15時〜9月26日(金)12時
場所:かんぽの宿 紀伊田辺
参加者数:9名

【研究集会】
テーマ:パーティクルフィルタに基づくマルチメディア計算知能(研究集会)
日時:平成27年3月20日(金)13時〜18時
場所:統計数理研究所
参加者数:24名

 

研究参加者一覧

氏名

所属機関

池永 剛

早稲田大学

井上 創造

九州工業大学

岡本 一志

千葉大学

河野 英昭

九州工業大学

川本 一彦

千葉大学

菊地 亮太

東北大学

金 亨燮

九州工業大学

小橋 昌司

兵庫県立大学

関 宏理

関西学院大学

多田 翔平

兵庫県立大学

橘 完太

工学院大学

田村 義保

統計数理研究所

寺田 大介

水産総合研究センター

中島 智晴

大阪府立大学

西田 健

九州工業大学

延原 肇

筑波大学

畠山 豊

高知大学

畠中 利治

大阪大学

林 邦好

岡山大学

樋口 知之

統計数理研究所

堀尾 恵一

九州工業大学

三坂 孝志

東北大学

水町 光徳

九州工業大学

吉田 真一

高知工科大学