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稠密光線場処理に基づく超多眼映像の高速かつ高能率な圧縮符号化技術の研究

研究課題

研究課題/領域番号 20H04216
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

児玉 和也  国立情報学研究所, コンテンツ科学研究系, 准教授 (80321579)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワード3次元画像 / 光線 / 多眼 / 圧縮 / 符号化 / 3次元画像
研究開始時の研究の概要

超多眼映像は光線全体を稠密に取得再現し、単なる両眼視を越え同時に多数のユーザに対し様々な視点から対象の観察を可能とする。一方、そのデータ量は著しく膨大で、高能率圧縮による簡便な蓄積や伝送が新たに重要な課題となる。

本研究では、超多眼映像を動的な稠密光線場とみなすことで、撮影対象の3次元分布と良く対応した焦点ボケ画像群を介し、その本質的冗長性をまとめて抽出削減する圧縮方式を確立する。

具体的には、一般的な2次元動き補償等をバラバラに組み合わせる既存の多視点映像符号化と異なり、強く構造化された動的稠密光線場に応じた、焦点ボケ画像群の時系列上での3次元動き補償への統合などを様々に導入していく。

研究成果の概要

代表者らは従来から静的な稠密光線場の焦点ボケ構造を介した高能率符号化を提案しており、本研究では動的な稠密光線場である超多眼映像の圧縮にこれを拡張することを目的とした。具体的には、撮影対象の3次元分布と良く対応した焦点ボケ画像群上で、視差情報全体が統合的に表現可能な奥行き方向も合わせた動き補償を導入する超多眼映像の高能率符号化を提案し、その軽量化や高速実装による実時間伝送まで含め実証的評価を行った。とくに、基盤となる焦点ボケ画像群への変換の最適化やその残差の符号化に関わるフィルタ設計等も包括的に検討し、強く構造化された動的稠密光線場の本質的冗長性をまとめて抽出削減する圧縮方式を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

3次元画像技術は、単にステレオ映像を用いて両眼立体視したり、静的な撮影対象を自由な視点から観察したり、といった実装規模を抑えやすい課題を越え、超多眼化と動画化が並行して進んでいる。実際、「像」ではなく、それを発生させる「光線」そのものを情報として扱い、いわば<完全な光線場>を取得、再現しようとする先端的な視覚環境の構築が、新たに重要な課題となってきた。本研究では、こうした稠密かつ動的な光線情報が有する莫大なデータを、高速、高能率に圧縮する符号化を提案、その簡便な蓄積や伝送を実現した。これにより、当該の高度な視覚環境も柔軟に共有可能となり、本格的な実証段階への展開を拓いた。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 5件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件)

  • [国際共同研究] York University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] York University(カナダ)

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      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] 天津財経大学(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] York University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Efficient graph learning for 4D light field image denoising based on data augmentation using single-view images2024

    • 著者名/発表者名
      Rino Yoshida, Kazuya Kodama, Gene Cheung, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      International Workshop on Advanced Image Technology

      巻: 2024(Poster A) ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Filter Bank for Perfect Reconstruction of Light Field from Its Focal Stack2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Kubota, Daiki Tamura, Asami Ito, Kazuya Kodama
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E106.D 号: 10 ページ: 1650-1660

    • DOI

      10.1587/transinf.2023PCP0006

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2023-10-01
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ミラーアレイを介した多視点撮像系における鏡像群を用いた単眼カメラの位置合わせの検討2023

    • 著者名/発表者名
      前田 峻輔, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 2023(P-1) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 色チャネルごとのグラフ学習に基づく4次元光線情報の雑音抑制2023

    • 著者名/発表者名
      吉田 莉乃, 児玉 和也, チョン ジーン, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 2023(P-2) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Robust extension of light fields with probable 3D distribution based on iterative scene estimation from multi-focus images2023

    • 著者名/発表者名
      Zhen Wang, Lan Huang, Kazuya Kodama
    • 雑誌名

      Signal Processing: Image Communication

      巻: 111(116896) ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.image.2022.116896

    • 関連する報告書
      2022 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] Dense view interpolation of 4D light fields for real-time augmented reality applications2022

    • 著者名/発表者名
      Hidemichi Yoshino, Kazuya Kodama, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      APSIPA Annual Summit and Conference

      巻: 2022 ページ: 1626-1631

    • DOI

      10.23919/apsipaasc55919.2022.9979976

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unrolling Graph Total Variation for Light Field Image Denoising2022

    • 著者名/発表者名
      Rino Yoshida, Kazuya Kodama, Huy Vu, Gene Cheung, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Image Processing

      巻: 2022 ページ: 2162-2166

    • DOI

      10.1109/icip46576.2022.9897244

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 単視点から多視点へのデータ拡張に基づく4 次元光線情報のグラフ学習型雑音抑制の効率化の検討2022

    • 著者名/発表者名
      吉田 莉乃, 児玉 和也, ヴュー フイ, チョン ジーン, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 2022(P-5) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Study on 5-D light field compression using multi-focus images2022

    • 著者名/発表者名
      Shuho Umebayashi, Kazuya Kodama, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      SPIE International Workshop on Advanced Image Technology

      巻: 2022(3B2) ページ: 1-6

    • DOI

      10.1117/12.2625828

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on 4D Light Field Compression Using Multi-focus Images and Reference Views2021

    • 著者名/発表者名
      Shuho Umebayashi, Kazuya Kodama, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Visual Communications and Image Processing

      巻: 2021 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/vcip53242.2021.9675378

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 疎な4次元光線情報の奥行き分布に応じたリアルタイム稠密補間処理の検討2021

    • 著者名/発表者名
      吉野 秀道, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 2021(7-2) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 焦点ぼけ画像群を介する5次元光線情報符号化方式の検討2021

    • 著者名/発表者名
      梅林 秀朋, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 2021(7-1) ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on Light Field Denoising for 3D Consistent Visualization2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Ishihara, Kazuya Kodama, Takayuki Hamamoto
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Image Processing

      巻: 2020 ページ: 2800-2805

    • DOI

      10.1109/icip40778.2020.9191291

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 焦点ぼけ画像群と参照視点画像を用いる4次元光線情報符号化方式の検討2020

    • 著者名/発表者名
      梅林 秀朋, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 11-5 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3次元映像メディアに適した光線空間上の劣化復元における視点間相関と画像内相関の協調の検討2020

    • 著者名/発表者名
      石原 駿佑, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 雑誌名

      3次元画像コンファレンス

      巻: 11-2 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 障害物の透明化に向けた裸眼立体表示系の簡易な構成の検討2024

    • 著者名/発表者名
      渡辺 哲生, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会, D-11A-17, 1-1
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ミラーアレイを介した多視点撮像系における鏡像群を用いた単眼カメラ位置推定の検討2023

    • 著者名/発表者名
      前田 峻輔, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2023), P2-08, 60-61
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 4次元光線情報のグラフ学習型雑雑音抑制における復元パッチ間の加重平均の検討2023

    • 著者名/発表者名
      吉田 莉乃, 児玉 和也, チョン ジーン, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2023), P4-01, 108-109
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] リアルタイム光線伝搬の簡易実装に向けた稠密視点補間の効率化と超多眼出力系への展開2022

    • 著者名/発表者名
      吉野 秀道, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2022), P2-14, 82-83
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 画素単位で重みを調整する忠実項を組み込んだグラフ学習に基づく4 次元光線情報の高精度雑音抑制2022

    • 著者名/発表者名
      吉田 莉乃, 児玉 和也, チョン ジーン, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2022), P1-12, 36-37
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 焦点ぼけ画像群を用いた視点補間に基づく 4 次元光線情報の圧縮符号化2022

    • 著者名/発表者名
      梅林 秀朋, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会, 信学技報, IE2021-28, 121(346), 5-8
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 疎な4次元光線情報の奥行き分布に応じた稠密補間処理の効率化2022

    • 著者名/発表者名
      吉野 秀道, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会, 信学技報, IE2021-27, 121(346), 1-4
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] グラフ学習に基づく光線空間上の雑音除去の検討2021

    • 著者名/発表者名
      吉田 莉乃, 児玉 和也, ヴュー フイ, チョン ジーン, 浜本 隆之
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会, 信学技報, IE2021-21, 121(269), 13-18
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 焦点ぼけ画像群を介する5 次元光線情報圧縮における参照視点映像を用いた高品質化2021

    • 著者名/発表者名
      梅林 秀朋, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2021), 113-114
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 疎な4 次元光線情報の奥行き分布に応じた稠密補間処理の効率化の検討2021

    • 著者名/発表者名
      吉野 秀道, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム(PCSJ/IMPS 2021), 69-70
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 画像情報処理から光線情報処理へと展開する視覚メディア技術 ~ コロナ禍の中で、コロナ禍を超えて ~2021

    • 著者名/発表者名
      児玉 和也
    • 学会等名
      電子情報通信学会 画像工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 焦点ぼけ画像群と参照視点画像を用いる4次元光線情報圧縮における残差符号化の検討2020

    • 著者名/発表者名
      梅林 秀朋, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 3次元映像メディアに適した光線空間上での劣化復元における視点間相関と画像内相関の協調2020

    • 著者名/発表者名
      石原 駿佑, 児玉 和也, 浜本 隆之
    • 学会等名
      画像符号化/映像メディア処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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