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2013 Fiscal Year Annual Research Report

疎表現に基づく質感と3次元形状の同時推定

Publicly Offered Research

Project AreaIntegrative studies of neural mechanisms and advanced information technologies for perception of material and surface qualities
Project/Area Number 25135704
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

酒井 宏  筑波大学, システム情報系, 教授 (80281666)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2015-03-31
Keywords脳・神経 / 神経科学 / 認知科学 / 感性情報学 / 画像・文章・音声等認識
Research Abstract

疎性(sparseness)を制約とした成分分析を行って,BRDF kernel の推定を行った。BRDFが数十程度のkernelによって疎表現できることを示すために,独立性および自然光源を制約とした成分分析(NMF)を行った。具体的には,MERL/MIT databaseから100物体の自然BRDF を入力として,これらBRDFをNMFによって成分分析し,BRDF kernel を算出した。
同時に,視覚心理物理実験系の構築を行った。リアリスティックで良く制御された質感を,BRDF kernelによって画像表現できる実験系を構築した。刺激は,最新のray-tracing 技術(Physically Based Rendering: pbrt-v2 )によって作成した。この系によって,任意のBRDFをもつ任意形状の物体が,任意の照明下(天半球)にある時の画像を容易に生成可能とした。特に,BRDF kernelの線形結合によってBRDFを表現する系を用意し,任意のkernelを制御した人工的なBRDFをもつ物体像を生成することを可能とした。
構築した実験系を使って,質感知覚の BRDF kernel への依存を検討するために,BRDF kernelを操作した刺激による心理物理実験を始めた。具体的には,単一のBRDF kernel からなる刺激を作成し,これが質感知覚において順応を示すかどうかを測定する。少数のBRDF kernelについて実験を実施し,結果を解析したところ,順応を示すBRDF kernelがあることが判った。このことは,疎表現を基礎とするBRDF kernelが皮質においても存在することを示唆する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画の通り,BRDF Kernel が算出された。適当な疎性制約によって自然なBRDF kernel を算出することができた。心理実験系の構築についても順調に進展し,当初計画通りの実験系を構築できた。順応実験は,適当な条件の探索・刺激の作成にかなりの時間を要した。特にBRDF kernel からの刺激作成は計算量が膨大であったが,ワークステーションの増強等によって,当初計画通りに予備実験を実施できた。結果は仮説を支持するものであった。このように,実験・研究は概ね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

H25年度までの計算実験により,心理物理実験に供することができるBRDF kernelの算出が行われた。このBRDF Kernel による心理物理実験系の構築も行われ,予備実験が開始された。H26年度は,この心理物理実験を本格的に実施する。具体的には,実験に供するBRDF kernel を選択しつつ,多数のBRDF kernel について実験を行う。また,成分分析における寄与率と順応の関係を検討する。自然BRDF からのBRDF kernelの減算を行い,その順応へ与える効果等についても検討する。さらに,計算実験・心理実験の結果を基に,BRDF kernel の線形結合による質感表現モデルおよび形状推定モデルを提案する。

  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Early Representation of Shape by Onset Synchronization of Border-Ownership-Selective Cells in the V1–V2 Network2014

    • Author(s)
      Y. Hatori and K. Sakai
    • Journal Title

      Journal of Optical Society of America, A

      Volume: 31 Pages: 716-729

    • DOI

      10.1364/JOSAA.31.000716

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial and Feature-Based Attention in a Layered Cortical Microcircuit Model2013

    • Author(s)
      N. Wagatsuma, T. C. Potjans, M. Diesmann, K. Sakai, T. Fukai
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 6 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0080788

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Feature-based Attention in Early Vision for the Modulation of Figure-Ground Segregation2013

    • Author(s)
      N. Wagatsuma, M. Oki and K. Sakai
    • Journal Title

      Frontiers in Psychology

      Volume: 4 Pages: 1-17

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2013.00123

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Latency Modulation of Border Ownership Selective Cells in V1-V2 Feed-Forward Model2013

    • Author(s)
      K. Sakai and S. Michii
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 8228 Pages: 291-300

    • DOI

      10.1007/978-3-642-42051-1_37

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons: Generation of Curvature Selectivity in V42013

    • Author(s)
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • Journal Title

      Lecture Notes in Computer Science

      Volume: 8131 Pages: 327-334

    • DOI

      10.1007/978-3-642-40728-4_41

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Sparseness for the Representation of Surface in the Construction of Curvature Selectivity in V42013

    • Author(s)
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • Organizer
      PRISM2: The science of light & shade
    • Place of Presentation
      Bordearux, France
    • Year and Date
      20131009-20131010
  • [Presentation] Latency Modulation of Border Ownership Selective Cells in V1-V2 Feed-Forward Model

    • Author(s)
      K. Sakai and S. Michii
    • Organizer
      International Conference on Neural Information Processing(ICONIP)
    • Place of Presentation
      Daegu, Korea
  • [Presentation] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons: Generation of Curvature Selectivity in V4

    • Author(s)
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • Organizer
      International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN)
    • Place of Presentation
      Sofia, Bulgaria
  • [Presentation] Sparse Representation in the Construction of Curvature Selectivity in V4

    • Author(s)
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • Organizer
      Neuro 2013
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
  • [Presentation] 自然画像輪郭における対称性の知覚

    • Author(s)
      榑松憲, 酒井宏
    • Organizer
      日本視覚学会 冬季大会
    • Place of Presentation
      東京都
  • [Presentation] 輪郭の凸性・閉合性・対称性と図方向知覚

    • Author(s)
      松岡昭平, 榑松憲, 酒井宏
    • Organizer
      日本視覚学会 冬季大会
    • Place of Presentation
      東京都
  • [Presentation] 質感表現の探索

    • Author(s)
      親川武仕, 酒井宏
    • Organizer
      日本視覚学会 冬季大会
    • Place of Presentation
      東京都
  • [Remarks] 研究テーマ概要の紹介

    • URL

      http://www.cvs.cs.tsukuba.ac.jp/research.html

URL: 

Published: 2015-05-28  

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