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Study of data generation for training robust deep neural network against environmental change

Research Project

Project/Area Number 17H06871
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Intelligent informatics
Research InstitutionWakayama University

Principal Investigator

Hachiya Hirotaka  和歌山大学, システム工学部, 講師 (00578908)

Project Period (FY) 2017-08-25 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsディープラーニング / 3次元物体検出 / データ生成 / センサー融合 / CG / 異常検知 / 距離推定 / レーザセンサーとの組み合わせ / ディープニューラルネットワーク / 物体検出 / 異常行動検知 / 機械学習 / 学習データ生成 / CGシミュレーション
Outline of Final Research Achievements

In this research, we studied 1) a single image based 3D object detection method for a specific object the appearance of which is changed in a large variation depending on its environment. 2) automatic data generation method for the anomaly detection where training data for abnormal events are hardly observed.
More concretely, 1) we proposed to extend the state-of-the-art deep learning object detection method, Faster R-CNN by introducing 2.5D anchors which are candidates of the object position in the world coordinate, to enable efficiently training 3D object detection from limited data. We showed the effectiveness of our proposed method, through 3D object detection task in Tsukuba robot navigation challenge and car in public dataset, KITTI.
In addition, 2) we proposed to generate virtual abnormal data by disturbing normal data generator which is realized by encoder-decoder networks and showed the effectiveness of our proposed method, Triple GANomaries, using MNIST and UCSDped dataset.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年、ディープニューラルネット(以下DNN)は、その認識性能が人間を凌駕しつつあり、世界中で実用化が進められている。しかし、DNNを搭載した製品が運用される多様な環境に対応するため、多様な学習データの整備に多くの企業が追われている。本研究では、限られたデータから特定物体の3次元検出を行うDNNフレームワークおよび観測困難な異常データを仮想的に生成するDNNの学習データ生成フレームワークを検討し、それらの有効性を実験を通して示した。
本研究の成果は、企業が直面している上述したデータ整備問題を緩和するためのフレームワークの一つの実証例として位置づけられており、その社会的意義は大きいと考えられる。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 2017 Other

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

  • [Journal Article] 3D Faster R-CNNとレーザスキャンとの組み合わせによる特定物体の頑健な距離推定2019

    • Author(s)
      八谷大岳、射手矢和真、中村恭之
    • Journal Title

      計測自動制御学会論文集

      Volume: 55

    • NAID

      130007582100

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Distance estimation with 2.5D anchors and its application to robot navigation2018

    • Author(s)
      Hachiya Hirotaka、Saito Yuki、Iteya Kazuma、Nomura Masaya、Nakamura Takayuki
    • Journal Title

      ROBOMECH Journal

      Volume: 5 Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s40648-018-0119-5

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 2.5D Faster R-CNN for Distance Estimation2018

    • Author(s)
      Hirotaka Hachiya, Yuki Saito, Kazuma Iteya, Masaya Nomura, Takayuki Nakamura
    • Organizer
      IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 信頼度重み付きクラスタリングによる2次元測距センサの距離推定の頑健化2018

    • Author(s)
      射手矢和真, 八谷大岳, 中村恭之
    • Organizer
      【会議名 】 第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 2.5D+Orientationアンカーによる物体の距離と向きの推定2018

    • Author(s)
      佐々木寛史, 八谷大岳
    • Organizer
      第19回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Training Discriminative Model for Anomaly Detection through Generative Adversarial Network2018

    • Author(s)
      Hirotaka Hachiya
    • Organizer
      第21回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 3Dアンカーによる距離推定とロボットナビゲーションへの応用2018

    • Author(s)
      八谷大岳、斎藤侑輝、射手矢和真、野村雅也、中村恭之
    • Organizer
      第23回 ロボティクスシンポジア
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 透視投影アンカーを用いた特定物体の検出および距離推定2017

    • Author(s)
      八谷大岳、斎藤侑輝、射手矢和真、中村恭之
    • Organizer
      第18回 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 2.5D Faster R-CNN

    • URL

      https://github.com/hhachiya/2.5DFasterR-CNN

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-08-25   Modified: 2020-03-30  

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