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2020 Fiscal Year Annual Research Report

High efficiency light field coding based on a new compression principle

Research Project

Project/Area Number 18H03261
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

藤井 俊彰  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30273262)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 桂太  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (30447437)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords光線空間 / ライトフィールド / 情報圧縮 / テンソルディスプレイ / 符号化開口カメラ
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、ライトフィールドの高効率な圧縮手法の検討であり、国際標準符号化方式(HEVC等)の原理である「予測符号化、変換符号化」とは全く異なる原理に基づく手法を開拓することである。一つ目に着目した手法は符号化開口カメラによるライトフィールドの取得であり、深層学習(DNN)を用いた昨年度の手法を拡張することにより、動的なライトフィールドデータを取得することに成功した。二つ目の手法であるレイヤ型3次元ディスプレイに関する研究では、高解像度モノクロレイヤを用いることで品質の向上ができることや、視域の外挿を可能にするCNNの学習手法について検討を進めた。これらの知見により、少ない枚数の中間表現においてライトフィールドの本質的情報が含まれていることを確認できた。また、既存の国際標準符号化方式(HEVC)を利用した方式として、DNNにより多視点画像の基底を構成し、昨年度検討した符号化順の並び替えを併用することにより高い符号化性能が得られることを実証した。さらに今年度の新たな取り組みとして、DNNを上記とは異なるシナリオで利用した符号化法に検討を広げた。一つ目は、視差推定能力を活かした符号化法である。多視点画像、または単一視点の画像からの視差推定ネットワークを構築し、多視点画像の生成能力を検証した。二つ目として、オートエンコーダを過学習させ、潜在表現と複合に必要なネットワークの重みを符号化情報として伝送する方式の検討をした。さらに、レイヤ型3次元ディスプレイの発展形として、MPI(Multi Plane Image)によるライトフィールドの表現形式についての検討を行い、DNNによる処理との組み合わせによって、新たな符号化方式の可能性を見出した。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (31 results)

All 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] HEVC-based Light-field Coding using Basis Images and Frame Reordering2021

    • Author(s)
      Kota Imaeda, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii, Yukihiro Bandoh, Seishi Takamura, Hideaki Kimata
    • Journal Title

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      Volume: Vol. 9(1) Pages: 86--94

    • DOI

      10.3169/mta.9.86

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CFA Handling and Quality Analysis for Compressive Light Field Camera2021

    • Author(s)
      Kohei Sakai, Yasutaka Inagaki, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii, Hajime Nagahara
    • Journal Title

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      Volume: Vol. 9(1) Pages: 25--32

    • DOI

      10.3169/mta.9.25

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Adversarial Patch Attacks on Monocular Depth Estimation Networks2020

    • Author(s)
      Koichiro Yamanaka, Ryutaroh Matsumoto, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: Vol. 8 Pages: 179094--179104

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2020.3027372

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Roadmap on 3D integral imaging: sensing, processing, and display2020

    • Author(s)
      Bahram Javidi, Artur Carnicer, Jun Arai, Toshiaki Fujii, Hong Hua, Hongen Liao, Manuel Martテュnez-Corral, Filiberto Pla, Adrian Stern, Laura Waller, Qiong-Hua Wang, Gordon Wetzstein, Masahiro Yamaguchi, and Hirotsugu Yamamoto
    • Journal Title

      OPTICS EXPRESS

      Volume: Vol. 28(22) Pages: 32266-32293

    • DOI

      10.1364/OE.402193

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enhancing Angular Resolution of Layered Light-Field Display by Using Monochrome Layers2021

    • Author(s)
      Kotaro Matsuura, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii
    • Organizer
      Stereoscopic Displays and Applications XXXII, IS&T International Symposium on Electronic Imaging 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Learning to Synthesize Dense Focal Stack and All-in-Focus Images from Sparse Focal Stack2021

    • Author(s)
      Fumitaka Tateiwa, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii
    • Organizer
      International Workshop on Advanced Image Technology 2021 (IWAIT 2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparing Pixel Predictors for Lossless Image Coding2021

    • Author(s)
      Aki Kunieda, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii
    • Organizer
      International Workshop on Advanced Image Technology 2021 (IWAIT 2021)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acquiring Dynamic Light Fields through Coded Aperture Camera2020

    • Author(s)
      Kohei Sakai, Keita Takahashi, Toshiaki Fujii, Hajime Nagahara
    • Organizer
      European Conference on Computer Vision (ECCV) 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単眼深度推定を用いた自由視点映像生成の基礎検討2020

    • Author(s)
      杉江 孝士, 都竹 千尋, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      電気学会東海支部若手セミナー「IoTのための情報通信と信号処理」
  • [Presentation] 符号化順の異なる深層予測器を用いた可逆画像符号化の性能比較2020

    • Author(s)
      國枝 滉, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
  • [Presentation] 3次元画像符号化技術の動向と展望2020

    • Author(s)
      藤井 俊彰
    • Organizer
      画像電子学会年次大会
    • Invited
  • [Presentation] ライトフィールドイメージング2020

    • Author(s)
      藤井 俊彰
    • Organizer
      日本光学会年次大会OPJ2020
    • Invited
  • [Presentation] 単眼深度推定に対する攻撃2020

    • Author(s)
      山中 幸一郎, 松本 隆太郎, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告
    • Invited
  • [Presentation] CNNを用いたフォーカルスタックの補間と全焦点画像の合成2020

    • Author(s)
      立岩 史孝, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 可逆画像符号化における深層予測器の比較2020

    • Author(s)
      國枝 滉, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] CNNを用いたレイヤ型光線空間ディスプレイの視域拡張2020

    • Author(s)
      松浦 孝太朗, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 回転型符号化開口法による動的光線空間の撮影2020

    • Author(s)
      坂井 康平, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 微分可能なステレオマッチングの光線空間への応用2020

    • Author(s)
      岩附 大誠, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 基底画像と映像符号化手法を用いた光線空間の符号化2020

    • Author(s)
      今枝 滉太, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 単眼深度推定 CNN とオプティカルフロー推定 CNN に対する同時攻撃2020

    • Author(s)
      山中 幸一郎, 高橋 桂太, 藤井 俊彰, 松本 隆太郎
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 符号化露光法を用いた光線空間の取得2020

    • Author(s)
      立石 航平, 坂井 康平, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] オートエンコーダの過学習に基づく新たな画像符号化2020

    • Author(s)
      三上 裕, 都竹 千尋, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像符号化シンポジウム・映像メディア処理シンポジウム(PCSJ2020・IMPS2020)
  • [Presentation] 非負値テンソル因子分解と CNN を組み合わせたレイヤ型3 次元ディスプレイの最適化2020

    • Author(s)
      松浦 孝太朗, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [Presentation] オートエンコーダの過学習に基づく画像の圧縮符号化に関する基礎検討2020

    • Author(s)
      三上 裕, 都竹 千尋, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [Presentation] 符号化開口と焦点変更による光線空間の取得2020

    • Author(s)
      立石 航平, 高橋 桂太, 藤井 俊彰, 長原 一
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム
  • [Presentation] 符号化開口カメラを用いた光線空間撮影の高フレームレート化2020

    • Author(s)
      坂井 康平, 高橋 桂太, 藤井 俊彰, 長原 一
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム
  • [Presentation] 光線空間からの教師なし視差推定2020

    • Author(s)
      岩附 大誠, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム
  • [Presentation] 単眼深度推定CNNに対する攻撃2020

    • Author(s)
      山中 幸一郎, 松本 隆太郎, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      画像の認識・理解シンポジウム
  • [Presentation] CNN を用いたフォーカルスタック補間における開口パターンの最適化2020

    • Author(s)
      立岩 史孝, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      3次元画像コンファレンス
  • [Presentation] モノクロレイヤを用いたレイヤ型3次元ディスプレイの高角度分解能化2020

    • Author(s)
      松浦 孝太朗, 高橋 桂太, 藤井 俊彰
    • Organizer
      3次元画像コンファレンス
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 符号化装置、符号化方法及びプログラム2020

    • Inventor(s)
      藤井俊彰、高橋桂太
    • Industrial Property Rights Holder
      藤井俊彰、高橋桂太
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-085157

URL: 

Published: 2021-12-27  

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