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グラフ信号処理によるスパース符号化:センサ群より得られた大規模時空間データの解析

研究課題

研究課題/領域番号 16H04362
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 通信・ネットワーク工学
研究機関東京農工大学

研究代表者

田中 雄一  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10547029)

研究分担者 田中 聡久  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70360584)
京地 清介  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (70634616)
小野 峻佑  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (60752269)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2016年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワードグラフ信号処理 / 機械学習 / 信号処理 / スパース符号化 / センサネットワーク
研究成果の概要

本研究における成果として代表的なものは,大規模時空間データをスパースに表現するための高速グラフサンプリング手法および大規模行列特異値処理手法である.
高速グラフサンプリング手法においては,グラフ信号処理の知見を利用し,グラフ局所性作用素を用いたサンプリング手法の提案を行った.本手法は従来手法と比較して最大数千倍高速であり,データの復元精度も優れている.大規模行列特異値処理に関しては,ディジタルフィルタ設計等に用いられるチェビシェフ多項式近似を用いることで,陽に行列分解をすることなしに特異値処理された行列を算出できることを示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

Society 5.0 の実現のためには IoT から得られるビッグデータを効率よく処理する必要がある.本研究の成果は,ビッグデータ解析に対して(グラフ)信号処理の立場から非常に効率的なアルゴリズムを提案したことに学術的意義がある.同時に,今後ますます需要が増すビッグデータを利用した AI に対し,実用的にも大きな一歩となることが期待できる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Deakin University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] La Trobe University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Two-Channel Critically Sampled Graph Filter Banks With Spectral Domain Sampling2019

    • 著者名/発表者名
      Sakiyama Akie、Watanabe Kana、Tanaka Yuichi、Ortega Antonio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 67 号: 6 ページ: 1447-1460

    • DOI

      10.1109/tsp.2019.2892033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Eigendecomposition-Free Sampling Set Selection for Graph Signals2019

    • 著者名/発表者名
      Sakiyama Akie、Tanaka Yuichi、Tanaka Toshihisa、Ortega Antonio
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 67 号: 10 ページ: 2679-2692

    • DOI

      10.1109/tsp.2019.2908129

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] SVD for Very Large Matrices: An Approach with Polar Decomposition and Polynomial Approximation2018

    • 著者名/発表者名
      Onuki Masaki、Tanaka Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Data Mining Workshops (ICDMW)

      巻: 1 ページ: 954-963

    • DOI

      10.1109/icdmw.2018.00138

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] DESIGN OF SAMPLING MATRICES IN GRAPH FREQUENCY DOMAIN FOR GRAPH SIGNAL PROCESSING2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Yukinai、Tanaka Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)

      巻: 1 ページ: 1078-1082

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic color lines2018

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Tomohiro、Tanaka Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Image Processing (ICIP)

      巻: 1 ページ: 2247-2251

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colors in multimodal data: Dominant line extraction inspired by computer vision techniques2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nishikawa, Y. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of IEEE IGARSS 2017

      巻: 1 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/igarss.2017.8126820

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast Singular Value Shrinkage With Chebyshev Polynomial Approximation Based on Signal Sparsity2017

    • 著者名/発表者名
      Onuki Masaki、Ono Shunsuke、Shirai Keiichiro、Tanaka Yuichi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 65 号: 22 ページ: 6083-6096

    • DOI

      10.1109/tsp.2017.2745444

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Almost Tight Spectral Graph Wavelets With Polynomial Filters2017

    • 著者名/発表者名
      D. B. H. Tay, Y. Tanaka, A. Sakiyama
    • 雑誌名

      IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing

      巻: 11 号: 6 ページ: 812-824

    • DOI

      10.1109/jstsp.2017.2726972

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Graph reduction method using localization operator and its application to pyramid transform2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sakiyama, Y. Tanaka
    • 雑誌名

      Proceedings of APSIPA ASC 2017

      巻: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/apsipa.2017.8282001

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ネットワーク上の制御と信号処理2016

    • 著者名/発表者名
      田中雄一,永原正章
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 55 号: 11 ページ: 924-929

    • DOI

      10.11499/sicejl.55.924

    • NAID

      130005284214

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pyramidal image representation with deformation: Reformulation of domain transform and filter designs2016

    • 著者名/発表者名
      S. Yagyu, A. Sakiyama, and Y. Tanaka
    • 雑誌名

      Proc. of 2016 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2016)

      巻: - ページ: 3608-3612

    • DOI

      10.1109/icip.2016.7533032

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mesh-based image retargeting with spectral graph filtering2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka, S. Yagyu, A. Sakiyama, and M. Onuki
    • 雑誌名

      Proc. of 2016 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2016)

      巻: - ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/apsipa.2016.7820728

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Construction of undersampled graph filter banks via row subset selection2016

    • 著者名/発表者名
      A. Sakiyama and Y. Tanaka
    • 雑誌名

      Proc. of 2016 IEEE Global Conference on Signal and Information Processing (GlobalSIP 2016)

      巻: - ページ: 322-326

    • DOI

      10.1109/globalsip.2016.7905856

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Design of Sampling Matrices in Graph Frequency Domain Taking a Trade-Off for Characteristics Between Vertex and Frequency Domains2018

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Yukina、Tanaka Yuichi
    • 学会等名
      Graph Signal Processing Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフウェーブレット変換に基づくグラフ信号のスケーラブル符号化2018

    • 著者名/発表者名
      井田大城,田中雄一
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] グラフ信号処理におけるポリフェーズフィルタバンクの設計2018

    • 著者名/発表者名
      崎山亮恵,田中雄一
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーネルロジスティック回帰におけるガウスカーネルパラメータの最適化2018

    • 著者名/発表者名
      福森航輔,和田智也,田中聡久
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A "polyphase" structure of two-channel spectral graph wavelets and filter banks2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka and A. Sakiyama
    • 学会等名
      ICASSP 2017
    • 発表場所
      New Orleans(米国)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Accelerated sensor position selection using graph localization operator2017

    • 著者名/発表者名
      A. Sakiyama, Y. Tanaka, T. Tanaka, and A. Ortega
    • 学会等名
      ICASSP 2017
    • 発表場所
      New Orleans(米国)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyperspectral image restoration by hybrid spatio-spectral total variation2017

    • 著者名/発表者名
      S. Takeyama, S. Ono, and I. Kumazawa
    • 学会等名
      ICASSP 2017
    • 発表場所
      New Orleans(米国)
    • 年月日
      2017-03-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マルチモーダルGISデータにおけるDominant Line抽出2017

    • 著者名/発表者名
      西川智裕,田中雄一
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] スペクトルクラスタリングのための低ランク/スパース分解を用いたグラフ学習2017

    • 著者名/発表者名
      金田大寿,小貫真希,田中雄一
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Graph wavelets and filter banks: Designs in graph spectral domain2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Tanaka
    • 学会等名
      Graph Signal Processing Workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 頂点領域とスペクトル領域の特性を同時に考慮したグラフ信号のサンプリング2017

    • 著者名/発表者名
      清水幸奈,小野峻佑,田中 雄一
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 大規模時空間データのスパース表現に向けて:グラフ信号処理の基礎と応用2016

    • 著者名/発表者名
      田中雄一
    • 学会等名
      第28回RAMPシンポジウム
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-10-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-05-20  

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