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スパースグラフ・ニューラルネットワークによる画像認識および応用

研究課題

研究課題/領域番号 18K11380
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

鎌田 清一郎  早稲田大学, 理工学術院(情報生産システム研究科・センター), 教授 (00204602)

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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードグラフニューラルネットワーク / 画像認識 / スパースグラフ表現 / 顔認識 / ニューラルネットワーク / ヒューマンエラー / 調剤過誤防止 / 薬学リスクマネジメント / スパースグラフ / 物体認識 / ヒアリハット / スペクトルフィルタ / 眼底画像識別 / 病変部位相関グラフ / 顔画像認識 / スパース表現 / 深層学習 / 畳込ニューラルネットワーク / 薬剤画像識別 / マシンビジョン
研究成果の概要

近年、ニューラルネットワークの一般化としてグラフNN(GNN)が活発に研究されている。本研究では深層CNNとほぼ同等の認識性能を有するスパースグラフ表現によるGNN(SGNN)を検討した。これは画像より得られた局所特徴を有するスパースグラフを構築し、コンパクトなGNN構造により認識を行うものである。またどのようなスパースグラフが高い認識性能を有するかを検討し、そのスパース条件を明らかにした。さらに現在社会問題となっている調剤過誤を防止するため、これまで研究開発している画像認識による薬剤監査システムに適用して当該社会問題の解決を図り、ヒヤリハット件数の減少につなげることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

画像認識において、スパースグラフ表現によるGNNの内部構造を解析しながら、グラフスパース化などによる高度化を図り、認識能力向上の可能性を探求した。スパースグラフ表現は、以前から注目されている方法論であり、グラフ特徴抽出の一概念である。顔認識による比較評価実験の結果、SGNNによる画像認識手法は、深層CNNのCosFaceとほぼ同等の性能を有することがわかった。また薬剤監査システムの有効性について検討し、薬剤監査システムの評価(フィールドテスト)の結果、調剤過誤のヒヤリハットが数分の一に減らせることが確認でき、社会的問題解決に役立つことが検証できた。

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

    (37件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (25件) (うち国際共著 2件、 査読あり 25件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] ダラム大学(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Durham University(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ダラム大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Generic Sparse Graph Based Convolutional Networks for Face Recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Renjie、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Image Processing

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformer and Node-Compressed DNN Based Dual-Path System for Manipulated Face Detection2021

    • 著者名/発表者名
      Luo Zengbo、Kamata Sei-ichiro、Sun Zitang
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Image Processing

      巻: -

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semantic Segmentation Refinement Using Entropy and Boundary-guided Monte Carlo Sampling and Directed Regional Search2021

    • 著者名/発表者名
      Sun Zitang、Kamata Sei-Ichiro、Wang Ruojing
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Pattern Recognition

      巻: 25 ページ: 3931-3938

    • DOI

      10.1109/icpr48806.2021.9413099

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skin Lesion Classification Using Weakly-supervised Fine-grained Method2021

    • 著者名/発表者名
      Xue Xi、Kamata Sei-ichiro、Luo Daming
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Pattern Recognition

      巻: 25 ページ: 9083-9090

    • DOI

      10.1109/icpr48806.2021.9412042

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An efficient computational algorithm for Hausdorff distance based on points-ruling-out and systematic random sampling2021

    • 著者名/発表者名
      Ryu Jegoon、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Pattern Recognition

      巻: 114 ページ: 107857-107857

    • DOI

      10.1016/j.patcog.2021.107857

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extending Compressive Bilateral Filtering For Arbitrary Range Kernel2020

    • 著者名/発表者名
      Sumiya Yuto、Fukushima Norishige、Sugimoto Kenjiro、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Image Processing

      巻: 27 ページ: 1018-1022

    • DOI

      10.1109/icip40778.2020.9191123

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diabetic retinopathy grading based on Lesion correlation graph2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Daming、Kamata Sei-Ichiro
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Imaging, Vision and Pattern Recognition

      巻: 4 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icievicivpr48672.2020.9306664

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Second-Order Estimation Based Attention Network for Metric Learning2020

    • 著者名/発表者名
      Sun Zeyu、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc. IEEE Int. Conf. Imaging, Vision and Pattern Recognition

      巻: 4 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1109/icievicivpr48672.2020.9306560

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diabetic retinopathy grading based on Lesion correlation graph2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Daming, Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Imaging, Vision and Pattern Recognition

      巻: 4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Ranking Based Attention Approach for Visual Tracking2019

    • 著者名/発表者名
      Peng Shenhui、Kamata Sei-ichiro、Breckon Toby P.
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Image Processing

      巻: 26 ページ: 3073-3077

    • DOI

      10.1109/icip.2019.8803358

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Classification of Structural MRI Images in Adhd Using 3D Fractal Dimension Complexity Map2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Tianyi、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Image Processing

      巻: 26 ページ: 215-219

    • DOI

      10.1109/icip.2019.8802930

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 200 FPS Constant-Time Bilateral Filter Using SVD and Tiling Strategy2019

    • 著者名/発表者名
      Sugimotoy Kenjiro、Fukushimazy Norishige、Kamatay Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Image Processing

      巻: 26 ページ: 190-194

    • DOI

      10.1109/icip.2019.8802927

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge-guided Hierarchically Nested Network for Real-time Semantic Segmentation2019

    • 著者名/発表者名
      Li Yuqi、Kamata Sei-Ichiro、Liu Haoran
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Signal and Image Processing Applications

      巻: 6 ページ: 296-301

    • DOI

      10.1109/icsipa45851.2019.8977788

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid Featured based Pyramid Structured CNN for Texture Classification2019

    • 著者名/発表者名
      Liu Haoran、Kamata Sei-Ichiro、Li Yuqi
    • 雑誌名

      Proc.IEEE International Conference on Signal and Image Processing Applications

      巻: 6 ページ: 170-175

    • DOI

      10.1109/icsipa45851.2019.8977773

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Video Super-Resolution Using Wave-Shape Network2019

    • 著者名/発表者名
      Wu Yanan、Kamata Sei-ichiro
    • 雑誌名

      Proc.International Conference on Video and Image Processing

      巻: 3 ページ: 132-136

    • DOI

      10.1145/3376067.3376079

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fundus Image Classification for Diabetic Retinopathy Using Disease Severity Grading2019

    • 著者名/発表者名
      Aiki SAKAGUCHI and Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      ACM Prooceedings of 9th International Conference on Biomedical Engineering and Technology (ICBET 2019)

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] PCA based Guided Bilateral Filter for Medical Color Images2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki KAGE, Kenjiro SUGIMOTO and Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      ACM Proceedings of 9th International Conference on Biomedical Engineering and Technology (ICBET 2019)

      巻: 1 ページ: 1-6

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparse Graph Based Deep Learning Networks for Face Recognition2018

    • 著者名/発表者名
      Renjie WU, Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E101.D 号: 9 ページ: 2209-2219

    • DOI

      10.1587/transinf.2017PCP0012

    • NAID

      130007479641

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2018-09-01
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Character Recognition in Japanese Historical Documents via Adaptive Multi-Region Model2018

    • 著者名/発表者名
      Yueyu Wang, Sei-ichiro Kamata
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)

      巻: 1 ページ: 404-409

    • DOI

      10.1109/iciev.2018.8640960

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep Neural Networks with Mixture of Experts Layers for Complex Event Recognition from Images2018

    • 著者名/発表者名
      Mingyao Li, Sei-ichiro Kamata
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)

      巻: 1 ページ: 410-415

    • DOI

      10.1109/iciev.2018.8641027

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deep Metric Learning with Online Hard and Soft Selection for Person Re-identification2018

    • 著者名/発表者名
      Mingyang Yu, Sei-ichiro Kamata
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)

      巻: 1 ページ: 426-431

    • DOI

      10.1109/iciev.2018.8641037

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nuclei Segmentation of Cervical Cell Images based on Intermediate Segment Qualifier2018

    • 著者名/発表者名
      Rui WANG, Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of International Conference on Pattern Recognition (ICPR2018)

      巻: 1 ページ: 3941-3946

    • DOI

      10.1109/icpr.2018.8546215

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Infrared Image Colorization Using a S-Shape Network2018

    • 著者名/発表者名
      Ziyue DONG, Sei-ichiro KAMATA and Toby BRECKON
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of International Conference on Image Processing

      巻: 1 ページ: 2242-2246

    • DOI

      10.1109/icip.2018.8451230

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] K3-Sparse Graph Convolutional Networks for Face Recognition2018

    • 著者名/発表者名
      Renjie WU, Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of 2018 15th International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision

      巻: 1 ページ: 174-179

    • DOI

      10.1109/icarcv.2018.8581214

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GPU-friendly Approximate Bilateral Filter for 3D Volume Data2018

    • 著者名/発表者名
      Koichi YANO, Kenjiro SUGIMOTO, Sei-ichiro KAMATA
    • 雑誌名

      IEEE Proceedings of 2018 Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)

      巻: 1 ページ: 2054-2058

    • DOI

      10.23919/apsipa.2018.8659773

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 複素スティーラブルピラミッドの位相抽出の効率化による高速な motion magnification2020

    • 著者名/発表者名
      杉本 憲治郎
    • 学会等名
      第35回信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Optimization of Sliding-DCT Based Gaussian Filtering for Hardware Accelerator2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Otsuka
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Visual Communications and Image Processing
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Constant-Time Gaussian Filtering for Acceleration of Structure Similarity2020

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro SASAKI
    • 学会等名
      International Conference on Image Processing and Robotics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] スライディング変換を用いた定数時間ガボールフィルタ2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 憲治郎
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウシアンの周辺化を用いた非等方ガウシアンフィルタのカーネル分解2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 憲治郎
    • 学会等名
      信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Hybrid Connection Network for Semantic Segmentation2018

    • 著者名/発表者名
      Xiao LIANG and Sei-ichiro KAMATA
    • 学会等名
      10th International Conference on Digital Image Processing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GPU 処理に適した三次元画像の高速近似バイラテラルフィルタ2018

    • 著者名/発表者名
      矢野光一,杉本憲治郎,鎌田清一郎
    • 学会等名
      第24回画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Forgery Image Detection via Mask Filter Banks based CNN2018

    • 著者名/発表者名
      Luyue WANG and Sei-ichiro KAMATA
    • 学会等名
      11th International Conference on Graphics and Image Processing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Densely Connected AutoEncoders for Image Compression2018

    • 著者名/発表者名
      Zebang SONG and Sei-ichiro KAMATA
    • 学会等名
      2nd International Conference on Image and Graphics Processing
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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