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3Dマルチ入力・マルチ出力土器分類DLモデルの開発研究

公募研究

研究領域土器を掘る:22世紀型考古資料学の構築と社会実装をめざした技術開発型研究
研究課題/領域番号 21H05359
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅰ)
研究機関独立行政法人国立文化財機構東京国立博物館

研究代表者

山本 亮  独立行政法人国立文化財機構東京国立博物館, 学芸研究部, 研究員 (30770193)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022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)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード機械学習 / 考古学 / 土器 / 須恵器 / 分類 / ディープラーニング
研究開始時の研究の概要

これまで一部の専門家により行われてきた土器を主とする考古資料の分類認定をディープラーニングに転換する手法の開発を目的とする。計測の対象とする土器は古墳時代・6世紀の須恵器とし、従来の形態・色・質感を表すカラー画像2Dデータに加え、形状3Dデータおよび資料複数箇所の法量1Dデータを同時に入力、年代推定および型式分類を認定しうる革新的な手法を開発する。

研究実績の概要

昨年度から引き続き6世紀の須恵器を対象とし、マルチヘッド・マルチタスクモデルを使用して型式と年代について教師付き機械学習を行った。昨年度よりも3Dデータの解像度を上げて学習を行うとともに、正解ラベルごとに資料数の偏りがあることを補うことで、精度の向上を図った。具体的には128voxelでの試行と、損失関数の重みづけである。昨年度来問題となったのは、通常機械学習を行う際に供される資料数よりも、現状で考古資料を資料として学習を行う際には十分な数を揃えるのが難しいということである。今年度は特にこの少ない資料数で機械学習を行い十分な成果を得る方法についての考察が主眼となった。なお資料数については奈良県立橿原考古学研究所附属博物館の協力を得て、新たに48点の資料の3Dモデル化を行うことができた。
成果として、東京国立博物館の資料を用いた学習では、まず6世紀を5段階に分ける型式の学習については58.65%の正解率であった。これは損失関数の重みづけをしない場合よりも5%程度改善されている。また6世紀を3段階に分けた年代の学習では、正解率は71.15%であった。これは損失関数の重みづけをしない場合とは2%程度の差しか出なかったが、資料数の偏りが少なかったことによる。型式、年代の学習ともに、不正解の多くは正解の前後の段階に収まるものが多い。昨年度に試行したデータ拡張と合わせて、資料数が少ない場合でも方法の工夫によって一定の成果を収めることができるものと考えるが、なお正解率は十分に高いとは言えない。今後はより資料数を増やし、最低限必要な資料数について考慮したい。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] 須恵器マルチヘッド・マルチタスク3D-2D-CNNモデルの開発2023

    • 著者名/発表者名
      山本 亮,藤田晴啓,河原和好,市川健太,南雲彩花
    • 雑誌名

      日本情報考古学会講演論文集

      巻: Vol.26 ページ: 62-65

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 須恵器3D-RGBデータの擬似ラベル教師分類+クラスターモデル開発とGrad-CAMによるモデル判別の可視化2023

    • 著者名/発表者名
      藤田晴啓,山本 亮,河原和好,市川健太,南雲彩花
    • 雑誌名

      日本情報考古学会講演論文集

      巻: Vol.26 ページ: 56-61

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Issues and Solutions for Classification Models using Deep Learning for 3D data of Archaeological Materials2024

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yamamoto, Haruhiro Fujita, Kazuyoshi Kawahara, Kenta Ichikawa, Ayaka Nagumo
    • 学会等名
      51st Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology International Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層生成モデルVAEおよびVQ-VAEの潜在空間を使った須恵器のクラスタリング2024

    • 著者名/発表者名
      河原和好・南雲彩花・山本 亮・市川健太・藤田晴啓
    • 学会等名
      日本情報考古学会第49回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Deep convolutional classification and clustering analyses of Sue Wares on types and dating using 3D-RGBA 128*128*128 voxel data and a Generative AI Model for documentation2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Ryo, Fujita Haruhiro, Ichikawa Kenta, Kawahara Kazuyoshi, Nagumo Ayaka
    • 学会等名
      8 th Symposium on Archaeomaterial Studies Archaeomaterial Studies in East Aisa
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 須恵器スキャンデータの3D-RGBA 128 3解像度Voxelデータによる教師付き分類の試行2023

    • 著者名/発表者名
      山本亮・藤田晴啓・南雲彩花・市川健太
    • 学会等名
      日本情報考古学会第47回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Classification of Sue ware types and dating by 3D-2D-CNN models2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Ryo, Ichikawa Kenta, Fujita Haruhiro, Kawahara Kazuyoshi, Nagumo Ayaka
    • 学会等名
      SEAA 2022 Conference in Daegu, South Korea
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 須恵器マルチヘッド・マルチタスク3D-2D-CNNモデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      山本 亮,藤田晴啓,河原和好,市川健太,南雲彩花
    • 学会等名
      日本情報考古学会第46回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 須恵器3D-RGBデータの擬似ラベル教師分類+クラスターモデル開発とGrad-CAMによるモデル判別の可視化2022

    • 著者名/発表者名
      藤田晴啓,山本 亮,河原和好,市川健太,南雲彩花
    • 学会等名
      日本情報考古学会第46回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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