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圧縮型ロバスト動的モード分解に基づく動画像成分分離とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K17767
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分61010:知覚情報処理関連
研究機関北九州市立大学

研究代表者

松岡 諒  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (40780391)

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
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード動的モード分解 / スパースコーディング / 動画像復元 / 凸最適化 / DMD / ハイパースペクトル画像
研究開始時の研究の概要

本研究課題では, 背景の動きや不要な映り込みに頑健な動画像成分分離技術の開発を目的とし, 圧縮センシングやスパースモデリング技術を動的モード分解法に高度に融合した超高効率な前景/背景分離アルゴリズムを確立する. また, 提案アルゴリズムを多様なシーンに適用し, その復元精度を定性的/定量的に評価し提案技術の有効性と性能限界について明らかにする. さらに, 実応用に向けて, 圧縮センシング理論に基づく計算効率の向上, 物体認識や動作予測への応用を検討する.

研究成果の概要

ディジタルカメラの高性能化やAI技術の発展により、監視・車載カメラで撮影した画像から人や車などのオブジェクトを認識する技術が急速に進化している。既存手法では、背景を静止成分とし、動きのある成分を大まかに前景として分離する。しかし、撮影視点はしばしば動き、人や車など動きの異なる被写体に加え、雨や雪の軌跡がノイズとして混入することがある。
本研究では、動的モード分解、スパースモデリング、圧縮センシング技術を融合し、背景の動きに頑健で高次元データを高効率に処理できる動画像成分分離アルゴリズムを提案した。さらに、ハイパースペクトル画像などの超高次元データへの応用も検討した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の主要な成果は、既存の動画像成分分離技術に比べてノイズなどによる劣化にロバストな手法であるため、動画像の物体認識や動き予測の精度改善に貢献し、監視カメラ技術などの応用領域における飛躍的な技術発展が期待できる。さらに、動画像やその解析が重要な役割を果たす産業・サイエンス・工学の諸分野に大きく貢献するものである。また、ノイズなどによる劣化の観点から実現が困難であった画期的な動画像処理応用を切り開き、医療・農業・産業などの広範な分野に大きなインパクトを与えるものであると考えられる。

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

    (16件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Optimizing Dynamic Mode Decomposition for Video Denoising via Plug-and-Play Alternating Direction Method of Multipliers2024

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hyoga、Anami Shunki、Matsuoka Ryo
    • 雑誌名

      Signals

      巻: 5 号: 2 ページ: 202-215

    • DOI

      10.3390/signals5020011

    • 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] Beyond Staircasing Effect: Robust Image Smoothing via ?0 Gradient Minimization and Novel Gradient Constraints2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Ryo、Okuda Masahiro
    • 雑誌名

      Signals

      巻: 4 号: 4 ページ: 669-686

    • DOI

      10.3390/signals4040037

    • 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] Weighted median based multiple exposure blending for rain streak removal2022

    • 著者名/発表者名
      Mishima Mio、Matsuoka Ryo
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE 11th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)

      巻: - ページ: 732-733

    • DOI

      10.1109/gcce56475.2022.10014341

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reflection Removal Using Multiple Polarized Images with Different Exposure Times2022

    • 著者名/発表者名
      Takuma Aizu, Ryo Matsuoka
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 30th European Signal Processing Conference (EUSIPCO)

      巻: - ページ: 498-502

    • DOI

      10.23919/eusipco55093.2022.9909712

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Study on JPEG Artifact Removal by Four-Directional Difference-based ?<sub>0,1</sub> norm Regularization2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Iori、Matsuoka Ryo
    • 雑誌名

      Proceedings of 2022 IEEE 11th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)

      巻: - ページ: 724-725

    • DOI

      10.1109/gcce56475.2022.10014200

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 局所テンソル核ノルムに基づくハイパースペクトルパンシャープニングに関する検討2024

    • 著者名/発表者名
      岡﨑圭哉, 松岡諒
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] JPEG Artifact Removal for Hyperspectral Images Based on Spatial-Spectral Regularization2023

    • 著者名/発表者名
      Ryunosuke Eguchi, Iori Kobayashi, Shunsuke Ono, Ryo Matsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association, Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Hyperspectral Anomaly Detection based on Local-Tensor-Nuclear-Norm2023

    • 著者名/発表者名
      Mio Mishima, Iori Kobayashi, Ryo Matsuoka
    • 学会等名
      IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多重露光偏光画像を用いたガラス面の映り込み除去2022

    • 著者名/発表者名
      會津巧真, 松岡諒
    • 学会等名
      電子情報通信学会 SIP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] テンソルロバストPCAを用いたノイズに頑健なハイパースペクトル画像の異常検知2022

    • 著者名/発表者名
      小林伊織, 枝光皓太郎, 松岡諒
    • 学会等名
      電子情報通信学会 SIP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] Noise Removal for Dynamic Mode Decomposition Based on Plug-and-Play ADMM2021

    • 著者名/発表者名
      Shunki Anami, Ryo Matsuoka
    • 学会等名
      Asia-Pacific Signal and Information Processing Association, Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] PnP-ADMMに基づく動的モード分解のためのノイズ除去に関する考察2021

    • 著者名/発表者名
      穴見駿樹, 松岡諒
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 研究者HP

    • URL

      https://sites.google.com/site/phdmatsuokadx/home

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 所属機関が作成した研究者紹介ページ

    • URL

      https://www.kitakyu-u.ac.jp/env/faculty/d-media/introduction/ryo-matsuoka.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 研究者HP

    • URL

      https://sites.google.com/site/phdmatsuokadx

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 業績紹介HP

    • URL

      https://sites.google.com/site/phdmatsuokadx/achievements

    • 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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