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画像圧縮符号化への機械学習応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K11360
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関千葉工業大学

研究代表者

八島 由幸  千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (60550689)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード画像符号化 / 機械学習 / 深層学習 / ディープラーニング / 画像認識 / フレーム間予測 / 画質推定
研究成果の概要

機械学習と画像圧縮符号化を組み合わせた技術を様々な角度から多面的にアプローチした.DNN(Deep Neural Network)によるフレーム間予測値生成技術,および機械学習によって設計した辞書に基づく新たな画像表現変換技術を提案し,HEVC等の標準方式よりも優れた性能が得られる可能性を示した.また,DNNの中間層出力を用いた画質推定手法を提案し,テクスチャ合成のような新しい圧縮手法の評価に活用できることを示した.さらにDNNの全結合層に対する特異値分解と,畳み込み層に対する適応量子化によって,画像認識精度をほとんど低下させることなくDNNそのものの大幅な情報量削減を可能にした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

「画像圧縮符号化」が基本的には原画忠実性を評価基準とした技術であるのに対し,深層学習に代表される「機械学習による画像処理」は感性的な同一性や自然さに重点を置いた評価基準に基づく処理であることから,2つの技術は互いに相容れないのではないかと考えられ,機械学習を画像通信のキーテクノロジである画像符号化へ応用するアプローチは研究開始当初は本格的に行われていなかった.本研究によって,予測・変換・画質推定・深層学習のモデル圧縮など,画像符号化と機械学習が補い合うことのできる様々な要素の存在が明らかになり,今後の該分野の発展を見据えた指針を示すことができた.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Data Compression for DNN Weighting Coefficients using Layer Adaptive Quantization2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Aogaki, Yoshiyuki Yashima
    • 雑誌名

      Proceedings of SPIE

      巻: vol.11766 ページ: 23-23

    • DOI

      10.1117/12.2590667

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] <b>Multi-Class Dictionary Design Algorithm Based on Iterative Class Update K-SVD for Image Compression</b>2020

    • 著者名/発表者名
      Ji Wang, Yukihiro Bandoh, Atsushi Shimizu, Yoshiyuki Yashima
    • 雑誌名

      IIEEJ Transactions on Image Electronics and Visual Computing

      巻: 8 号: 1 ページ: 44-57

    • DOI

      10.11371/tievciieej.8.1_44

    • NAID

      130008021951

    • ISSN
      2188-1898, 2188-1901, 2188-191X
    • 年月日
      2020-06-15
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] IoT時代に向けた映像符号化研究の動向と新たな展望2019

    • 著者名/発表者名
      八島由幸,高村誠之
    • 雑誌名

      電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン

      巻: 13 号: 1 ページ: 43-52

    • DOI

      10.1587/bplus.13.43

    • NAID

      130007658195

    • ISSN
      2186-0661
    • 年月日
      2019-06-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An efficient entropy coding of sparse coefficients based on sparsity adaptation and atom reordering for image compression2019

    • 著者名/発表者名
      Ji Wang, Yoshiyuki Yashima
    • 雑誌名

      Journal of IIEEJ Transactions on Image Electronics and Visual Computing

      巻: Vol.7 ページ: 128-141

    • NAID

      130008012587

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 深層学習を用いたフレーム間外挿予測とH.265/HEVCへの適用2019

    • 著者名/発表者名
      神保悟,王冀,八島由幸
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D

      巻: Vol.J102-D ページ: 651-654

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Data Compression for DNN Weighting Coefficients using Layer Adaptive Quantization2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Aogaki, Yoshiyuki Yashima
    • 学会等名
      International Workshop on Advanced Imaging Technology (IWAIT) 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DNNの層別重み係数量子化と画像認識精度との関係2020

    • 著者名/発表者名
      青柿亮太,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会/情報処理学会,第19回情報科学技術フォーラム(FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DNN中間層特徴マップを用いた合成テクスチャ画像の画質推定2020

    • 著者名/発表者名
      荒井雅司,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会/情報処理学会,第19回情報科学技術フォーラム(FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] LSTMによるJPEG/HEVCビットストリームの画像認識精度に関する考察2020

    • 著者名/発表者名
      冨田直生,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会/情報処理学会,第19回情報科学技術フォーラム(FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 複数参照フレームからのDNNベース幾何変換行列推定を用いたフレーム間予測2020

    • 著者名/発表者名
      姜思徳,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会/情報処理学会,第19回情報科学技術フォーラム(FIT2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] A Quantization Matrix Design using Total Variation for Sparse Representation-based Image Coding2020

    • 著者名/発表者名
      Ji Wang, Yoshiyuki Yashima
    • 学会等名
      IEEE 9th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CNNに基づく幾何変換行列を用いたアニメーション中割りフレームの自動生成2020

    • 著者名/発表者名
      坂本貴史,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会2020年画像符号化/映像処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Full reference image quality assessment by CNN feature maps and visual saliency2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Iwashima, Ji Wang, Yoshiyuki Yashima
    • 学会等名
      IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 特異値分解と量子化によるDNN全結合層係数の情報圧縮2019

    • 著者名/発表者名
      青柿亮太,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年画像符号化/映像処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] RNN/LSTMを用いたビットストリームからの画像認識精度に関する考察2019

    • 著者名/発表者名
      冨田直生,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年画像符号化/映像処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 深層学習を用いたフレーム間予測における効率的なDNN設計法2019

    • 著者名/発表者名
      姜思徳,八島由幸
    • 学会等名
      電子情報通信学会2019年画像符号化/映像処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Block adaptive CNN/HEVC interframe prediction for video coding2019

    • 著者名/発表者名
      Satoru Jimbo, Ji Wang, Yoshiyuki Yashima
    • 学会等名
      Proc. of SPIE, vol. 11049, International Workshop on Advanced Image Technology (IWAIT) 2019.
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CNN 中間層出力と顕著性マップを用いたフルリファレンス型画質評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩島悠, 神保悟, 王冀, 八島由幸
    • 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] DNNに基づく変換行列を用いたフレーム補間性能の符号化雑音依存特性2018

    • 著者名/発表者名
      神保悟, 王冀, 八島由幸
    • 学会等名
      第17回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Deep learning-based transformation matrix estimation for bidirectional interframe prediction2018

    • 著者名/発表者名
      Satoru Jimbo, Ji Wang, Yoshiyuki Yashima
    • 学会等名
      IEEE Global Conference on Consumer Electronics 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考]

    • URL

      http://www.vpc.net.it-chiba.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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