2014 Fiscal Year Annual Research Report
コンピュータビジョンと大規模分散処理による非侵襲レジストレーションシステムの開発
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25861128
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| Research Institution | Teikyo University |
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Principal Investigator |
古徳 純一 帝京大学, 医療技術学部, 准教授 (70450195)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 距離画像カメラ / 3次元計測 / 分散処理 / レジストレーション / 3次元再構成 / トラッキング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、距離カメラなどによる非侵襲の患者体表面3次元計測の技術と、大規模分散処理によるレジストレーション計算の融合したシステムのプロトタイプの開発を目指すものである。
１）距離画像カメラを用いた非侵襲3次元リアルタイム計測システムのプロトタイプ制作：マイクロソフト社製の距離画像カメラKinectを用いて、患者体表面の動きをリアルタイムに計測することで、商用の腹圧ベルトのセンサーと遜色ないレベルで、非侵襲でありながら体表面の多数点で同時に呼吸波形を取得できることを可能にした。従来は、数mmといわれていたKinectの距離分解能を、革新的なアルゴリズムを用いることで、一気に10倍程度向上させることに成功した。さらに表面のみの情報から、内部を有限要素法により変形しても、大きく精度が落ちないことを確かめた。
２）多数のカメラによる3次元再構成：患者位置の高精度な情報取得のため、複数枚の2次元画像から、患者の3次元情報を再構成することに成功した。高速なアルゴリズムを使用することで、患者セットアップの大幅な労力削減につながると期待できる。
３）大規模分散処理を用いたレジストレーションシステムの開発：患者体内の解剖学的変化を時系列に追跡する処理を行うため、コンピュータ6台をギガビットイーサーでつなぎ、PCクラスタを構築した。Bスプラインを用いた非剛体レジストレーションシステムの並列化に取り組み、シングルプロセッサを用いた計算に比べ10倍高速化でき、精度は商用のものと比べて遜色がなかった。さらにPC1台でのGPU2枚を制御したデータ分割演算により、並列化効率100％に近い演算を達成することに成功した。
これらの研究成果を期間全体で、学会発表（12件）うち招待講演（3件）、国際学会発表（4件）、論文(12編)として発表した。また、医学物理学会の優秀研究賞を受賞した。
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[Journal Article] 多視点幾何を用いた患者位置の3次元再構成2014
Author(s)
古徳純一, NAKABAYASHI Susumu, ARAI Norikazu, KUMAGAI Shinobu, ISHIBASHI Toru, KOBAYASHI Takenori
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Journal Title
医学物理
Volume: Supplement 34(1)
Pages: 146-146
Peer Reviewed
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