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学習型確率推定モデルによる画像信号の高能率符号化

研究課題

研究課題/領域番号 17K00247
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 知覚情報処理
研究機関東京理科大学

研究代表者

松田 一朗  東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (70287473)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード画像符号化 / 可逆符号化 / 学習型確率推定モデル / テンプレートマッチング / 適応予測 / 画像情報処理 / データ圧縮
研究成果の概要

本研究課題では、画像データを劣化させることなく効率的に圧縮する高能率符号化手法を開発した。この手法は、符号化済み領域のテンプレートマッチングや線形予測といった処理によって収集された構造情報に基づいて画像信号の確率分布をガウス関数の線形結合でモデル化し、エントロピー符号器を直接駆動するものである。各ガウス関数の形状を制御するモデルパラメータを準ニュートン法で最適化する手法を組み合わせることで、動画像を含む様々なフォーマットの画像信号について、既存方式を上回る符号化を達成することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

画像のデータ圧縮は現代のマルチメディア社会を支える基盤技術である。筆者らは、画像信号の冗長度削減処理を確率生成モデルの学習問題と捉え、直接エントロピー符号器を駆動するアルゴリズムを提唱した。さらにこのモデルに基づく発生符号量を、数値最適化の手順により直接最小化する方法も明らかにしている。これらの研究成果は、様々な映像データを効率的に圧縮するための統一的な手順を提供するものであり、多様化する映像情報メディアの蓄積・伝送手段として幅広く応用が可能であると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Accuracy Enhancement in Intra- and Inter-Frame Example Search for Lossless Video Coding2020

    • 著者名/発表者名
      Nemoto Koji、Kameda Yusuke、Matsuda Ichiro、Itoh Susumu、Unno Kyohei、Naito Sei
    • 雑誌名

      roceedings of the 23rd International Workshop on Advanced Image Technology 2020 (IWAIT 2020)

      巻: - ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Coding of HDR Color Images in a Floating Point Format Using Block-Adaptive Prediction with Exponent Equalization2020

    • 著者名/発表者名
      Kamataki Yuya、Matsuda Ichiro、Kameda Yusuke、Itoh Susumu
    • 雑誌名

      roceedings of the 23rd International Workshop on Advanced Image Technology 2020 (IWAIT 2020)

      巻: - ページ: 1-5

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Video Coding Based on Probability Model Optimization Utilizing Example Search and Adaptive Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Unno Kyohei、Nemoto Koji、Kameda Yusuke、Matsuda Ichiro、Itoh Susumu、Naito Sei
    • 雑誌名

      Proceedings of 2020 IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2020)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Color Image Coding Based on Probability Model Optimization Utilizing Example Search and Adaptive Prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Unno Kyohei、Kameda Yusuke、Matsuda Ichiro、Itoh Susumu、Naito Sei
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Image Coding Exploiting Local and Non-local Information via Probability Model Optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Unno Kyohei、Kameda Yusuke、Matsuda Ichiro、Itoh Susumu、Naito Sei
    • 雑誌名

      Proceedings of the 27th European Signal Processing Conference (EUSIPCO 2019)

      巻: - ページ: 1-5

    • DOI

      10.23919/eusipco.2019.8903128

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 適応予測と事例探索を併用した確率モデル最適化に基づく静止画像の可逆符号化方式2019

    • 著者名/発表者名
      海野 恭平、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、内藤 整
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J102-D ページ: 619-627

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Machine Learning Based Post Filtering Method Utilizing Block Boundary Information in HEVC2019

    • 著者名/発表者名
      Yuya Yamaki, Yusuke Kameda, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      Proc. SPIE, The 22nd International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT 2019)

      巻: 11049 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1117/12.2521534

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Video Coding Based on Multi-Frame Example Search and Probability Model Optimization2019

    • 著者名/発表者名
      Koji Nemoto, Yusuke Kameda, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      Proc. SPIE, The 22nd International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT 2019)

      巻: 11049 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1117/12.2521541

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Block-Adaptive Selection of Recursive and Non-Recursive Type Intra Prediction Modes for Image Coding2018

    • 著者名/発表者名
      Yuta Ishida, Yusuke Kameda, Tomokazu Ishikawa, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E101.A 号: 6 ページ: 992-996

    • DOI

      10.1587/transfun.E101.A.992

    • NAID

      130007382261

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2018-06-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Lossless Image Coding Method Based on Probability Model Optimization2018

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Matsuda, Tomokazu Ishikawa, Yusuke Kameda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      Proceedings of the 26th European Signal Processing Conference (EUSIPCO-2018)

      ページ: 156-160

    • DOI

      10.23919/eusipco.2018.8553404

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lossless Image Coding Based on Probability Modeling Using Template Matching and Linear Prediction2017

    • 著者名/発表者名
      Toru Sumi, Yuta Inamura, Yusuke Kameda, Tomokazu Ishikawa, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E100.A 号: 11 ページ: 2351-2354

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.2351

    • NAID

      130006191411

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Machine Learning Approach to Reducing Image Coding Artifacts2017

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Matsuda, Tomokazu Ishikawa, Yusuke Kameda, Susumu Itoh
    • 雑誌名

      Proceedings of 25th European Signal Processing Conference (EUSIPCO-2017)

      巻: - ページ: 1530-1534

    • DOI

      10.23919/eusipco.2017.8081456

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 一般化ガウス関数を用いた確率モデリングによる画像の可逆符号化2020

    • 著者名/発表者名
      山之口 輝、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平、内藤 整
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] SSIMを指標とする符号化歪除去フィルタの設計に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      小川 広大、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平、内藤 整
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 画素毎に生起確率を推定するCNNに基づく画像のエントロピー符号化2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 裕介、長谷川 誠、松田 一朗、伊東 晋
    • 学会等名
      第22回画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 動画像の可逆符号化を目的とした事例探索とその信頼性判定に基づく確率モデリング2019

    • 著者名/発表者名
      根本 倖次、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平、内藤 整
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 指数揃え処理と色信号間予測を用いた浮動小数点形式HDR画像の可逆符号化2019

    • 著者名/発表者名
      鎌滝 雄哉、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] マイクロレンズ領域の分割と統合に基づいたLight Field Cameraデータの可逆予測符号化2019

    • 著者名/発表者名
      中木 寛之、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 適応予測と事例探索を併用した確率モデル最適化に基づく可逆符号化方式のカラー画像へ の拡張2019

    • 著者名/発表者名
      海野 恭平、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、内藤 整
    • 学会等名
      第34回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 非整数画素精度の事例探索と確率モデル最適化に基づく動画像の可逆符号化2019

    • 著者名/発表者名
      根本 倖次、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平
    • 学会等名
      第34回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 画素値の生起確率を近傍情報から推定するDCNNに基づいた画像の算術符号化2019

    • 著者名/発表者名
      亀田 裕介、長谷川 誠、海野 恭平、松田 一朗、伊東 晋
    • 学会等名
      第34回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 事例探索と確率モデルの最適化に基づく静止画像の準可逆符号化2019

    • 著者名/発表者名
      辻 流平、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平、内藤 整
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ヒストグラムが疎な画像の効率的な可逆符号化を目的とする確率モデリングの検討2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 啓朗、亀田 裕介、松田 一朗、伊東 晋、海野 恭平、内藤 整
    • 学会等名
      2019年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 奥行きマップ付きステレオ映像の輝度勾配不変性を用いた画素毎の動き補償予測の基礎検討2019

    • 著者名/発表者名
      山内 晶洋,亀田裕介,松田一朗,伊東晋
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数参照フレームの直積量子化による復号側の動き検出処理の高速実装2019

    • 著者名/発表者名
      藤田 挑, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 事例探索と確率モデルの最適化に基づく静止画像の可逆符号化2018

    • 著者名/発表者名
      辻 流平, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 事例探索と確率モデルの最適化に基づく動画像の可逆符号化2018

    • 著者名/発表者名
      根本 倖次, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 複数参照フレームを用いた事例探索と確率モデルの最適化に基づく動画像の可逆符号化2018

    • 著者名/発表者名
      根本 倖次, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      第33回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2018)・第23回映像メディア処理シンポジウム(IMPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 参照画素値の指数揃えに基づいた浮動小数点形式HDR画像の可逆予測符号化2018

    • 著者名/発表者名
      鎌滝 雄哉, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      第33回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2018)・第23回映像メディア処理シンポジウム(IMPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 適応予測と事例探索を併用した確率モデル最適化に基づく静止画像の可逆符号化2018

    • 著者名/発表者名
      海野 恭平, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋, 内藤 整
    • 学会等名
      第33回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2018)・第23回映像メディア処理シンポジウム(IMPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ビット数の下限に挑む!画像符号化研究の密かな愉しみ2018

    • 著者名/発表者名
      松田 一朗
    • 学会等名
      第33回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2018)・第23回映像メディア処理シンポジウム(IMPS 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非近傍と色信号間の情報を利用した再帰型イントラ予測に基づくカラー画像符号化2018

    • 著者名/発表者名
      丸井 勇基, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 画素毎の動き検出を用いたHEVCの符号化効率改善に関する検討2018

    • 著者名/発表者名
      堀 浩史郎, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 動き境界の検出に基づいた再修正処理によるオプティカルフローの推定精度改善2018

    • 著者名/発表者名
      山路 康平, 亀田 裕介, 松田 一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年映像情報メディア学会冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Lossless Coding of Light Field Camera Data Captured with a Micro-lens Array and a Color Filter2018

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Miyazawa, Yusuke Kameda, Tomokazu Ishikawa, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 学会等名
      The 21st International Workshop on Advanced Image Technology 2018 (IWAIT 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Product Quantization of Reference Frames for Fast Motion Detection at a Decoder Side2018

    • 著者名/発表者名
      Idomu Fujita, Tomokazu Ishikawa, Yusuke Kameda, Ichiro Matsuda, Susumu Itoh
    • 学会等名
      The 21st International Workshop on Advanced Image Technology 2018 (IWAIT 2018)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フレーム間の事例探索に基づいた動画像の可逆符号化2018

    • 著者名/発表者名
      根本倖次, 石川知一, 亀田裕介, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] HEVCのブロック境界を考慮した機械学習によるポストフィルタの検討2018

    • 著者名/発表者名
      八巻裕哉, 石川知一, 亀田裕介, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2018年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 直積量子化を用いたテンプレートマッチングの高速化と動き補償予測への応用2017

    • 著者名/発表者名
      藤田 挑, 石川知一, 亀田裕介, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2017年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 画素毎とブロック毎の動き補償予測を併用したRGB 4:4:4カラー動画像の可逆符号化2017

    • 著者名/発表者名
      山路康平, 安藤諒佑, 亀田裕介, 石川知一, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2017年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 画素毎とブロック毎の動き検出に基づいた両方向予測の検討2017

    • 著者名/発表者名
      堀浩史郎, 亀田裕介, 石川知一, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      2017年映像情報メディア学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] HEVC のブロック分割を考慮した機械学習によるポストフィルタの検討2017

    • 著者名/発表者名
      八巻裕哉, 石川知一, 亀田裕介, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      第32回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 符号化済み領域における画素毎の動き検出処理を利用した動画像の可逆符号化に関する検討2017

    • 著者名/発表者名
      岸 浩志, 亀田裕介, 石川知一, 松田一朗, 伊東 晋
    • 学会等名
      第32回画像符号化シンポジウム(PCSJ 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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