2017 Fiscal Year Annual Research Report
分野横断的な最適化を可能とする適応型共進化法と電子透かし用符号化開口設計への応用
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15H02758
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
小野 智司 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (90363605)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 洋 九州大学, システム情報科学研究院, 教授 (80361393)
長原 一 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (80362648)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 共進化型最適化 / 進化計算 / 代替モデル / 符号化開口 / 電子透かし |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，特性の異なる２つ以上の部分問題を同時に最適化する共進化型最適化法を提案する．特に本研究では，電子透かしと符号化開口とを同時に設計することで，認証用２次元コードの真贋判定を安定的に行える方式を実現する．以下では，本年度の実績について(a)適応型共進化アルゴリズムの開発，(b)符号化開口の最適化，(c)電子透かしの最適化の３つの観点から述べる．
(a1) 本年度は，共進化特有の局所解への収束を避ける仕組みの実現を目的として，平成28年度に提案した共進化用ベンチマーク問題の改良を行い，部分問題間の依存度をより細かな調整を可能とした．
(b1) 提案する共進化型最適化アルゴリズムを，電子透かしと符号化開口の同時設計問題に適用し，透かしを抽出できる深度範囲を拡大できることを確認した．また，回転頑健性が向上することも確認した．
(a2) 研究計画当初より予定していた代替モデルの実現について，光学シミュレーションによる近似評価方式，および，近似評価と実評価を適応的に切り替える適応的世代ベース代替モデル方式とを提案した．これにより，電子透かしの設計および符号化開口の設計の高速化を実現した．
(b2) 時空間符号化開口の開発については，本研究で利用している反射液晶を利用した能動絞りカメラの特性上，実現が困難である可能性があるため，平成30年度に後ろ倒しすることとした．
(c) 疑似3次元離散コサイン変換（P3D-DCT）を利用して動画型電子透かしを埋め込む方式を提案した．画像型の電子透かしと比較して動画型電子透かしは自動設計により長い処理時間を必要とするが，P3D-DCTの導入により，実用的な時間内で好適な半脆弱性を備えた動画像型電子透かしを自動設計できることを確認した．
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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
本研究における主要な課題は，適応型共進化アルゴリズムの開発，および，符号化開口および電子透かしの同時設計問題への応用である．(a)適応型共進化アルゴリズムの開発，(b)符号化開口の最適化，(c)電子透かしの最適化，の３つの観点から進捗を確認する．
(a)の適応型共進化アルゴリズムに関しては，(a1)共進化用ベンチマークの改良によりアルゴリズムの特性のより詳細な解析を可能とし，その成果を国際会議SSCI等で発表した． また，(a2)光学シミュレーションの利用による代替モデル，および，適応的世代ベース代替モデル方式については，それぞれ，情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用」，およびInt'. J. Software Innovationへの論文の掲載が決定している．
(b)符号化開口の最適化については，(b1)開口パターンの最適化による設計による深度範囲拡大に関する成果を，国際会議に投稿中である．
(c)電子透かしの最適化に関連しては，動画像型の半脆弱な電子透かしの自動設計が可能である点を確認することができた． 今後，より詳細な評価実験を行い，学会等での発表を検討する．
以上のような状況であるため，概ね順調に成果をあげていると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である平成30年度は，平成28年度および29年度に提案したベンチマーク問題を用いて，適応的共進化アルゴリズムの開発を行う．特に，部分問題間のリンケージの動的な推定や，協調モデルの改善により，共進化特有の局所解を回避できるアルゴリズムの実現を目指す．また，時空間符号化開口と動画像型電子透かしの同時設計を試みる． 本研究で利用している能動絞りカメラにおいて時空間符号化開口の実現が困難である場合は他の実問題への応用を行う． さらに，提案する複数問題同時最適化技術の適用範囲について検討を行う．
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