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基底抽出を用いて反応拡散系画像の潜在構造を抽出する手法の提案

Research Project

Project/Area Number 17J08634
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Soft computing
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

坂本 浩隆  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords潜在構造抽出 / ベイズ推定 / ハイパーパラメータ推定 / MRFモデル / スペクトル解析 / 画像処理 / マルコフ確率場モデル / 基底抽出 / モード分解
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は基底抽出を用いて反応拡散系画像の潜在構造抽出を行う手法の開発である.本年度は拡散系画像およびパラメトリックな画像データの潜在構造抽出に関する理論の構築について研究を行っている.
30年度は昨年度に引き続き,MRFモデルを例として深い階層にあるパラメータの推定を効率的に計算する近似アルゴリズムを開発した.ハイパーパラメータ事後分布の空間で近似的なサンプリングを行うことで,計算量を大幅に削減できる.本年度では効果の検証を進め,論文を執筆した.現在英文査読付き雑誌に投稿中である.
MRFモデルや反応拡散系データの解析では,ハイパーパラメータの値は画像のグラフ構造に影響を受ける.このグラフ構造もデータから推定する事が可能であり,推定の性能評価は重要な課題である.本年度では,MRFモデルによる画像データのグラフ構造推定の推定精度評価を行った.本研究の成果はIBISML2018および物理学会で発表を行った.
さらに,本年度は中性子散乱などで得られる高次元スペクトルデータの解析を進めている.高次元運動量空間中に分布する中性子散乱などの散乱実験データは,ヒストグラムとして強度値を得ることで高次元画像データとみなす事ができる.この画像データは生成過程がモデル化されているため,潜在変数推定を行うことができる.本年度は,人工データに基づいてモデルのパラメータをベイズ推定し,潜在パラメータ推定においてより精度の高いモデル構築方法を検討した.本結果は英文査読付き雑誌への投稿に向け論文を執筆中である.
中性子散乱の場合は高次元スペクトルから得られるデータは本来カウントデータである.カウントデータはヒストグラム化され,この際ビン幅,すなわち空間解像度を最適化する必要がある.本研究ではビン幅の最適化手法を提案し人工データによる検証を行った.研究の成果は英文査読付き雑誌に掲載された.

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

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Multidimensional Bin-Width Optimization for Histogram and Its Application to Four-Dimensional Neutron Inelastic Scattering Data2019

    • Author(s)
      Kensuke Muto, Hirotaka Sakamoto, Keisuke Matsuura, Taka-hisa Arima, Masato Okada
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 88 Issue: 4 Pages: 044002-044002

    • DOI

      10.7566/jpsj.88.044002

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of Averaging Preprocessing on Image Analysis with a Markov Random Field Model2018

    • Author(s)
      Sakamoto Hirotaka、Nakanishi-Ohno Yoshinori、Okada Masato
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 87 Issue: 2 Pages: 024802-024802

    • DOI

      10.7566/jpsj.87.024802

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gaussian Markov random field model without boundary conditions.2017

    • Author(s)
      Shun Katakami, Hirotaka Sakamoto, Shin Murata, and Masato Okada
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 86 Issue: 6 Pages: 064801-064801

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.064801

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Multidimensional Bin-Width Optimization for Histogram and Its Application to Four-Dimensional Neutron Inelastic Scattering Data2019

    • Author(s)
      Kensuke Muto, Hirotaka Sakamoto, Keisuke Matsuura, Taka-hisa Arima, Masato Okada
    • Organizer
      APS March Meeting 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ガウスマルコフ確率場モデルによる格子モデル選択2019

    • Author(s)
      伊藤浩理, 坂本浩隆, 片上舜, 大日方孝輝, 岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ベイズ的スペクトル分解を用いたV1複雑型細胞の受容野推定2019

    • Author(s)
      高尾俊輔, 坂本浩隆, 長野祥大, 楽詠コウ, 佐々木耕太, 大澤五住, 岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ガウスマルコフ確率場モデルにおける格子モデル選択2018

    • Author(s)
      伊藤浩理, 坂本浩隆, 岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ガウスマルコフ確率場モデルを用いた格子モデル選択2018

    • Author(s)
      伊藤浩理,坂本浩隆,片上 舜,岡田真人
    • 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] 非周期的データに対するスパース基底表現の推定2018

    • Author(s)
      片上 舜,坂本浩隆,五十嵐康彦,岡田真人
    • 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] ベイズ最適化を用いた多次元ヒストグラムのビン数最適化2018

    • Author(s)
      武藤健介,坂本浩隆,永田賢二,有馬孝尚,岡田真人
    • 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] Exact Calculation of Typical Hyper-Parameter Posterior Distribution of Gaussian Markov Random Field model2018

    • Author(s)
      Hirotaka Sakamoto, Yoshinori Nakanishi-Ohno and Masato Okada
    • Organizer
      APS March Meeting 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中性子カウントデータに関する多次元ヒストグラムのビン幅最適化2018

    • Author(s)
      武藤健介,坂本浩隆,松浦慧介,有馬孝尚,岡田真人
    • Organizer
      日本物理学会第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] カウントデータに関する多次元ヒストグラムのビン幅最適化2017

    • Author(s)
      武藤健介,坂本浩隆,松浦慧介,有馬孝尚,岡田真人
    • Organizer
      第20回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ガウス過程とベイズ最適化を用いた近似的ハイパーパラメータ分布推定2017

    • Author(s)
      片上舜,坂本浩隆,岡田 真人
    • Organizer
      第20回情報論的学習理論ワークショップ (IBIS2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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