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スパース基底表現を用いた断層画像再構成アルゴリズムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K00328
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ソフトコンピューティング
研究機関電気通信大学

研究代表者

庄野 逸  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (50263231)

研究分担者 坂田 宗之  地方独立行政法人東京都健康長寿医療センター(東京都健康長寿医療センター研究所), 東京都健康長寿医療センター研究所, 研究員 (00403329)
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
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードスパースモデリング / 断層画像再構成 / ノイズ除去 / 辞書学習 / PET / ラドン変換 / ノイズ低減 / PET画像 / スパース表現 / ディープラーニング / PET画像再構成 / スパース基底 / 深層学習 / 医用画像再構成 / Deep Learning / 生成モデル
研究成果の概要

PET や CT などで用いられる画像再構成アルゴリズムに対して,スパースモデリングの適用を行い,ノイズ耐性に強い画像最高性アルゴリズムを構築した.画像空間と観測空間においてそれぞれに対してスパース表現を用いることによって,相補的なノイズ除去手法を提案した.画像空間においては,Total Variation と呼ばれる手法を用い,観測空間においては辞書学習と呼ばれる手法のうち K-SVD 法と呼ばれる手法を用いた.観測像空間における辞書学習は,自然画像をもちいることで辞書の基底を構築した.2つのスパース表現を用いることにより,高性能なノイズ除去性能を得られることを示唆した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

X線CT画像やPET画像は,非破壊検査の一環として用いられるが,十分な強さの線源を用いなければ,再構成画像のアーティファクトと呼ばれるノイズがのる.その一方で,あまり強い線源を用いた場合,観測対象の被曝量が問題になるケースがある.そこで低被爆でよりよい再構成画像を得るためのノイズ除去をスパース表現を用いて構築した.この意義は検査を行う対象をより安全にするための手法として有効であると考えている.

報告書

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

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] ベイズ的変数選択法に基づく分光スペクトル分解2019

    • 著者名/発表者名
      川島 貴大,庄野 逸
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用」

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2)Feature Representation Analysis of Deep Convolutional Neural Network using Two-stage Feature Transfer―An Application for Diffuse Lung Disease Classification2018

    • 著者名/発表者名
      Aiga Suzuki, Hidenori Sakanashi, Shoji Kido, Hayaru Shouno
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌「数理モデル化と応用」

      巻: 11 ページ: 74-83

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1)Simultaneous Estimation of Nongaussian Components and Their Correlation Structure2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Sasaki, Michael U. Gutmann, Hayaru Shouno, Aapo Hyvarinen
    • 雑誌名

      Neural Computation

      巻: 29 号: 11 ページ: 1-38

    • DOI

      10.1162/neco_a_01006

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 2)Support Vector Machine Histogram: New Analysis and Architecture Design Method of Deep Convolutional Neural Network2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Suzuki, Hayaru Shouno
    • 雑誌名

      Neural Processing Letters

      巻: 1 号: 3 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1007/s11063-017-9652-0

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 1)脳情報科学が拓くAIとICT:2.脳情報科学と人工知能 -ネオコグニトロンからDeep Learningへ-2017

    • 著者名/発表者名
      本武陽一,庄野逸,田村弘,岡田真人
    • 雑誌名

      情報処理

      巻: 59 ページ: 42-47

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ディープラーニングの概要と医療分野への応用2017

    • 著者名/発表者名
      庄野 逸
    • 雑誌名

      インナービジョン

      巻: 32 ページ: 7-9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] スパースモデリングの歴史と基本技術2016

    • 著者名/発表者名
      庄野逸
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: 99(5) ページ: 376-380

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Mosquito Larva Classification based on a Convolution Neural Network2018

    • 著者名/発表者名
      2)Alejandra Sanchez, Mariko Nakano, Henrik Tunnermann, Toya Teramoto, Hayaru Shouno
    • 学会等名
      PDPTA2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 辞書学習を用いたPET画像再構成2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 直裕,庄野 逸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Generative Model of Textures using Hierarchical Probabilistic Principal Components2017

    • 著者名/発表者名
      Aiga Suzuki, Hayaru Shouno
    • 学会等名
      International Conference on Parallel Distributed Processing Techniques and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of Feature Selection Method for Diffuse Lung Disease2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ono, Makoto Koiwai, Hayaru Shouno, Shoji Kido
    • 学会等名
      International Conference on Parallel Distributed Processing Techniques and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on Visual Interpretation of Network in Network2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Suzuki, Hayaru Shouno
    • 学会等名
      International Joint Conference on Neural Networks
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 医用画像識別におけるスパース特徴選択手法について2017

    • 著者名/発表者名
      庄野 逸
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Medical Texture Image Classification using Deep Convolution Neural Network with Transfer Style learning2017

    • 著者名/発表者名
      庄野 逸
    • 学会等名
      第27回日本神経回路学会シンポジウム「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Feature Selection for Diffuse Lung Disease using Exchange Markov Chain Monte-Carlo Method2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Koiwai, Nodoka Iida, Hayaru Shouno, Shoji Kido
    • 学会等名
      PDPTA2016
    • 発表場所
      Las Vegas (USA)
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Architecture Design of Deep Convolutional Neural Network for Diffuse Lung Disease Using Representation Separation Information2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Suzuki, Nodoka Iida, Hayaru Shouno, Shoji Kido
    • 学会等名
      PDPTA2016
    • 発表場所
      Las Vegas (USA)
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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