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画像処理理論から観る脳の視覚計算理論

Research Project

Project/Area Number 11J07556
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 融合基盤脳科学
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

佐々木 博昭  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordssparse符号化 / 視覚野 / 画像処理 / 独立成分分析 / 特徴抽出 / 機械学習 / 初期視覚野
Research Abstract

平成25年度は, 前年度構築した correlated topographic analysis (以下, CTA)に関する学術論文が受理され, 出版された. (Machine Learning vol. 92, pp. 285-317)
平成25年度に新たに取り組んだ研究の1つとして, CTAをさらに拡張する手法を構築し, 提案した. 具体的な違いについて述べると, 先に提案したCTAでは, 近傍の特徴間にのみ統計的な依存性が存在することを仮定し, 特徴とその順序関係を推定した, これに対して, 新しく提案した手法では, 特徴間の依存構造を固定するのではなく, 入力データから特徴と特徴間の依存構造を推定する.
得られた研究結果について述べる, 提案手法と過去の手法を比較すると, 提案手法は, 独立成分分析(以下, ICA)とCTAをある特別な場合として含む, より一般化する手法であることが分かった. また, 自然画像を入力として数値実験を行った結果, 拡張CTAによって推定された個々の画像特徴とその空間分布は, 脳の第一視覚野の単純型細胞の受容野と類似した性質を示し, それら画像特徴間の興味深い依存構造も推定された. 具体的には, 類似した性質をもつ特徴は, 依存性が強い傾向にあった. 加えて, その依存構造は無向グラフとして表現することができ, 依存構造を視覚化できる. 他に, 第一次視覚野における複雑型細胞モデルを用いた数値実験も行い, 同様に, 特徴間の依存構造が推定された. この手法に関する研究成果は, 国内外の学会で発表しており, また, 研究成果をまとめた論文を国際会議Artificial Intelligence & Statistics (AISTATS) 2014に投稿し, 受理, 出版されている.
上記した研究以外にも, CTAを用いた画像のノイズ除去やパターン認識のための主成分分析, ICAを用いた階層的特徴抽出手法に関する研究も行った. これらの研究成果については, 学会発表を行っていないが, 階層的特徴抽出については発展の可能性があり, 今後の課題として挙げておきたい.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2014 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Estimating Dependency Structures for non-Gaussian Components with Linear and Energy Correlations2014

    • Author(s)
      Hiroaki Sasaki, Michael U. Gutmann, Hayaru Shouno and Aapo Hyvärinen
    • Journal Title

      JMLR : Workshop and Conference Proceedings (AISTATS 2014 proceedings)

      Volume: 33 Pages: 868-876

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Correlated Topographic Analysis : Estimating an Ordering of Correlated Components2013

    • Author(s)
      Hiroaki Sasaki, Michael U. Gutmann, Hayaru Shouno and Aapo Hyvärinen
    • Journal Title

      Machine Learning

      Volume: 92 Issue: 2-3 Pages: 285-317

    • DOI

      10.1007/s10994-013-5351-x

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 相関トポグラフィック分析と自然画像への応用2012

    • Author(s)
      佐々木博昭, Michael U. Gutmann,庄野逸, Aapo Hyvarinen
    • Journal Title

      日本神経回路学会JNNS2012名古屋第22回全国大会講演論文集

      Volume: (CD-ROM)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Topographic Analysis of Correlated Components2012

    • Author(s)
      Hiroaki Sasaki, Michael U. Gutmann, Hayaru Shouno and Aapo Hyvarinen
    • Journal Title

      JMLR: Workshop and Conference Proceedings(ACML 2012 proceedings)

      Volume: 25 Pages: 365-378

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Learning Topographic Representations for Linearly Correlated Components2011

    • Author(s)
      Hiroaki Sasaki, Michael U.Gutman, Hayaru Shouno, Aapo Hyvarinen
    • Journal Title

      Neural Information Processing Systems 2011 Workshop on Deep Learning and Unsupervised Feature Learning

      Volume: (Online Proceeding)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Estimating Dependency Structures for non-Gaussian Components with Linear and Energy Correlations2014

    • Author(s)
      佐々木 博昭
    • Organizer
      Seventeenth International Conference on Artificial Intelligence and Statistics
    • Place of Presentation
      ReykjaVik, Iceland(発表確定)
    • Year and Date
      2014-04-24
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimating Non-Gaussian Components and Dependency Structures2013

    • Author(s)
      佐々木 博昭
    • Organizer
      Deep Learning Workshop NIPS 2013
    • Place of Presentation
      Lake Tahoe, USA.
    • Year and Date
      2013-12-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 対数密度微分の推定手法についての検討2013

    • Author(s)
      佐々木 博昭
    • Organizer
      第16回情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2013-11-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Estimating Non-Gaussian Components and Dependency Structures2013

    • Author(s)
      佐々木 博昭
    • Organizer
      第16回情報論的学習理論ワークショップ
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2013-11-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Topographic Analysis of Correlated Components2012

    • Author(s)
      佐々木博昭
    • Organizer
      4^<th> Asian Conference on Machine learning 2012 (ACML 2012)
    • Place of Presentation
      シンガポール, シンガポール共和国
    • Year and Date
      2012-11-05
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 相関トポグラフィック分析と自然画像への応用2012

    • Author(s)
      佐々木博昭
    • Organizer
      第22回日本神経回路学会全国大会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Learning Topographic Representations for Linearly Correlated Components2011

    • Author(s)
      Hiroaki Sasaki
    • Organizer
      Neural Information Processing Systems 2011 Workshop on Deep Learning and Unsupervised Feature Learning
    • Place of Presentation
      スペイン,グラナダ,シエラネバダ
    • Year and Date
      2011-12-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 庄野研究室ホームページ

    • URL

      http://daemon.ice.uec.ac.jp/ja/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] 電気通信大学庄野研究室ホームページ

    • URL

      http://daemon.ice.uec.ac.jp/ja

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks] 電気通信大学庄野研究室ホームページ

    • URL

      http://daemon.ice.uec.ac.jp/ja

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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