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情報リークを用いた深層学習の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 21K11971
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
研究機関名城大学

研究代表者

堀田 一弘  名城大学, 理工学部, 教授 (40345426)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード深層学習 / 情報リーク / Feedback / セグメンテーション / Transformer / GAN / マルチタスク / フィードバック / 画像認識
研究開始時の研究の概要

本申請研究では、現在の深層学習では利用されていないが、脳内で有効活用されている情報のフィードバックに着目し、フィードバックを他の深層学習器間に一般化した「情報リーク」を用いて学習の効率化や識別精度の向上を図る。具体的には、異なる入力、構造、役割の深層学習器からの情報リークや相互に情報リークを行う方法を研究し、情報リークを用いた新しい認識法を確立する。

研究成果の概要

情報をリークをすることにより深層学習を用いた画像認識の精度を改善させるという新しい考え方を提案し、様々な画像データセットを用いた評価実験によりその有効性を示した。画像内の全ての画素を識別するという画像認識の中でも難しい部類の問題であるセマンティックセグメンテーションに対して情報リークを用いた様々な手法を適用した。細胞生物学などの分野でもセマンティックセグメンテーションは需要が多いため、細胞画像でも有効であることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

1つのネットワーク内もしくは他のネットワークから情報をリークすることにより深層学習の精度を改善させるという世界的にも新しい考え方を提案し、様々な画像データセットを用いた評価実験によりその有効性を示した。新しい方向性を打ち出し、有効性を示すことができたので、学術的な意義は大きいと考えられる。また、細胞生物学などの他の分野の画像も利用しているので、異分野への貢献もできた。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 15件)

  • [雑誌論文] Cell Image Segmentation by Using Feedback and Convolutional LSTM2021

    • 著者名/発表者名
      E.Shibuya and K.Hotta
    • 雑誌名

      The Visual Computer

      巻: None 号: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1007/s00371-021-02221-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Improvement of TransUNet UsingWord Patches Created From Different Dataset2024

    • 著者名/発表者名
      A.Takama and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Pattern Recognition Applications and Methods (ICPRAM2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Margin Contrastive Learning with Learnable-Vector for Continual Learning2023

    • 著者名/発表者名
      K.Nagata and K.Hotta
    • 学会等名
      ICCV Workshop on Visual Continual Learning
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] One-shot and Partially-Supervised Cell Image Segmentation Using Small Visual Prompt2023

    • 著者名/発表者名
      S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      CVPR Workshop on Computer Vision for Microscopy Image Analysis (CVMI2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shuffle Mixing: An Efficient Alternative to Self Attention2023

    • 著者名/発表者名
      R.Furukawa and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISAPP2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Vision Transformer Using Word Patches2023

    • 著者名/発表者名
      A.Takama, S.Kato, S.Kamiya, and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISAPP2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semantic Segmentation by Semi-Supervised Learning Using Time Series Constraint2023

    • 著者名/発表者名
      T.Mano, S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISAPP2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Class-wise Knowledge Distillation for Lightweight Segmentation Model2023

    • 著者名/発表者名
      R.Ikedo, K.Nagata, and K.Hotta
    • 学会等名
      16th International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing (BIOSIGNALS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己蒸留を用いたOnline Class-Incremental Learningの精度向上2023

    • 著者名/発表者名
      永田耕太郎, 堀田一弘
    • 学会等名
      DIA2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 特徴量の分布に着目した汎用的な細胞画像のセグメンテーションのためのマルチドメイン学習2023

    • 著者名/発表者名
      土井田啓輔, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] オンライン継続学習のための学習可能ベクトルを用いた対照学習2023

    • 著者名/発表者名
      永田耕太郎, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Word Patchesを用いたTransUNetの精度向上2023

    • 著者名/発表者名
      髙間斐斗, 神谷聡, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Enhancing Ensemble Learning Networks2023

    • 著者名/発表者名
      古川諒一, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 未来方向と過去方向のオプティカルフローを用いた半教師あり学習によるセマンティックセグメンテーション2023

    • 著者名/発表者名
      真野嵩大, 神谷聡, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] セマンティックセグメンテーションにおけるAxial-Attentionによる自己知識蒸留2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木孝輔, 堀田一弘
    • 学会等名
      MIRU2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Shuffle Mixing: An Efficient Alternative to Self Attention2023

    • 著者名/発表者名
      R.Furukawa and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement of Vision Transformer Using Word Patches2023

    • 著者名/発表者名
      A.Takama, S.Kato, S.Kamiya, and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semantic Segmentation by Semi-Supervised Learning Using Time Series Constraint2023

    • 著者名/発表者名
      T.Mano, S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      18th International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Class-wise Knowledge Distillation for Lightweight Segmentation Model2023

    • 著者名/発表者名
      R.Ikedo, K.Nagata, and K.Hotta
    • 学会等名
      16th International Conference on Bio-inspired Systems and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LOCAL EMBEDDING FOR AXIAL ATTENTION2023

    • 著者名/発表者名
      R.Furukawa and K.Hotta
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Image Processing
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting Human Behavior Using 3D Loop ResNet2023

    • 著者名/発表者名
      Y.Kakamu and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Pattern Recognition
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shuffle Mixing:自己注意の効率的な代替手法2022

    • 著者名/発表者名
      古川諒一,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 時系列の制約を用いた半教師学習によるセマンティックセグメンテーション2022

    • 著者名/発表者名
      真野嵩大,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Object Queriesを用いたVision Transformer の精度向上2022

    • 著者名/発表者名
      髙間斐斗,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 対照学習を用いた継続学習における破滅的忘却の軽減と学習の強化2022

    • 著者名/発表者名
      永田耕太郎,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己蒸留によるセマンティックセグメンテーションの精度向上2022

    • 著者名/発表者名
      安藤 嵩将,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 注意機構を用いた自己蒸留によるセマンティックセグメンテーション2022

    • 著者名/発表者名
      池戸僚汰,永田耕太郎,堀田一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Axial Attention のための局所埋め込み2022

    • 著者名/発表者名
      古川諒一,堀田一弘
    • 学会等名
      画像センシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Fusion of Different Features by Cross Cooperative Learning for Semantic Segmentation2022

    • 著者名/発表者名
      R.Ikedo and K.Hotta
    • 学会等名
      International Joint Conference on Computer Vision, Imaging and Computer Graphics Theory and Applications (VISAPP2022)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Localized Feature Aggregation Module for Semantic Segmentation2021

    • 著者名/発表者名
      R.Furukawa and K.Hotta
    • 学会等名
      IEEE International Conference on System, Man and Cybernetics
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bottleneck構造による3D Loop ResNetを用いた人間の行動予測2021

    • 著者名/発表者名
      各務嘉記,堀田 一弘
    • 学会等名
      電気・電子・情報関係学会 東海支部連合大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Semantic Segmentationのための局所的特徴集約モジュール2021

    • 著者名/発表者名
      古川諒一,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 3D Loop ResNetを用いた人間の行動予測2021

    • 著者名/発表者名
      各務嘉記,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] セマンティックセグメンテーションモデルの軽量化のためのクラス単位知識蒸留2021

    • 著者名/発表者名
      池戸僚汰,堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Adversarial Mutual Leakage Networkによるセマンティックセグメンテーション2021

    • 著者名/発表者名
      津田大輝, 堀田 一弘
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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