密パッチ上の確率モデルによる局所構造をとらえたロバストな多次元信号処理

• 研究課題/領域番号: 23700281
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 大阪大学 (2012-2013); 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (2011)
• 研究代表者: 兼村 厚範 大阪大学, 産業科学研究所, 特任研究員(常勤) (50580297)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 統計的信号処理 / 確率的情報処理 / 機械学習 / 統計学 / 画像処理 / 画像信号処理 / 脳磁図 / 確率論

研究概要

本研究の目的は，密パッチ上の確率モデルを使用する統計推定による新規な多次元信号処理法を提案することである．密パッチとは， ボクセルパッチ(近傍ボクセル集合)を互いに1ボクセルずつ重ねて敷き詰めたものを意味する．各パッチ内の統計量がランダム変動に対してロバストであり，かつ脳画像の局所構造をよく捉えることができるという利点を活用することで，位置ごとに異なる柔軟な正則化を実現できる．密パッチ情報に基づく3次元信号処理法の実現は，BMI工学や神経科学などへの発展可能性を持つ．本研究では，脳信号の処理およびデコーディング応用と，画像信号処理への応用を行った．

研究成果

• [雑誌論文] Decoding spatial attention by using cortical currents estimated from electroencephalography with near-infrared spectroscopy prior information (2014)
  • 著者名/発表者名: Morioka, H., Kanemura, A., Morimoto, S., Yoshioka, T., Oba, S., Kawanabe, M., and Ishii, S.
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 90 ページ: 128-139
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2013.12.035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Decoding of spatial attention by using cortical currents estimated from near-infrared spectroscopy prior (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Morioka, A. Kanemura, S. Morimoto, T. Yoshioka, S. Oba, M. Kawanabe, and S. Ishii
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 90 ページ: 128-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] A waypoint-based framework in brain-controlled smart house environments: Brain interfaces, domotics, and robotics integration (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, Y. Morales, M. Kawanabe, H. Morioka, N. Kallakuri, T. Ikeda, T. Miyashita, N. Hagita, and S. Ishii
  • 雑誌名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS) 巻: - ページ: 865-970
  • DOI: 10.1109/iros.2013.6696452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finding structured dictionary representation by network-flow optimization (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, J. Yuan, and Y. Kawahara
  • 雑誌名: Proc. Workshop on Data Discretization and Segmentation for Knowledge Discovery (DDS) ページ: 9-13
  • URL: https://sites.google.com/site/dds13workshop/list-of-accepted-papers
  • 査読あり
• [雑誌論文] 聴覚注意を用いたブレインマシンインタフェースに関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石堂なつみ,小川剛史,森本智志,兼村厚範,丸山雅紀,川鍋一晃,石井信,猿渡洋,中村哲,鹿野清宏
  • 雑誌名: 信学技術報 EA 巻: vol.113,no.134 ページ: 51-56
  • URL: http://www.ieice.org/ken/paper/20130718RBFn/
• [雑誌論文] A State-Space Modeling Approach for Localization of Focal Current Sources From MEG (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fukushima, Okito Yamashita, Atsunori Kanemura, Shin Ishii, Mitsuo Kawato, Masa-aki Sato
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Biomedical Engineering 巻: (印刷中) 号: 6 ページ: 1561-1571
  • DOI: 10.1109/tbme.2012.2189713
  • 査読あり
• [雑誌論文] A state-space modeling approach for localization of focal current sources from MEG (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Fukushima, O. Yamashita, A. Kanemura, S. Ishii, M. Kawato, & M. Sato
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Biomedical Engineering 巻: In Press
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率システムの立場からの画像情報処理技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一,兼村厚範,石井信
  • 雑誌名: システム/制御/情報 巻: vol.55,no.12 ページ: 532-538
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/11000879925
• [雑誌論文] 確率システムの立場からの画像情報処理技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 前田新一、兼村厚範、石井信
  • 雑誌名: システム制御情報学会誌 システム/制御/情報 巻: 55
  • 査読あり
• [学会発表] A waypoint-based framework in brain-controlled smart house environments : Brain interfaces, domotics, and robotics integration (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, Y. Morales, M. Kawanabe, H. Morioka, N. Kallakuri, T. Ikeda, T. Miyashita, N. Hagita, and S. Ishii
  • 学会等名: IEEE/RSJ Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS), MoBT9.4
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-11-04
• [学会発表] Finding structured dictionary representation by network-flow optimization (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, J. Yuan, and Y. Kawahara
  • 学会等名: Workshop on Data Discretization and Segmentation for Knowledge Discovery (DDS)
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2013-10-27
• [学会発表] 聴覚注意を用いたブレインマシンインタフェースに関する基礎的検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石堂なつみ,小川剛史,森本智志,兼村厚範,丸山雅紀,川鍋一晃,石井信,猿渡洋,中村哲,鹿野清宏
  • 学会等名: 電子情報通信学会EA研究会,EA2013-42
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Decoding of spatial attention from cortical currents estimated from EEG with NIRS prior (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Morioka, A. Kanemura, S. Morimoto, T. Yoshioka, M. Kawanabe, and S. Ishii
  • 学会等名: Neuro2013, P1-1-246
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] Decoding hand movements in everyday activities from magnetoencephalography (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Hirayama, Y. Shikauchi, Y. Nakamura, S. Maeda, T. Takenouchi, A. Kanemura, M. Kawanabe, and S. Ishii
  • 学会等名: Neuro2013, P1-1-242
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] An auditory ERP-based BMI for a universal controller in a real environment (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Ishido, S. Morimoto, A. Kanemura, M. Maruyama, M. Kawanabe, S. Ishii, H. Saruwatari, and K. Shikano
  • 学会等名: Neuro2013, P1-2-216
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] NIRSを事前情報としEEGから推定された皮質電流からの空間注意のデコーディング (2013)
  • 著者名/発表者名: 森岡博史,兼村厚範,川鍋一晃,吉岡琢,森本智志,石井信
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム冬のワークショップ,W07
  • 発表場所: 留寿都村
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] An auditory ERP-based BMI for a universal controller in a real environment (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Ishido, S. Morimoto, A. Kanemura, M. Maruyama, M. Kawanabe, S. Ishii, H. Saruwatari, & K. Shikano
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Decoding hand movements in everyday activities from magnetoencephalography (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Hirayama, Y. Shikauchi, Y. Nakamura, S. Maeda, T. Takenouchi, A. Kanemura, M. Kawanabe, & S. Ishii
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] 統計的画像処理におけるモデリングの方向性について (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼村厚範
  • 学会等名: 人工知能学会基本問題研究会( FPAI)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2012-11-17
• [学会発表] Semi-autonomous wheelchair navigation towards brain-controlled systems (2012)
  • 著者名/発表者名: L. Y.Morales,N.Kallakuri,兼村厚範,宮下敬宏,篠沢一彦,萩田紀博
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] A state-space modeling approach for reconstructing the spatially focal and temporally smooth current sources using the spatially inhomogeneous dynamical model (2012)
  • 著者名/発表者名: O. Yamashita, M. Fukushima, A. Kanemura, S. Ishii, M. Kawato, and M. Sato
  • 学会等名: Int. Conf. Biomagnetism (BIOMAG), Tu-126
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2012-08-28
• [学会発表] MEG電流源のオンライン変分ベイズ推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼村厚範
  • 学会等名: 基礎物理学研究所研究会情報統計力学の最前線―情報と揺らぎの制御の物理学を目指して
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] MEG電流源のオンライン変分ベイズ推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 兼村厚範
  • 学会等名: 情報統計力学の最前線―情報と揺らぎの制御の物理学を目指して(招待講演)
  • 発表場所: 京都大学 基礎物理学研究所 パナソニックホール（京都府）
• [学会発表] Localizing focal current sources from MEG data based on state-space approach (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fukushima, O. Yamashita, A. Kanemura, S. Ishii, M. Kawato, and M. Sato
  • 学会等名: Annu. Meet. Jpn. Neurosci. Soc. (Neuroscience), P3-q21
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Localizing focal sources from MEG by efficient inference in a high dimensional state-space model (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Fukushima, O. Yamashita, A. Kanemura, S. Ishii, M. Kawato, and M. Sato
  • 学会等名: Annu. Meet. Organ. Hum. Brain Mapp. (HBM), #633
  • 発表場所: Quebec, Canada
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] A waypoint-based framework in brain-controlled smart house environments: Brain interfaces, domotics, and robotics integration
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, Y. Morales, M. Kawanabe, H. Morioka, N. Kallakuri, T. Ikeda, T. Miyashita, N. Hagita, and S. Ishii
  • 学会等名: IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
• [学会発表] Finding structured dictionary representation by network-flow optimization
  • 著者名/発表者名: A. Kanemura, J. Yuan, Y. Kawahara
  • 学会等名: Workshop on Data Discretization and Segmentation for Knowledge Discovery (DDS)
  • 発表場所: Yokohama, Japan
• [学会発表] 聴覚注意を用いたブレインマシンインタフェースに関する基礎的検討
  • 著者名/発表者名: 石堂なつみ，小川剛史，森本智志，兼村厚範，丸山雅紀，川鍋一晃，石井信，猿渡洋，中村哲，鹿野清宏
  • 学会等名: 電子情報通信学会EA研究会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Decoding of spatial attention from cortical currents estimated from EEG with NIRS prior
  • 著者名/発表者名: M. Morioka, A. Kanemura, S. Morimoto, T. Yoshioka, M. Kawanabe, and S. Ishii
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Decoding hand movements in everyday activities from magnetoencephalography
  • 著者名/発表者名: J. Hirayama, Y. Shikauchi, Y. Nakamura, S. Maeda, T. Takenouchi, A. Kanemura, M. Kawanabe, and S. Ishii
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] An auditory ERP-based BMI for a universal controller in a real environment
  • 著者名/発表者名: N. Ishido, S. Morimoto, A. Kanemura, M. Maruyama, M. Kawanabe, S. Ishii, H. Saruwatari, and K. Shikano
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] A state-space modeling approach for reconstructing the spatially focal and temporally smooth current sources using the spatially inhomogeneous dynamical model
  • 著者名/発表者名: O. Yamashita, M. Fukushima, A. Kanemura, S. Ishii, M. Kawato, & M. Sato
  • 学会等名: International Conference on Biomagnetism (BIOMAG)
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] Semi-autonomous wheelchair navigation towards brain-controlled systems
  • 著者名/発表者名: L. Y. Morales, N. Kallakuri, 兼村厚範, 宮下敬宏, 篠沢一彦, 萩田紀博
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 統計的画像処理におけるモデリングの方向性について
  • 著者名/発表者名: 兼村厚範
  • 学会等名: 人工知能学会基本問題研究会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演