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網膜情報処理による画像の可逆階調圧縮手法の創成

研究課題

研究課題/領域番号 21K12052
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61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関中京大学

研究代表者

青森 久  中京大学, 工学部, 教授 (20453607)

研究分担者 大竹 敢  玉川大学, 工学部, 教授 (20296883)
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
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード可逆階調圧縮 / 時空間分割 / 2層のSD-CNN / Swin Transformer / ビット深度拡張 / 可逆パルス伝送 / バイナリデータ伝送 / 可逆画像伝送 / セルラーニューラルネットワーク / レートコーディング / Predictive Filter Flow / 周波数に基づくロス関数 / 2次元可視光通信
研究開始時の研究の概要

一般に画像の減色(階調圧縮,量子化) は非可逆圧縮であり, 減色された画像から原画像を完全に再現する手法は現在のところ存在しない. 本研究では, シグマデルタ型セルラーニューラルネットワーク(SD-CNN) による可逆階調圧縮に基づく新しい画像圧縮手法を創成する.網膜情報処理に基づく提案手法により,従来の階調圧縮手法とは異なる新たな圧縮方式への道を拓き,画像情報の2次元パルス化による圧縮伝送を模索する.

研究成果の概要

本研究課題では,生体の網膜において外界の映像情報を生体パルスに変換する過程に着想を得たSD-CNNを用いて入力データをバイナリデータ列に分解し,それを多段ディジタル積分器により積分することで,入力データを劣化させることなく復元する手法を開発した.また,低階調画像から原画像レベルの品質の画像を効率的に復元する高精度なビット深度拡張技術を実現した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義として,生体の網膜における情報処理を応用することで,画像を含む様々なデータを可逆復元できることを明らかにした点が挙げられる.また,階調圧縮のみならず,海中など狭帯域の通信環境に適合するデータ伝送方式への応用が可能である点に社会的意義がある.

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

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件)

  • [雑誌論文] Swin Transformer based Network with Residual Channel Attention for Bit-Depth Expansion2024

    • 著者名/発表者名
      Ai Tsuchihashi, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Image sequence decomposition via sigma-delta cellular neural network having coupled cells2023

    • 著者名/発表者名
      Nakashima Fumitoshi、Iriyama Taishi、Otake Tsuyoshi、Aomori Hisashi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 14 号: 2 ページ: 254-266

    • DOI

      10.1587/nolta.14.254

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Filter-Flow-Based Bit-Depth Expansion2022

    • 著者名/発表者名
      Arai Daiki、Iriyama Taishi、Sato Masatoshi、Aomori Hisashi、Otake Tsuyoshi
    • 雑誌名

      信号処理

      巻: 26 号: 4 ページ: 115-118

    • DOI

      10.2299/jsp.26.115

    • ISSN
      1342-6230, 1880-1013
    • 年月日
      2022-07-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Progressive image transmission based on image spatio-temporal decomposition by sigma-delta cellular neural network2022

    • 著者名/発表者名
      Aomori Hisashi、Mizutani Ryohei、Toda Hideharu、Otake Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 13 号: 2 ページ: 264-270

    • DOI

      10.1587/nolta.13.264

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Predictive Filter Flow Network for Universal Demosaicking2021

    • 著者名/発表者名
      Arai Daiki、Iriyama Taishi、Sato Masatoshi、Aomori Hisashi、Otake Tsuyoshi
    • 雑誌名

      信号処理

      巻: 25 号: 6 ページ: 257-261

    • DOI

      10.2299/jsp.25.257

    • NAID

      130008110094

    • ISSN
      1342-6230, 1880-1013
    • 年月日
      2021-11-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep Demosaicking with Luminance and Chrominance Estimations2021

    • 著者名/発表者名
      Iriyama Taishi、Sato Masatoshi、Aomori Hisashi、Otake Tsuyoshi
    • 雑誌名

      信号処理

      巻: 25 号: 6 ページ: 263-268

    • DOI

      10.2299/jsp.25.263

    • NAID

      130008110092

    • ISSN
      1342-6230, 1880-1013
    • 年月日
      2021-11-01
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deep demosaicking considering inter-channel correlation and self-similarity2021

    • 著者名/発表者名
      Iriyama Taishi、Sato Masatoshi、Aomori Hisashi、Otake Tsuyoshi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 12 号: 3 ページ: 453-463

    • DOI

      10.1587/nolta.12.453

    • NAID

      130008060817

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Ai Tsuchihashi, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake2024

    • 著者名/発表者名
      Bit-Depth Expansion via Swin Transformer with Channel Attention Layers
    • 学会等名
      2024 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2024)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Swin Transformer Based Bit Depth Expansion2023

    • 著者名/発表者名
      Ai Tsuchihashi, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      Proc. 2023 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結合セルを持つSD-CNNを用いた汎用データのパルス伝送方式に関する一検討2023

    • 著者名/発表者名
      小阿瀬 功記, 柴田 諒一, 戸田 英治, 入山 太嗣, 大竹 敢, 青森 久,
    • 学会等名
      電子情報通信学会 非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Bit Depth Expansion Network Considering Layer Attention2023

    • 著者名/発表者名
      Noriya Kondoh, Daiki Arai, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications 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] Color Image Demosaicking via SwinIR2023

    • 著者名/発表者名
      Ai Tsuchihashi, Daiki Arai, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications 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] Bit-Depth limited Demosaicking using Predictive Filter Flow2023

    • 著者名/発表者名
      Daiki Arai, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      2023 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications 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] Bit-Depth Enhancement with Frequency Domain-Based Loss Function2022

    • 著者名/発表者名
      Taishi Iriyama, Hisashi Aomori, Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      Proc. 2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Progressive Image Transmission by Sigma-Delta Cellular Neural Network Having Coupled Cells2022

    • 著者名/発表者名
      F. Nakashima, T. Iriyama, T. Otake and H. Aomori
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hierarchical Lossless Compression Method for Color Images Using CNN Predictors2022

    • 著者名/発表者名
      H. Toda, H. Aomori, T. Otake, I. Matsuda and S. Itoh
    • 学会等名
      2022 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bit-Depth Enhancement via Predictive Filter Flow2021

    • 著者名/発表者名
      Daiki Arai, Taishi Iriyama, Masatoshi Sato, Hisashi Aomori, and Tsuyoshi Otake
    • 学会等名
      International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing, NCSP
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] High Fidelity Image Coding by Sigma-Delta Cellular Neural Network2021

    • 著者名/発表者名
      Hideharu Toda, Ryohei Mizutani, Tsuyoshi Otake, and Hisashi Aomori
    • 学会等名
      The 2021 Nonlinear Science Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconstruction-Based Super-Resolution using Cellular Neural Networks Predictors Controlled by Edge Orientation2021

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Itano, Ryuya Ukai, Tsuyoshi Otake, and Hisashi Aomori
    • 学会等名
      The 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hierarchical lossless compression method for digital pathology using CNN predictors2021

    • 著者名/発表者名
      R. Nakazawa, Y. Kawai, T. Otake, H. Aomori
    • 学会等名
      The 53rd ISCIE International Symposium on Stochastic Systems Theory and Its Applications
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シグマデルタセルラーニューラルネットワークによる減色に基づく画像圧縮手法の一検討2021

    • 著者名/発表者名
      中嶋 文俊, 伊藤 有香, 水野 愛唯, 水谷 涼平, 藤田 実沙, 大竹 敢, 青森 久
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 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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