2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of a Data Retrieval Method with Wide Availability Based on Images by Data Embedding and Image Identification
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20K04476
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
棟安 実治 関西大学, システム理工学部, 教授 (30229942)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 壮 関西大学, システム理工学部, 助教 (70780584)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 曲面 / 携帯端末 / 深層学習 / GAN / 画像特徴量 / ARマーカ / トレーサビリティ / 電子透かし |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本テーマでは，これまでに提案してきた印刷画像にデータを埋め込み携帯端末を用いてデータを取得する手法をベースとして，様々な利用形態を可能にするための手法の拡張を研究している．特に，これまでこの手法においては，平面に画像が配置されていることが前提となっていたが，手法の自由度を考えれば曲面に配置された画像からもデータ取得可能であることが好ましいため，そのような場合でも利用可能な手法について本年度は特に検討を進めた．
本年度は，印刷物を容易に配置可能と考えられる円筒を対象とする曲面とし，円筒に配置したデータ埋め込み画像から情報を検出するための手法を開発した．また撮影位置や角度によって撮影時の画像の歪み方が異なるため，撮影位置を画像正面に限定した．補正手法として，いくつかの手法を開発，検討したが，本年度は円柱の半径，埋め込み画像の印刷サイズ，撮影端末の焦点距離を既知として，撮影端末と画像の距離を推定し補正する手法について，国内の研究会及び国際会議での発表を行い，有効性を示した．その他，補正用マーカを用いる手法についても，マーカの検討，開発，実験などを行い，画像だけでなくQRコードの機能の拡張にも利用可能であることを示せた．
その他にも昨年開発した深層学習を用いたシミュレーションシステムの応用例として，データ埋め込みアルゴリズムにおけるパラメータの決定法への適用を検討した．これにより，これまで実験的に決定してきたパラメータを，より網羅的な形で検討することが可能となり，性能の改善につなげることができた．
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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
研究実績の概要でも示したように，昨年度検討が十分でなかった，曲面に表示された画像からのデータ埋込・抽出技術の開発において，歪みが大きい場合についてもさらに検討を行い，検出側である程度対応可能であることを示すことができた．マーカの拡張についても撮影時の幾何学的な変形に耐えうるマーカの開発を行うことができた．そのため，昨年の検討で不足していた点については概ねカバーできたのではないかと考えている．また，昨年度進捗の大きかったシミュレーションシステムについては，国内の研究会及び国際会議での発表を行い，さらに具体的な応用としてアルゴリズムの改善に応用可能であることを示せたことは大きな進捗であったと考えている．
しかしながら，本年度は昨年度の問題点の解決に注力したため，昨年度検討を行った画像特徴量ベースの手法について実用的な観点からの検討が十分に行えていない．特に，携帯端末を利用した検討が必ずしも十分とはいえない．また，可変なARマーカに関する検討の進捗も十分とはいえない．これは可変なARマーカの実現にはプロジェクタの利用が必要なため，どうしても遮光した密閉された空間での実験が必要になる．しかし，コロナ禍の環境において，このような実験を行うことが困難であったことが理由となっている．
以上のように，当初設定した研究計画に対して，検討が行われていないというようなテーマはないものの，実用的な観点からすれば，さらなる検討が必要な部分がある．そのため，研究計画を上回る部分はあるものの，到達レベルには差があるので，区分に示したように，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としてはまず，コロナウイルスに関する規制が緩和されてきている点を踏まえて，感染症対策に十分配慮しながらプロジェクタを用いた可変なARマーカの研究開発に注力したい．特に本年度，曲面に対する埋込・検出アルゴリズムが確立されたので，それを利用して曲面に対する実験に注力し，検討を行うことで，目標とするマーカの開発を加速したいと考えている．
また，応用システムの開発にも着手したい．研究計画の時点では，博物館や美術館をターゲットとした案内システムを想定していたが，さらに身近な応用として，料理のレシピ本のようなものを想定し，料理の画像を携帯端末で撮影することで，レシピないしは実際の料理動画を携帯端末上に表示するようなアプリケーションを検討したいと考えている．
その他にも可能な限り，これまでに得られている方式の改良にも努め，より高度なシステムの開発に取り組んでいく．特にシミュレーションシステムの改良には注力していきたい．
このような研究を着実に行うとともに，今年度と同様に積極的に論文執筆ならびにオンラインの学会への参加を行い，研究の新規性と有用性を訴えていきたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
本年度もコロナ禍の影響により，学会開催がオンラインに切り替えられたため，当初予定していた旅費を使用することが難しかった．そのため，深層学習アルゴリズムのさらなる改良に向け，研究を加速すべく高速大容量なワークステーションを購入することに振り向けることで，差異を吸収することに務めたが完全に消化することはできなかった．次年度については，徐々に学会開催の要件が緩和されていくものと考えており，学会参加ならびに旅費の使用についても可能になってくると思われる．状況にもよるが消耗品の購入などをある程度積みますことにより，今年度分の使用額は使用可能であると考えている．しかし，状況があまり変わらない場合は研究計画の繰り越しも視野に入れ検討してきたい．
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