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超高密度環境でロバスト性と汎 用性を実現した多物体追跡の研 究開発と応用

公募研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 18H04738
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関九州大学

研究代表者

備瀬 竜馬  九州大学, システム情報科学研究院, 准教授 (00644270)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワードバイオイメージインフォマティクス / 細胞トラッキング / 画像情報学 / 深層学習 / 顕微鏡画像解析 / コンピュータビジョン
研究実績の概要

生体内・組織内における分子・細胞レベルでの静止画像・動画像・4D(3D+時間)画像の観測による生命現象の解明に関する研究において,細胞挙動情報の定量化は非常に重要である.昨年度から研究開発を進めている「対象物体が超高密度で大量分布している環境においてロバスト性と汎用性を実現する多物体追跡技術」をさらに発展させた.
昨年度までに開発した「細胞尤度マップの位置推定手法」及び「フレーム間細胞対応付けスコアの算出手法」(医療画像解析分野のトップ国際会議MICCAI2019(採択率:30%)に採択)を用いた細胞トラッキングは従来手法より高精度を達成したが,検出と対応付けを独立で行っており,その一貫性が保証できないという課題があった.そこで,細胞位置推定と対応付けを同時に表現及び学習可能なCNNを提案し,さらに高精度なトラッキングを可能とした.この内容は,コンピュータビジョン分野のトップ国際会議であるCVPR2020(採択率:22%)において高評価を獲得し,口頭発表として採択されている.また,昨年度に提案した移動尤度結果と周辺の細胞の配置情報から細胞分裂を推定する「細胞分裂イベントの尤度推定手法」の研究開発を進め,顕微鏡画像解析に特化したCVPR Workshop(CVMI2019)におけるオープンデータによるコンテストで,長年同タスクの研究開発を行っているチームが多数参加する中,世界2位となった.
開発した自動細胞トラッキング技術が位相差像,微分干渉像等の複数種の顕微鏡画像で広く機能することを確認し,様々なバイオ研究に展開できる状況にした.積極的に,研究成果を発表することで,バイオ研究者との新たな共同研究の開始につなげた.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] MPM: Joint Representation of Motion and Position Map for Cell Tracking2020

    • 著者名/発表者名
      J. Hayashida, K. Nishimura and R. Bise
    • 雑誌名

      IEEE CVPR, 2020.(oral, to be appeared, acceptance rate:22%)

      巻: NA ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cell Tracking with Deep Learning for Cell Detection and Motion Estimation in Low-Frame-Rate2019

    • 著者名/発表者名
      J. Hayashida, and R. Bise
    • 雑誌名

      MICCAI2019, 2019, (top conference in medial image analysis, early acceptance rate:16%)

      巻: 1 ページ: 397-405

    • DOI

      10.1007/978-3-030-32239-7_44

    • ISBN
      9783030322380, 9783030322397
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞の移動軌跡推定による低フレームレート動画像下における細胞トラッキング2019

    • 著者名/発表者名
      林田純弥, 備瀬竜馬
    • 学会等名
      パターン認識・メディア理解研究会(PRMU),oral, 2019年5月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 時系列3D CNN回帰モデル による細胞分裂認識2019

    • 著者名/発表者名
      西村和也, 林田純弥, 備瀬竜馬
    • 学会等名
      パターン認識・メディア理解研究会(PRMU),oral, 2019年9月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞位置及び細胞対応付け同時学習CNNによる細胞追跡2019

    • 著者名/発表者名
      林田純弥, 西村和也, 備瀬竜馬
    • 学会等名
      パターン認識・メディア理解研究会(PRMU),oral, 2019年10月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞挙動推定による低フレームレート動画像下における細胞トラッキング2019

    • 著者名/発表者名
      林田 純弥, 備瀬 竜馬
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム MIRU2019. (Short Oral)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Cell Tracking with CNN for Cell Detection and Association2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Hayashida, Ryoma Bise
    • 学会等名
      In Joint Workshop on Machine Perception and Robotics, Japan, November 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Deep learning for cell segmentation with less annotation2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kazuya, Dai Fei Elmer Ker, Ryoma Bise
    • 学会等名
      In Resonance Bio International Symposium, Japan, November 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Tracking by estimating cell motions for high-throughput screening2019

    • 著者名/発表者名
      Junya Hayashida, Ryoma Bise
    • 学会等名
      In Resonance Bio International Symposium, Japan, November 2019.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 画像情報学のバイオ分野への貢献2018

    • 著者名/発表者名
      備瀬竜馬
    • 学会等名
      データサイエンスが切り拓く生命科学・生体工学の未来
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深層学習を用いた細胞トラッキング2018

    • 著者名/発表者名
      林田純弥, 備瀬竜馬
    • 学会等名
      電気・情報関係学会九州支部連合大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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