多重線形代数を基盤とする多次元データ統計解析と計算解剖学への応用

• 研究領域: 医用画像に基づく計算解剖学の創成と診断・治療支援の高度化
• 研究課題/領域番号: 24103710
• 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
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 陳 延偉 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 多重線形 / 腹部複数臓器 / スパース / Low-rank / 局所解析 / ボリューム / 医用画像 / テンプレートマッチング / パターン認識

研究概要

医用ボリュームデータをテンソルとしてそのまま取り扱うことができる、多重線形テンソルコーディング法（LTC: Linear Tensor Coding）を開発した。提案法では、まず入力テンソルから先行研究で開発したGND-PCAでランク１テンソル基底（第１基底）を求め、次に残差テンソル（入力テンソルと再構成テンソルとの差）から第2、第3、などの基底を階層的に求めていく。残差テンソルのノルムがある閾値r(近似精度を表すパラメータ)より小さくなるまで高次の基底を求めていく。入力テンソルは、これらのテンソル基底の線形結合で表される。
先行研究のGND-PCAに比べ、LTCは以下のような二つの特徴をもつ。
特徴１：学習サンプル（入力テンソル）から求められた第1基底は、入力群の最も分散の大きい成分（低周波成分）を表しており、第2基底以降は、残差テンソル（入力テンソルと再構成テンソルとの差）から求められているので、入力テンソルの特徴的なパターン（高周波成分）を表しており、特定な意味・効果を表している。基底の係数はそれらの特定効果の尺度として用いることができる．病気の特定や診断支援が期待できる。
特徴2: 基底の数は近似精度を表すパラメータrで自動的に決まる。
また、本研究では、理論開発だけだはなく、肝臓画像データにも適用し、正常か異常かの分類実験において、従来法よりすぐれた結果がえられたので、支援診断に有効であることを示した。その成果は国際学術誌Computational and Mathematical Methods in Medicineに論文を掲載した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Computer-Aided Diagnosis and Quantification of Cirrhotic Livers Based on Morphological Analysis and Machine Learning (2013)
  • 著者名/発表者名: Yen-Wei Chen, Jie Luo, Chunhua Dong, Xianhua Han, Tomoko Tateyama, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: Volume 2013 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2013/264809
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Shape Model of the Liver and Its Application to Computer Aided Diagnosis of Liver Cirrhosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Mei Uetani, Tomoko Tateyama, Shiya Kohara, Hitetoshi Tanaka, Xian-hua Han, Shuzo Kanasaki, Akira Furukawa and Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: IEEJ Trans. on Electronice, Information and Systems 巻: Vol.133,No.11 ページ: 2037-2043
  • NAID: 130003382761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel Liver Visualization and Surgical Simulation System (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaibori M, Chen YW, Matsui K, Ishizaki M, Tsuda T, Nakatake R, Sakaguchi T, Matsushima H, Miyawaki K, Shindo T, Tateyama T, Kwon AH
  • 雑誌名: J Gastrointest Surg 巻: Vol.17 ページ: 1422-1428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Segmentation of Liver in Low-contrast Images Using K-Means Clustering and Geodesic Active Contour Algorithms (2013)
  • 著者名/発表者名: A. H. Foruzan, Y.-W. Chen at. al.,
  • 雑誌名: IEICE Trans 巻: Vol.E96-D ページ: 798-807
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of Statistical Shape Model of the Liver in Classification of Cirrhosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Yen-Wei Chen, Mei Uetani, Shinya Kohara, Tomoko Tateyama, Xian-Hua Han, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki
  • 雑誌名: International Journal of Digital Content Technology and its Applications 巻: Vol. 7, No. 9 ページ: 477-484
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Texture Modeling for Medical Volume Using Linear Tensor Coding (2013)
  • 著者名/発表者名: Junping Deng, Xu Qiao and Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: Computational and Mathematical Methods in Medicine 巻: Volume 2013 ページ: 1-10
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized N-Dimensional Independent Component Analysis and Its Application to Multiple Feature Selection and Fusion for Image Classification (2013)
  • 著者名/発表者名: Danni Ai, Guifang Duan, Xianhua Han, Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: Vol.103 ページ: 186-197
  • 査読あり
• [雑誌論文] 患者に特化した肝臓情報とその脈管分布可視化及び対話かつ直感的な手術支援システムの構築 (2013)
  • 著者名/発表者名: 健山智子、海堀昌樹、進藤典、Amir Hossein Foruzan, 林正倫、宮脇康介、津田匠、松井康輔、權雅憲、韓先花、姜彗研、陳延偉
  • 雑誌名: Medical Imaging Technology 巻: Vol.31, No.3 ページ: 176-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multilinear Supervised Neighborhood Embedding of Local Descriptor Tensor for Scene/object Recognition (2012)
  • 著者名/発表者名: Xian-Hua Han and Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Image Processing 巻: Vol.21, No.3 ページ: 1314-1326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of ICA to X-ray coronary digital subtraction angiography (2012)
  • 著者名/発表者名: Songyuan Tang, Yongtian Wang, Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: Neurocomputing 巻: Vol.79 ページ: 168-172
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of CT Images of Liver for Surgical Planning (2012)
  • 著者名/発表者名: Amir H. Foruzan, Yen-Wie Chen, Reza A. Zoroofi, Masaki Kaibori
  • 雑誌名: American Journal of Biomedical Engineering 巻: Vol.2, No.2 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hybrid Particle Swarm Optimization and Its Application to Multimodal 3D Medical Image Registration (2012)
  • 著者名/発表者名: Chen-Lun Lin, Aya Mimori, and Yen-Wei Chen
  • 雑誌名: Computational Intelligence and Neuroscience 巻: Vol. 2012 ページ: 1-7
  • 査読あり
• [学会発表] Super-Resolution of MR Volumetric Images Using Sparse Representation and Self-Similarity (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Iwamoto, Xian-Hua Han, So Sasatani, Kazuki Taniguchi, Wei Xiong and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: Proc. of 21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)
  • 発表場所: 茨城県, つくば国際会議場
  • 年月日: 2012-11-15
• [学会発表] Group Sparse Representation of Adaptive Sub-Domain Selection for Image Classification (2012)
  • 著者名/発表者名: Xian-Hua Han, Xu Qiao and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: Proc. of 21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)
  • 発表場所: 茨城県, つくば国際会議場
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Multiple Feature Selection and Fusion Based on Generalized N-Dimensional Independent Component Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Danni Ai, Guifang Duan, Xianhua Han and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: Proc. of 21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)
  • 発表場所: 茨城県, つくば国際会議場
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] K-CPD: Learning of Overcomplete Dictionaries for Tensor Sparse Coding (2012)
  • 著者名/発表者名: Guifang Duan, Hongcui Wang, Zhenyu Liu, Junping Deng and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: Proc. of 21st International Conference on Pattern Recognition (ICPR 2012)
  • 発表場所: 茨城県, つくば国際会議場
  • 年月日: 2012-11-12
• [学会発表] A New Linear Coding Algorithm for Efficient Multi-dimensional Data Representation without Data Expansion (2012)
  • 著者名/発表者名: Xu Qiao, Xuantao Su, Xianhua Han and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: Proc. of 2012 International Conference on New Trends in Information Science, Service Science and Data Mining (ISSDM2012)
  • 発表場所: Taiwan, Taipei
  • 年月日: 2012-10-24
• [学会発表] Computational Anatomy Models for Medical Image Understanding (2012)
  • 著者名/発表者名: Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 2012 International Conference on New Trends in Information Science, Service Science and Data Mining (ISSDM2012)
  • 発表場所: Taiwan, Taipei
  • 年月日: 2012-10-23
• [学会発表] 顔面神経麻痺の客観的評価のための画像特徴量の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木原裕太・段桂芳・瀬尾昌孝・松代直樹・陳延偉
  • 学会等名: 第17回日本顔学会大会
  • 発表場所: 東京都, 東京電機大学
  • 年月日: 2012-10-14
• [学会発表] 超解像イメージング数理の基礎と最新動向 (2012)
  • 著者名/発表者名: 陳 延偉
  • 学会等名: 第31回日本医用画像工学会大会
  • 発表場所: 北海道, ＪＡ北海道厚生連札幌厚生病院
  • 年月日: 2012-08-04
• [学会発表] A Novel Components Selection Method in Statistical Shape Model for Computer-aided Diagnosis and It's Application for Assisting Cirrhosis Diagnosis (2012)
  • 著者名/発表者名: Jie Luo・Xian-hua Han・Shinya Kohara・Tomoko Tateyama・Akira furukawa・Shuzo Kanasaki・Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 信学技報
  • 発表場所: 愛知県, 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] SPHARMベース統計形状モデルと点分布ベース統計形状モデルとの性能比較 (2012)
  • 著者名/発表者名: 健山智子・桶川萌・小原伸哉・韓先花・古川顕・金崎周造・陳 延偉
  • 学会等名: 信学技報
  • 発表場所: 愛知県, 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] Sparse Dictionary Representation and Propagation for MRI Volume Super-Resolution (2012)
  • 著者名/発表者名: Xianhua Han・Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 信学技報
  • 発表場所: 愛知県, 名古屋工業大学
  • 年月日: 2012-05-17
• [学会発表] Pilot Study of Applying Shape Analysis to Liver Cirrhosis Diagnosis
  • 著者名/発表者名: Jie Luo, Yen-Wei Chen, Tomoko Tateyama, Xian-Hua Han, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki
  • 学会等名: Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing (ICIP2013)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
• [学会発表] Computer-Aided Liver Surgical Planning System Using CT Volumes
  • 著者名/発表者名: Yen-Wei Chen, Masaki Kaibori, Kousuke Miyawaki, Tsukasa Shindo, Amir H. Foruzan, Tomoko Tateyama, Xian-Hua Han, Kosuke Matsui, Takumi Tsuda, A-Hon Kwon
  • 学会等名: Proc. of IEEE EMBC2013
  • 発表場所: Osaka International Convention Center,Osaka, Japan
• [学会発表] A Preliminary Study on Multi-Touch Based Medical Image Analysis and Visualization System
  • 著者名/発表者名: Wang Jian, Hua-Wei Tu, Xian-Hua Han, Tomoko Tateyama, Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 2013 6th International Conference on BioMedical Engineering and Informatics (BMEI 2013)
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] Automated Assessment of Small Bowel Motility Function Based on Three-dimensional Zero-mean Normalized Cross Correlation
  • 著者名/発表者名: Ayako Taniguchi, Yen-Wei Chen, Akira Furukawa, Shuzo Kanasaki, Tomoko Tateyama
  • 学会等名: 2013 6th International Conference on BioMedical Engineering and Informatics (BMEI 2013)
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] Nonrigid Registration for Evaluating Locoregional Therapy of Hepatocellular Carcinoma
  • 著者名/発表者名: Chunhua Dong, Toshihito Seki, Ryosuke Inoguchi, Chen-lun Lin, Xian-Hua Han, Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 2013 6th International Conference on BioMedical Engineering and Informatics (BMEI 2013)
  • 発表場所: Hangzhou, China
• [学会発表] Robust Isotropic Super-Resolution by maximizing a Laplace posterior for MRI Volumes
  • 著者名/発表者名: Xian-Hua Han, Yutaro Iwamoto, Akihiko Shino and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: 2014 SPIE Medical Imaging
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] フレーム間差分法による小腸収縮運動の自動解析
  • 著者名/発表者名: 谷口絢子・古川顕・健山智子・武星・佐藤滋高・金崎周造・陳 延偉
  • 学会等名: 電子情報通信学会医用画像研究会MI2013-5
  • 発表場所: 愛知県／名古屋工業大学
• [学会発表] 球面調和関数による人体臓器の 3 次元形状表現の 性能評価と統計形状モデル構築
  • 著者名/発表者名: 健山智子, 上谷芽衣, 小原伸哉, 韓先花, 桶川萌, 金崎周造, 古川顕, 堀雅敏, 富山憲幸, 陳 延偉
  • 学会等名: 第32回日本医用画像工学大会
  • 発表場所: 東京都／日本科学未来館／産業技術総合研究所臨海副都心センター
• [学会発表] 統計形状モデルの構築と肝硬変症支援診断への応用
  • 著者名/発表者名: 上谷芽衣, 健山智子, 小原伸哉, 韓先花, 金崎周造, 古川顕, 陳延偉
  • 学会等名: 第32回日本医用画像工学大会
  • 発表場所: 東京都／日本科学未来館／産業技術総合研究所臨海副都心センター
• [学会発表] ワーピングを用いた顔面神経麻痺のシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 計田真夕、瀬尾昌孝、松代直樹、陳延偉
  • 学会等名: 第18回日本顔学会大会（フォーラム顔学2013）
  • 発表場所: 宮城県／東北大学
• [学会発表] 確率モデルを用いたCT画像からの腫瘍候補検出
  • 著者名/発表者名: 今野悠, 韓先花, 陳延偉
  • 学会等名: 平成２５年度電気関係学会関西連合大会
  • 発表場所: 大阪府／大阪電気通信大学
• [学会発表] 遺伝子関連研究のための顔面形態解析 第2報－非剛体位置合わせ不要な対応付け法－
  • 著者名/発表者名: 中津美冴, 韓先花, 瀬尾昌孝，健山智子, 木村亮介, 陳延偉
  • 学会等名: 平成２５年度電気関係学会関西連合大会
  • 発表場所: 大阪府／大阪電気通信大学
• [学会発表] Total Variation正則化を用いたマルチフレーム超解像技術
  • 著者名/発表者名: 近藤佑斗, 野島優補, 谷口和輝, 韓先花, 陳延偉
  • 学会等名: 平成２５年度電気関係学会関西連合大会
  • 発表場所: 大阪府／大阪電気通信大学
• [学会発表] Sparse and Low-Rank Decomposition for Robust Medical Image Registration
  • 著者名/発表者名: Junping Deng, Xianhua Han, Gang Xu and Yen-Wei Chen
  • 学会等名: The 9th Joint Workshop on Machine Perception and Robotics
  • 発表場所: 京都府/立命館大学朱雀キャンパス
• [図書] Proceedings of 2012 International Conference on New Trends in Information Science, Service Science and Data Mining (2012)
  • 著者名/発表者名: hien-wen Shen, Sy-Yen Kuo, Kae Dal Kwack, Yen-Wei Chen, Ping-Yu Hsu and Franz Ko (Eds)
  • 出版者: IEEE Press
• [図書] (Chapter 6) Liver Tumor Detection in CT Images by Adaptive Contrast Enhancement and the EM/MPM Algorithm, Liver (2012)
  • 著者名/発表者名: Yu Masuda, Tomoko Tateyama, Wei Xiong, Jiayin Zhou, Makoto Wakamiya, Syuzo Kanasaki, Akira Furukawa and Yen-Wei Chen
  • 出版者: TumorsAlexander Julianov Ed., InTech, (Croatia)
• [図書] (Chapter 5) Multilinear Supervised Neighborhood Preserving Embedding Analysis of Local Descriptor Tensor, Principal Component Analysis (2012)
  • 著者名/発表者名: Xian-Hua Han and Yen-Wei Chen
  • 出版者: Parinya Sanguansat Ed., InTech, (Croatia）
• [図書] (Chapter 8) Construction of Digital Statistical Atlases of the Liver and their Applications to Computer-Aided Diagnosis, Technological Advancements in Biomedicine for Healthcare Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: Yen-Wei Chen
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Jinglong Wu Ed., IGI Global (PA, USA)
• [備考] 研究者学術情報データベース陳延偉
  • URL: http://research-db.ritsumei.ac.jp/Profiles/28/0002774/profile.html
• [備考] Intelligent Image Processing Lab
  • URL: http://www.iipl.is.ritsumei.ac.jp/index.html