平成252013)年度 一般研究2実施報告書

 

課題番号

25−共研−2015

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

577千円

研究参加者数

20 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の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,またそれら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ことを目指すのが,本研究の目的である.

実践的な課題解決を行う具体的な応用分野と,関連する個別研究テーマとして,下記に列挙する項目を扱った.
(1)画像
静止画像および動画像における日常シーンの理解や,医用画像における臓器領域の特定など,様々な応用課題を対象とする.
・大学図書館におけるセンシングとCV技術の活用(川本)
・医用画像やレーダー画像からの領域抽出(小橋,金)
・fMRIやfPET等データからの脳活動の推定とBMI(吉田)
・水産物水揚げの計数の自動化と潜在的資源の推定(寺田)
(2)信号処理
スカラー信号,あるいはマルチチャンネル信号を対象とする.典型的には,音響信号,各種センサ及び電子回路からのセンサ信号などを対象とする.
・音響信号の解析:音源位置推定やノイズ除去(水町)
・生体指標の時系列解析と予測(畠山)
・船舶ダイナミクスのモデリングと同定(寺田)
(3)センサ融合
複数モードのセンサ信号を融合して,単一センサでは得られない包括的な情報を取得する.
・運転者挙動の包括的なリアルタイム推定(生駒)
・パーティクルフィルタのアミューズメント応用(生駒)
・人体挙動データの効果的な収集システムと時系列解析(井上)
(4)自律移動ロボット
移動するロボットや自動車などに搭載したセンサ(カメラ画像などを含む)の信号から,ロボット自身の状態を把握する.
・自律移動ロボットにおける複数モードセンサ信号からの外界状況のリアルタイム把握(西田)
・移動ロボットのインフラセンサによる位置推定と制御(生駒)
(5)計算知能
センサ信号から情報を抽出した後に,より知的な情報処理を適用して,より高度な計算知能を実現する方法を探る.
・粒子計算アルゴリズムと適応システム(畠中)
・クリフォード代数に基づく状態空間表現(橘)
・束構造に基づくソーシャルネットワークの分析(延原)
・自己組織化マップ等を活用した高齢者支援システム(河野)
・自己位置推定と地図学習の効果的なアルゴリズム開発(堀尾)
(6)実装技術
並列計算などを活用して,実時間性の高い実装を行う技術の開発を進める.GPGPUやFPGAなどを主として扱う.
・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)
・FPGAによる高速なパーティクルフィルタ動画像追跡(生駒)
・車載MPUでの並列パーティクルフィルタによる動画像追跡(池永)

「研究概要・目的」に挙げた大目標の達成に向けて,(1)〜(6)に掲げた各項目について,研究代表者及び研究分担者それぞれが具体的なテーマを設定し,その解決にあたった.必要に応じて,理論的あるいは手法・技法に関する情報交換を行い,効果的な課題解決を図れるように連携した.複数の研究者が協力して一つの課題解決に当たるテーマもいくつか設定した.

研究成果は,随時,適切な国内および海外の発表の場にて,学会発表を行い,広い観点からの様々な意見を求めるようにした.ある程度の成果がまとまった内容については,適切な学術雑誌へ論文として投稿し,正式な成果として報告した.

平成26年3月28日(金)午後〜29日(土)に統計数理研究所にて研究集会を主催し,年度の成果を発表し,またその内容について討論を行った.研究集会の配布資料を兼ねて,共同研究リポート(No.309)を発行し,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)

成果を学術論文(19編)および国際会議(43編)にて発表した.

【学術論文】
[1] 畠山 豊、宮野伊知郎、片岡 浩巳、中島 典昭、渡部 輝明、奥原 義保,「問診データに対する潜在トピックモデルに基づく健診データ解析」,医療情報学,33(5):267-277,2013

[2] T.Nishida, S.Inoue, S.Sagara, "State estimation of mobile robot using GPS signal that includes reflected and diffracted waves", Artificial Life and Robotics, Vol. 18, No. 3, pp. 178-186, 2013.

[3] 生駒 哲一,「パーティクルフィルタによる運転者の顔姿勢および両手挙動の実時間推定」,自動車技術会論文集, Vol.44 No.3, pp.919-924, 2013.

[4] Norikazu Ikoma and Gefan Zhang, "Real-time Face Decorations of Enlarging Eyes and Whitening Skin in Video based on Face Posture Estimation by Particle Filter", Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics,Vol.17 No.3, pp.392-403, 2013.

[5] M.Moribe, H.Orii, H.Kawano and H.Maeda, "Support System of Grasping Action for Impaired Vision Using QR Code", Jounal of the Institute of Industrial Applications Engineers,Vol.1, No.2, pp.82-89.

[6] S. Kobashi, K. Kuramoto, Y. Wakata, K. Ando, R. Ishikura, T. Ishikawa, S. Hirota, and Y. Hata, "Newborn brain MR image segmentation using deformable surface model based on fuzzy knowledge models," Int. J. of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing, vol. 5, no. 2, pp. 115-124, 2013.

[7] N. Yagi, M. Nakamura, K. Kuramoto, S. Kobashi, and Y. Hata, "Noninvasive diagnosis of blood flow for transcranial doppler ultrasonography," Int. J. of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing, vol. 5, no. 1, pp.67-79, 2013.

[8] T. Takeda, K. Kuramoto, S. Kobashi and Y. Hata, "A fuzzy moving object estimation using infrared TOF camera," Int. J. of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing, vol. 5, no. 2, pp. 147-160, 2013.

[9] T. Takeda, K. Kuramoto, S. Kobashi and Y. Hata, "On optimal operator for combining left and right sole pressure data in biometrics security," Journal of Hindawi - Advances in Fuzzy Systems, vol. 2013, pp.1-10, 2013.

[10] H. Hayashi, M. Mizumachi, and Y. Nakatoh, "Speech enhancement by non-linear beamforming tolerant to misalignment of target source direction," Journal of the Institute of Industrial Applications Engineers, Vol.1, No.2, pp. 97-104, Oct. 2013.

[11] 西田健, 黒木秀一, 「対応関係が不明な3次元点集合間の回転行列の推定」,日本ロボット学会誌, Vol. 31, No. 6, pp. 624-627. 2013.

[12] 西田 健, 相良 慎一, 武村 史朗,「パーティクルフィルタによる海底生物の追跡」,電気学会論文誌 D, Vol.133, No.2, pp.116-125, 2013.

[13] Takeshi Nishida, "Modification of ABC Algorithm for Adaptation to Time-Varying Functions," Electronics and Communications in Japan, Vol.96, Iss. 11, pp. 44-53, Nov. 2013.

[14] Takeshi Nishida, Tetsuzo Sakamoto, Nicola Ivan Giannoccaro, "Self-Tuning PI Control Using Adaptive PSO of a Web Transport System with Overlapping Decentralized Control," Electronical Engineering in Japan, Vol.184, Iss.1, pp.56-65, 2013.

[15] K. Maekawa, K. Sawase, and H. Nobuhara, "Multi-Resolution Dijkstra Method Based on Multi-Agent Simulation and its Application to Genetic Algorithm for Classroom Optimization", Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol. 18, No. 2, pp. 113-120 (2014)

[16]
H. Hashikami, T. Tanabata, F. Hirose, N. Hasanah, K. Sawase, and H. Nobuhara, "An Algorithm for Recomputing Concepts in Microarray Data Analysis by Biological Lattice", Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vo. 17, No. 5, pp. 761-771 (2013)

[17] Y. Kawamura, A. M. Dewan, B. Veenendaa, Masahiro Hayashi, T. Shibuya, I. Kitahara, H. Nobuhara, K. Ishii, "Using GIS to Develop a Mobile Communications Network for Disaster-damaged Areas", International Journal of Digital Earth (Accepted)

[18] K. Sawase and H. Nobuhara, "The transformation method between tree and lattice for file management system", Evolving Systems, 10.1007/s12530-012-9071-4, 2013.

[19] Liang Sun, Hongwei Ge, Shinichi YOSHIDA, Yanchun Liang, Guozhen Tan, "Support Vector Description of Clusters for Content-Based Image Annotation", Pattern Recognition, 47, 1361-1374.

【国際会議:43篇】
(文字数制限の都合上,省略)

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。

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
日時:平成26年3月28日(金)午後〜3月29日(土)午前
場所:統計数理研究所,大会議室(B201)
参加者数:80名

 

研究参加者一覧

氏名

所属機関

池永 剛

早稲田大学

石黒 真木夫

統計数理研究所

井上 創造

九州工業大学

河野 英昭

九州工業大学

川本 一彦

千葉大学

金 亨燮

九州工業大学

小橋 昌司

兵庫県立大学

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

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

樋口 知之

統計数理研究所

堀尾 恵一

九州工業大学

水町 光徳

九州工業大学

吉田 真一

高知工科大学