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高次画像統計量を用いた脳内質感認知モデリング

Research Project

Project/Area Number 16J00273
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Kansei informatics
Research InstitutionToyohashi University of Technology

Principal Investigator

田村 秀希  豊橋技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords質感認知 / 材質識別 / 鏡面反射 / 透明感 / optic flow / 画像統計量 / 畳み込みニューラルネットワーク / ディープニューラルネットワーク / 光沢感 / 運動情報
Outline of Annual Research Achievements

質感を持つ物体の運動情報の観察から,鏡材質では回転方向に沿って画素が動くのに対し,ガラス材質には回転方向に沿った運動に加えて,それとは逆方向の動きが存在することを発見した.これをもとに,鏡・ガラス材質識別の動的手がかりとして,「全体の動きの中でどれだけ逆方向の動きが存在するかという比率」を提案した.これを用いて,物理的指標である屈折率の違いとヒトの鏡面反射・透過知覚の評定を,高い相関で推定するモデルを構築した(Scientific Reports誌).
三角柱型の回転するガラス材質物体が,特定の角度で鏡材質のように間違えて知覚され,同時のその物体が逆に回転しているように知覚する,という新たな錯視現象を発見した.我々は,これを「The rotating glass illusion」と命名し,その特性を実験的に明らかにした(i-Perception誌).
鏡・ガラス材質識別の手がかりとなりうる,より一般的な要因の解明を,機械学習を用いたデータ駆動型のアプローチにより進めた.ヒトの応答と画像の真のラベルを切り離した画像セット(diagnostic images)を大規模な心理物理実験により取得し,これらをもとにヒトと高い相関を持つ理想的なCNN(OptCNN)の探索を体系的に行った.その結果,OptCNNは正答率と相関の両面でヒトと似た振る舞いを示すようになった.加えて,ネットワークの内部表現においても,OptCNNはヒトと似た表象を獲得した.さらに,このモデルは従来モデルに比べてノイズ付加画像への頑健性がより高かった.提案手法によりヒトの正解・不正解の両方を学習可能になったことで,ヒト視覚系の材質識別への深い洞察が与えられた.今後,ヒト-モデル間にある乖離を埋めることにより,ヒト視覚系の質感認知処理のさらなる理解につながると示唆される(arXivに投稿済).

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Justus Liebig University Giessen(ドイツ)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Giessen(Germany)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Dynamic Visual Cues for Differentiating Mirror and Glass2018

    • Author(s)
      Tamura, H., Higashi, H., Nakauchi S.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 8403-8403

    • DOI

      10.1038/s41598-018-26720-x

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The rotating glass illusion: material appearance is bound to perceived shape and motion2018

    • Author(s)
      Tamura, H., Nakauchi, S.
    • Journal Title

      i-Perception

      Volume: 9 Issue: 6 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1177/2041669518816716

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Modulating luminance and color saturation disambiguates mirror and glass2018

    • Author(s)
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • Organizer
      European Conference on Visual Perception 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Distinguishing Mirror from Glass2018

    • Author(s)
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • Organizer
      Vision Sciences Society 2018 Annual Meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Distinguishing mirror from glass - a big data approach to material perception -2018

    • Author(s)
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • Organizer
      2018 UK-JSPS Symposium SHITSUKAN approach to digital colour sensing: human colour vision for material quality
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 鏡・ガラス材質を識別するための複数の視覚手がかり2017

    • Author(s)
      田村秀希,東広志,中内茂樹
    • Organizer
      日本視覚学会2017冬季大会
    • Place of Presentation
      NHK放送技術研究所
    • Year and Date
      2017-01-18
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiple cues for visual perception of mirror and glass materials2017

    • Author(s)
      Tamura, H., Higashi, H., & Nakauchi, S.
    • Organizer
      Vision Sciences Society 2017 Annual Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kinetic cue for perceptual discrimination between mirror and glass materials2016

    • Author(s)
      Tamura, H., Higashi, H., & Nakauchi, S.
    • Organizer
      European Conference on Visual Perception 2016 (ECVP 2016)
    • Place of Presentation
      Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2016-08-28
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Perceptual segregation between mirror and glass material under natural and unnatural illumination2016

    • Author(s)
      Tamura, H., Tsukuda, M., Higashi, H., & Nakauchi, S.
    • Organizer
      Vision Sciences Society 2016 Annual Meeting (VSS 2016)
    • Place of Presentation
      Florida, U.S.A.
    • Year and Date
      2016-05-13
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] Hideki Tamura, Ph.D.

    • URL

      https://sites.google.com/view/hidekitamura

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 田村秀希 | 視覚認知情報学研究室

    • URL

      http://www.vpac.cs.tut.ac.jp/vpacmember/%E7%94%B0%E6%9D%91%E7%A7%80%E5%B8%8C/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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