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Extraction of the design concept existing beyond character types by deep learning

Research Project

Project/Area Number 21K12577
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90010:Design-related
Research InstitutionNational Research Institute of Police Science

Principal Investigator

赤尾 佳則  科学警察研究所, 法科学第四部, 室長 (30356159)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords文字 / デザイン / 共通指針 / 筆跡 / 活字フォント / 深層学習 / フォント
Outline of Research at the Start

本研究は,手書き文字について,文字種を超えた共通デザイン指針を抽出することを目的とする.手書き文字を見て「ある人が書いた」と分かることは,日常生活の中でもしばしば経験する.このような言語化が難しい感覚を表現するため,深層学習による筆者識別実験をおこなう.識別の根拠となった注視領域を解析することにより,共通デザイン指針の理解を目指す.デザイン指針が明確な活字フォントについて同様の実験を行い,理解の補助とする.

Outline of Annual Research Achievements

本年度は,昨年度に引き続き,活字フォントを使ったフォント識別実験を継続した.漢字548字種(昨年度までに行った当研究所が保有する筆跡データベースに対する実験と同じ字種),平仮名及び数字について,異なる文字種を学習させたニューラルネットワークを用い,8種類のフォントの識別を試みた.その結果,漢字以外の平仮名や数字では,筆跡の場合は,文字種を超えた特徴の抽出が困難であったのに対し,フォントの場合は,可能となる場合が多かった.
その背景の理解するため,照合順位とネットワークの活性化関数の出力値との関係を調査した.文字種を超えた特徴の抽出に失敗する場合,すなわち正解の照合順位が2位以下の場合,活性化関数の出力値は,抽出に成功する場合と比べて,順位の増加に対してゆるやかに減少した.具体的には,成功の場合,照合順位が2位の出力値は,1位の約0.2倍の値まで減少したのに対し,失敗の場合,2位で約0.8倍,5位でも約0.3~0.4倍であった.この傾向は,フォントと筆跡の場合で共通しており,1位の識別結果の採択,低順位の筆者やフォントへの着目を促す指標として有効であることが分かった.
しかしながら,フォントの種類によっては,平仮名や数字において,文字種を超えた特徴の抽出が困難であった.その理解には,より多くの種類のフォントについて実験をおこなう必要があると考えられた.現在,フォントの種類を80種類に増やした実験をおこなっており,研究期間を延長の上,引き続き取り組むこととした.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

活字フォントを使った実験において,フォントの種類を増やす必要が生じ,予定よりも実験期間を長く要した.注視領域の解析に着手することができなかったため,次年度に実施する準備を進めている.

Strategy for Future Research Activity

筆跡およびフォントを使った識別実験について,深層学習の注視領域を調査する.筆跡と活字フォントの結果を対比する解析をおこない,研究を総括する.

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2023 2022 2021

All Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Presentation] Compound-eye optical imaging devices applied for forensic examination2023

    • Author(s)
      Yoshinori Akao
    • Organizer
      The Thirteenth Japan-Korea Workshop on Digital Holography and Information Photonics 2023 (DHIP2023)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 斜光線画像の機械学習によるインクジェットプリンタ拍車痕の検出2023

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼同軸落射偏光カメラによる筆跡画線の観察2023

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      日本法科学技術学会第29回学術講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼同軸落射偏光カメラによる印刷物画像解析2023

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      情報フォトニクス研究討論会2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 複数文字種の筆跡を学習した深層ネットワークによる筆者識別の試み ~ 401名の筆跡標本を用いた検証 ~2023

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      電子情報通信学会 パターン認識・メディア理解研究会 (2023年3月2日,公立はこだて未来大学,函館市)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Compound-eye polarization imaging under coaxial illumination for forensic handwriting examination2022

    • Author(s)
      Yoshinori Akao
    • Organizer
      The Twelfth Korea-Japan Workshop on Digital Holography and Information Photonics 2022 (DHIP2022) (2022年12月20日, Optical Society of Korea, Optical Society of Japan, at Wonkwang University, Korea )
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Observation of handwriting strokes by compound-eye polarization camera2022

    • Author(s)
      Yoshinori Akao
    • Organizer
      OPTICS & PHOTONICS International Congress 2022 (OPIC2022)(2022年4月22日,日本光学会,パシフィコ横浜,横浜市)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 筆跡の深層学習による異なる文字種での筆者識別の試み2022

    • Author(s)
      赤尾佳則 ほか
    • Organizer
      日本法科学技術学会第28回学術講演会 (2022年11月10日,オンライン)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼偏光画像の機械学習による書字ダイナミクス推定の試み2022

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2022(2022年11月16日,宇都宮大学,宇都宮市)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼同軸落射偏光カメラによる筆跡画像解析2022

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      第16回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会(2022年6月17日,東京工業大学,目黒区)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼偏光カメラで筆跡のナゾに迫る2022

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      日本光学会情報フォトニクス研究グループ第2回MIETA+ワーキンググループ研究会(2022年9月24日,オホーツク文化・交流センター,網走市)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 筆跡の複眼偏光画像による書字ダイナミクス推定2022

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会 第42回年次大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 複眼偏光カメラによる筆跡画像解析2021

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      第15回新画像システム・情報フォトニクス研究討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 複眼偏光画像による印刷方式推定へのCNNの試用2021

    • Author(s)
      赤尾佳則
    • Organizer
      日本光学会年次学術講演会 Optics & Photonics Japan 2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] カーネル密度推定による標本筆跡の平均的な字形表示2021

    • Author(s)
      赤尾佳則, 櫻井 航 ほか
    • Organizer
      日本法科学技術学会第27回学術集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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