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2018 Fiscal Year Annual Research Report

多重線形スパースと低ランクテンソル分解法による4次元生物データの解析

Publicly Offered Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 18H04747
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

陳 延偉  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Keywords4次元画像 / 多重線型理論 / スパース符号化法 / 深層学習法 / 2.5D 畳込ニューラルネットワーク / 細胞分裂検出
Outline of Annual Research Achievements

バイオイメージング技術の飛躍的な進展により,膨大な生物画像情報が得られるようになってきた.生物画像は3次元空間情報に加え,動的時間情報などをもち,4次元画像である.本研究は機械学習を用いた4次元医用バイオ画像解析法の開発を目的とし、以下の研究成果が得られた。
(1)多重線形理論の枠組で多次元データを一つのテンソルとして効率よく解析する枠組を提案した。線虫の4次元微分干渉顕微鏡画像に対してShape Indexを用いた胚と核の自動セグメンテーション法と楕円Fitting法による位置合わせ法を確立した. その成果は国際学術誌IJCB(2018)で発表した。また、多重線型学習法を用いた4次元微分干渉顕微鏡画像解析法を開発した。その成果は現在論文投稿準備中である。
(2)多重線型スパース符号化法を用いたdynamicCT画像(4次元多時相CT画像)から効率の良い時空間特徴を抽出法を開発し、肝腫瘍性病変の鑑別精度を高めた。その成果は国際学会PCM2018で発表した。また、その拡張版は国際学術誌PRLに掲載決定である。
(3)近年注目されている深層学習法を用いた4次元生物画像解析法について研究を行なった。2段階2.5D 畳込ニューラルネットワークを用いた4次元顕微鏡画像における細胞分裂法を提案し、既存の検出法に比べ、高い精度で検出できたことを検証した。その成果は国際学会ICNC-FSDK2018で発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

(1) 当初計画していた多重線形学習法による4次元医用生物画像解析について計画通りに進展している。それに加えて、近年注目されている深層学習法による4次元医用生物画像解析法を新たに提案・開発した。
(2) 国際学術誌に論文2編、国際学会での招待講演1件、一般講演(トップ国際学会MICCAIを含めむ)に論文3編を発表した。いずれも査読があります。
(3)新学術領域内の他のグループとの連携と共同研究が確実に進展し、連名でトップ国際学術誌と国際学会に投稿している。

Strategy for Future Research Activity

(1) 3次元空間情報と時間情報の効率良いの統合法の開発
(2) 多重線形理論と深層学習法の融合による4次元医用生物画像の解析枠組の確立
(3) 4次元医用生物画像(動的3次元ボリューム画像)データベースの拡充(公開)
(4) 4次元医用生物画像解析システムの開発

  • Research Products

    (5 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Tensor-based Sparse Representations of Multi-phase Medical Images for Classification of Focal Liver Lesions2019

    • Author(s)
      Jian Wang, Jing Li, Xian-Hua Han, Lanfen Lin, Hongjie Hu, Yingying Xu, Qingqing Chen, Yutaro Iwamoto, Yen-Wei Chen
    • Journal Title

      Pattern Recognition Letter

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.patrec.2019.01.001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Three-Dimensional Embryonic Image Segmentation and Registration Based on Shape Index and Ellipsoid-fitting Method2019

    • Author(s)
      Sihai Yang, Xianhua Han and Yen-Wei Chen
    • Journal Title

      International Journal of Computational Biology

      Volume: 26 Pages: 128-142

    • DOI

      10.1089/cmb.2018.0165

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Artificial Intelligence and Virtual Reality in Medical Applications2018

    • Author(s)
      Yen-Wei Chen
    • Organizer
      2018 3rd International Conference on Information and Network Technologies (ICINT 2018)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A 2.5D Cascaded Convolutional Neural Network with Temporal Information for Automatic Mitotic Cell Detection in 4D Microscopic Images2018

    • Author(s)
      Titinunt Kitrungrotsakul, Xian-Hau Han, Yutaro Iwamoto, Satoko Takemoto, Hideo Yokota, Sari Ipponjima, Tomomi Nemoto, Xiong Wei and Yen-Wei Chen
    • Organizer
      The 14th International Conference on Natural Computation, Fuzzy Systems and Knowledge Discovery (ICNC- FSKD2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Focal Liver Lesion Classification Based on Tensor Sparse Representations of Multi-Phase CT Images2018

    • Author(s)
      Jian Wang, Xian-Hua Han, Jiande Sun, Lanfen Lin, Hongjie Hu, Yingying Xu, Qingqing Chen, and Yen-Wei Chen
    • Organizer
      The 2018 Pacific-Rim Conference on Multimedia (PCM2018)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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