2017 Fiscal Year Research-status Report
A study on sparse representation of high-resolution video based on directional tensor dictionary
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17K14683
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
京地 清介 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70634616)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多重解像度コサインサイン変調指向性フレーム / テンソル辞書 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高解像度映像をスパースに表現するための多次元テンソル辞書を効率よく設計する手法を確立することを目的としている．多次元テンソル辞書を設計する際，その辞書の次元の高さから，最適化の対象となる辞書のパラメータ数は膨大になるため最適化は困難となる．従って，パラメータ数を効率よく削減するためのアルゴリズムが必要とされている．
高解像度映像は各画素において空間方向と時間方向に対して高い相関を持つと考えられる．そこで本研究課題では，固定された非学習型指向性テンソル辞書（辞書の各ベクトルが様々な方向に振動している多次元局在波を形成している辞書）のスパースな線形結合による多層学習によって，テンソル辞書の最適化に伴うパラメータ数を削減することを狙いとし，平成29年度は特にその基盤となる指向性テンソル辞書の設計を行った．
指向性テンソル辞書の設計に関しては，従来多次元非可分型指向性フィルタを用いた指向性テンソル辞書が提案されている．しかし，非可分型フィルタは各画素の演算量が高く，多層学習に適用する際に問題となる．演算量を低く抑えた指向性テンソル辞書の実現のために，非可分型ではなく可分型に基づくフィルタである"コサインサイン変調フィルタバンク"を採用した．コサインサイン変調フィルタバンクから直接導かれる指向性テンソル辞書では，単一スケールの指向性アトムのみしか実現できない欠点を持つ．そこで本研究ではフィルタにカスタマイズを施し，様々なスケールの指向性アトムを実現できることを示した．
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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
平成29年度計画では非学習型の指向性テンソル辞書の有効な設計手法の確立を目標に掲げていた．これに対して，コサインサイン変調フィルタバンクに基づく手法によって，低演算量ながら，多様な指向性を持つテンソル辞書を柔軟に設計できることを示せたため，順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度に関しては，平成29年度に設計した指向性テンソル辞書に基づく二層スパース表現を検討する．二層スパース表現を行う際，スパース性のみによる正則化では，条件が緩いために適切に設計できないことが考えられる．そこで，低ランク性等の他の評価軸を加えたコスト関数も考慮して検討を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
当初購入を予定していた計算シミュレーション用デスクトップPCよりも，安価で高性能なものが発売されたため，そちらを購入した．1年目にカメラの購入を予定していたが，理論検討に時間を要したため，様々なカメラを用いた実験等は二年目に実施するように計画を修正した．
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