2014 Fiscal Year Annual Research Report
多重散乱光トモグラフィのコンピュータビジョン的アプローチ
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26280061
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
玉木 徹 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10333494)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | トモグラフィ / コンピュータビジョン / 多重散乱 / 赤外線 / 吸収係数 / 散乱係数 / レイヤモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，人体内部を安全に可視化するための新しいトモグラフィ手法の基礎となる理論を開発することである．本研究では，人体内部で赤外線が散乱する様子をコンピュータグラフィクスで用いられている手法を用いて解析し，コンピュータビ ジョンのアプローチにより逆問題を解いて物体内部の様子を推定する手法を開発する．本年度の成果は，2次元レイヤモデルを3次元に拡張したことである．2次元モデルの設定は，物体の上部1点から光を入射し，物体の下部1点から出射する光を観測するというものである．従来は，この入射と出射の位置を変えて得られ る多数の観測から，物体の内部構造（つまり各点における光の吸収係数）を推定していた．これを3次元へ拡張するために，直方体の物体を格子状に区切り，物体上面に平行に2次元レイヤを形成した．しかし単純に3次元に拡張するだけでは，問題が生じる．これまでは計算量削減のために寄与の小さい光の経路をしきい値で除外していたが，除外されない経路を予測することが困難であり，計算量を制御することができない．これは3次元に拡張した場合には大きな問題となる．また，これまでは光の経路を総当り的に求めていたため，寄与の大きい経路を数え上げるだけでもには計算時間がかかり，非効率であった．そこで，本研究ではモンテカルロ法を用いた確率的な経路生成手法を提案した．この手法によって，寄与の大きい経路を効率的に生成することが可能となった．
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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
当初の予定通り，3次元への拡張を行ったことで，順調に進展していると言える．本年度の研究により，効率的に光の経路を生成し，推定を行うことが可能になったため，今後の研究の進展が期待できる．また来年度以降に着手する予定だったモンテカルロ法を前倒して導入し，当初は想定していなかった手法を考案することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究によって次第に明らかになってきたことは，モデルと計測との乖離が大きい場合には提案した手法が実用的に機能しないということである．当初の予想では，モデルの正確さが推定精度に大きく影響を与えると考えていたため，2次元から3次元へ，レイヤ構造から非レイヤ構造へ，とモデルを拡張することを計画していた．しかし，モデルが多少不正確であっても実用的な推定精度が得られそうだということが予備実験で判明した．その一方で，モデルと観測に乖離があった場合には，推定精度が非常に悪くなるという現象が見られた．そのため，今後は多少不正確なモデルであっても，観測との乖離に頑健な手法を考案することが必要となる．
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| Causes of Carryover |
当初の見積りよりもRA実働時間が短くなり，RA雇用経費が少なくなったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究に使用する光学部品購入経費に当てる．
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] A preliminarily study for predicting body weight and milk properties in lactating Holstein cows using a three-dimensional camera system2015
Author(s)
Yukako Kuzuhara, Kensuke Kawamura, Rena Yoshitoshi, Toru Tamaki, Shun Sugai, Mai Ikegami, Yuzo Kurokawa, Taketo Obitsu, Miki Okita, Toshihisa Sugino, Taisuke Yasuda
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Journal Title
Computers and Electronics in Agriculture
Volume: 111
Pages: 186-193
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] パスサンプリングを用いた散乱トモグラフィ2015
Author(s)
櫛田 貴弘, Bingzhi Yuan, 玉木 徹, 向川 康博, 久保 尋之, Bisser Raytchev, 金田 和文
Organizer
情報処理学会 研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア（CVIM）
Place of Presentation
奈良
Year and Date
2015-01-21 – 2015-01-22
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[Presentation] 光散乱トモグラフィの拡張2014
Author(s)
櫛田貴弘, Bingzhi Yuan, 玉木徹, 向川康博, Bisser Raytchev, 金田和文
Organizer
第14回ビジュアル情報処理研究合宿
Place of Presentation
埼玉
Year and Date
2014-09-13 – 2014-09-15
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