2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Resonance Biology for Innovative Bioimaging |
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15H05954
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹本 智子 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (00450403) [Withdrawn]
吉澤 信 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 上級研究員 (10455371)
世良 俊博 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40373526)
森田 正彦 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 特別研究員 (40449038)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ディジタル画像処理 / 画像認識 / 画像処理 / 画像データベース / 画像計測 / 生体画像処理 / 細胞内画像処理 / バイオイメージインフォマティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現状の画像情報処理技術では、本新学術領域での新規的・独創的技術から得られる新しい画像データの適切な管理・処理が困難である。それゆえ、本計画研究班では、共鳴誘導で革新するバイオイメージングのための新しい画像情報処理技術の研究・開発を目的としている。具体的には、新規イメージング技術から得られた画像データを統一的に管理・処理するクラウド型データベース、画像処理基盤システム、及び画像処理アルゴリズムの研究を実施し、領域内外に公開する。これは、日本発の先端画像処理技術と革新的アルゴリズムに基づき、量的・質的に従来とは大きく異なる画像を一括して管理・処理・解析しようとする独創的な試みである。
本年度の具体的な研究実績は、以下にまとめられる。画像処理基盤システム：独自の画像処理統合システムVCAT5の拡張として、画像処理の履歴を記述するフォーマットの設計とプログラム実装を行った。さらに、各種フィルタなどの個別処理プラグインを上記履歴記述言語により容易に再現し、GUIにて編集するマクロシステムにより再現できるように開発した。また、超大規模画像の可視化のシステムを開発した。
さらに、多次元画像をデータベースとして一元管理すると共に、上記VCAT5をクライアントサーバー型のシステムとして解析可能とするクラウドシステムRBICPを開発した。本新学術領域は大学、研究機関など多様な組織からなり、またその所在地も日本全国に散在する。これらの参加者がインターネット上で利用できるシステムを改良した。さらに、領域内の研究者の研究を共振（レゾナンス）するための取り組みとして、画像データベースの設計と上記画像処理システムRBICPを開発し、領域内研究者が利用できるようサービスを開始した。た。また、領域外の研究者との共鳴を目指して、画像処理のアルゴリズムコンテストを開催した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に実施したイメージング技術のデータ及び画像情報処理における共通情報の抽象結果を踏まえて、領域全体として下記４つの項目の情報処理技術を研究開発した。
1：画像処理基礎アルゴリズムの研究：調査した共通情報に基づき、大容量の画像データに対する客観的なパターン解析ソフトウェアのための特徴空間生成及び機械学習に基づく領域抽出、及び超解像フィルタを開発した。2：情報処理基盤システム・データベースの研究：画像処理プラットフォームVCAT5の処理履歴の記述言語の設計と実装、及びそのネットワーク利用（クラウドシステム）としてRBICT（レゾナンスバイオイメージコミュニケーションプラットフォーム）の開発と他拠点からの利用のためのセキュリティ機能を開発した。また、１００ＧＢを超える大規模なデータの３次元可視化のソフトウエアを開発すると共に、時間変化を含む４Ｄ画像に対応したシステムを開発し、クラウドシステムの上に構築した。３：画像処理ソフトウェア作成コンテスト: 新しい学術領域としての普及推進を図るため、画像処理コンテストの企画・推進を行い、 精密工学会主催第18回外観検査アルゴリズムコンテスト共催した。エントリー数は135名であり、上位3名は細胞生物画像と関連がない分野の者であった。主催者や画像処理関係者からの高い評価をいただいた。４：研究領域内連携：研究領域内の画像処理研究者の開発したソフトウエアをＲＢＩＣＰに組み込むことについて調整を行い、新学術領域の研究者に利用できるように同意を得た。次年度にＲＢＩＣＰへの組み込み作業を行い、領域内の研究者が解析できるようにサービスを提供する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに研究開発したシステムを本研究領域内に展開する。具体的には、画像処理クラウドシステムRBICPを領域内において利用開始し、生命科学の研究者のデータの収集、画像処理システムの利用、画像処理結果の収集を行なう予定である。また、共通する問題に対する画像処理アルゴリズムの研究開発を進めると共に、共同研究としての応用研究も実施する。さらに、領域内の研究者から提供される画像データを元に公開利用できるデータベースについて設計と研究開発を実施する。このように、抽象化を経て個別対象への特化を行なう情報学のアプローチにより、領域内の画像データに対する統一的な管理・解析法の確立を目指す。
さらに、開発した画像処理クラウドシステムを領域外にも公開することにより、生物学・光学・化学・情報学の融合を促進することで、本新学術領域の展開を目指す予定である。
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[Journal Article] ViBrism DB: an interactive search and viewer platform for 2D/3D anatomical images of gene expression and co-expression networks2018
Author(s)
M. Morita, K. Shimokawa, M. Nishimura, S. Nakamura, Y. Tsujimura, S. Takemoto, T. Tawara, H. Yokota, S. Wemler, D. Miyamoto, H. Ikeno, A. Sato, T. Furuichi, N. Kobayashi, Y. Okumura, Y. Yamaguchi, and Y. Okamura-Oho
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Journal Title
Nucleic Acids Research
Volume: Volume 47
Pages: D859,D866
Peer Reviewed
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