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疎表現に基づく質感と3次元形状の同時推定

公募研究

研究領域質感認知の脳神経メカニズムと高度質感情報処理技術の融合的研究
研究課題/領域番号 25135704
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 複合領域
研究機関筑波大学

研究代表者

酒井 宏  筑波大学, システム情報系, 教授 (80281666)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2013年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード脳・神経 / 神経科学 / 認知科学 / 感性情報学 / 画像・文章・音声等認識
研究実績の概要

疎性(sparseness)を制約とした成分分析により推定したBRDF kernel について解析を行った。成分分析(Non-negative Matrix Factorization)によって示された10個程度の kernelの、質感としての反射特性を明らかにし、その表現の物理的・知覚的意味を解析した。これにより,BRDF kernel の線形結合によって質感が表現され得ることを示した。
さらに,質感と3次元形状が同時知覚されているとの仮説を検討した。心理物理実験では,推定したBRDF kernel を基にして,最新のray-tracing 技術(Physically based Rendering: pbrt-v2 )によって刺激を作成した。実験では,単一のBRDF kernel からなる刺激を作成し,これが質感からの3次元形状知覚において順応を示すかどうかを測定した。成分分析で高寄与だったkernelほど,高い順応を示すことが示された。順応時の視線を確認するために視線追跡を実施したが,特定の偏向は観察されなかった。
このように,計算解析および心理物理実験の結果を基に,BRDF kernel の線形結合による質感表現モデルを提案した。さらに,質感と3次元形状を同時推定可能な計算アルゴリズムに立脚した知覚モデルを提案した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Facilitatory mechanisms of specular highlights in the perception of depth2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, R. Meiji and T. Abe
    • 雑誌名

      Vision Research

      巻: 112

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Neural construction of 3D medial axis from the binocular fusion of 2D MAs2015

    • 著者名/発表者名
      W. Qiu, Y. Hatori and K. Sakai
    • 雑誌名

      Neurocomputing

      巻: 149 ページ: 546-558

    • DOI

      10.1016/j.neucom.2014.08.019

    • NAID

      120007136494

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Perception of Symmetry in Natural Images --- A Cortical Representation of Shape2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kurematsu, and S. Matsuoka
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8836 ページ: 135-141

    • DOI

      10.1007/978-3-319-12643-2_17

    • ISBN
      9783319126425, 9783319126432
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Early representation of shape by onset synchronization of border-ownership-selective cells in the V1-V2 network2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Hatori, Ko Sakai
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 31 号: 4 ページ: 716-729

    • DOI

      10.1364/josaa.31.000716

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial and feature-based attention in a layered cortical microcircuit model.2013

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Tobias C. Potjans, Markus Diesmann, Ko Sakai, Tomoki Fukai
    • 雑誌名

      PLOS One

      巻: 8 号: 12 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0080788

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feature-based Attention in Early Vision for the Modulation of Figure-Ground Segregation2013

    • 著者名/発表者名
      N. Wagatsuma, M. Oki and K. Sakai
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychology

      巻: Vol. 4, Article 123 ページ: 17-17

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2013.00123

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Latency Modulation of Border Ownership Selective Cells in V1-V2 Feed-Forward Model2013

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai and S. Michii
    • 雑誌名

      Proceedings of International Conference on Neural Information Processing(ICONIP) 2013, (Oral Presentation) Lecture Notes in Computer Science

      巻: Vol. 8228 ページ: 291-300

    • DOI

      10.1007/978-3-642-42051-1_37

    • ISBN
      9783642420504, 9783642420511
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons : Generation of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8131 ページ: 327-334

    • DOI

      10.1007/978-3-642-40728-4_41

    • ISBN
      9783642407277, 9783642407284
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Adaptation to Symmetry Axis --- Towards Understanding the Cortical Representation of Shape ---2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kurematsu and Y. Sakata
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Vision 2015
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Direction of Figure in Natural Contours by Population Coding of Surround-Modulation Models and V4 Neuronal Activities2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hasuike, Y. Nakata, Y. Yamane, H. Tamura and K. Sakai
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Vision 2015
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-07-10 – 2015-07-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The Simultaneous Perception of Material Qualities and Depth in Human Vision2015

    • 著者名/発表者名
      T. Oyakawa and K. Sakai
    • 学会等名
      AEARU CS-WT workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-02-26 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Global and local properties in the perception of figure-ground2015

    • 著者名/発表者名
      M. Urabe and K. Sakai
    • 学会等名
      AEARU CS-WT workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-02-26 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cortical Representation of Meterial: Adaptation to Reflectance Distribution Function2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo and K. Sakai
    • 学会等名
      AEARU CS-WT workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-02-26 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synchronous Firing Caused by Natural Image Contours2015

    • 著者名/発表者名
      D. Minowa, Y. Yamane, H. Tamura and K. Sakai
    • 学会等名
      AEARU CS-WT workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-02-26 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Curvatures of Natural Contours Facilitate Neural Responses of Figure-Ground2015

    • 著者名/発表者名
      M. Hasuike, Y. Yamane, H. Tamura and K. Sakai
    • 学会等名
      AEARU CS-WT workshop 2015
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県)
    • 年月日
      2015-02-26 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 物体領域知覚における大域性と局所性 -図地知覚と図方向知覚の関係から見る皮質メカニズムの究明-2015

    • 著者名/発表者名
      卜部みか, 酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都)
    • 年月日
      2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 対称軸への順応2015

    • 著者名/発表者名
      榑松憲, 酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都)
    • 年月日
      2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 質感に依存して変化する奥行き知覚2015

    • 著者名/発表者名
      親川武仕, 酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都)
    • 年月日
      2015-01-23 – 2015-01-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 視覚皮質における質感表現の探索 -BRDF morphing刺激を用いた順応実験-2015

    • 著者名/発表者名
      工藤功基, 酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      工学院大学(東京都)
    • 年月日
      2015-01-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A search for material representation in the cortex2014

    • 著者名/発表者名
      T. Oyakawa and K. Sakai
    • 学会等名
      Annual Conference of Japanese Neural Network Society, 2014
    • 発表場所
      はこだて未来大学(北海道)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sparseness and surface representation in the generation of curvature selectivity2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita and K. Sakai
    • 学会等名
      Vision Sciences Society, Annual Meeting 2014
    • 発表場所
      St. Petersburg, FL, U.S.A.
    • 年月日
      2014-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Perceptual characteristics of natural contours and their contributions to figure/ground segregation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kurematsu and S. Matsuoka
    • 学会等名
      Vision Sciences Society, Annual Meeting 2014
    • 発表場所
      St. Petersburg, FL, U.S.A.
    • 年月日
      2014-05-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sparseness for the Representation of Surface in the Construction of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      PRISM2: The science of light & shade
    • 発表場所
      Bordearux, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Latency Modulation of Border Ownership Selective Cells in V1-V2 Feed-Forward Model

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai and S. Michii
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing(ICONIP)
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons: Generation of Curvature Selectivity in V4

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN)
    • 発表場所
      Sofia, Bulgaria
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sparse Representation in the Construction of Curvature Selectivity in V4

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      Neuro 2013
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自然画像輪郭における対称性の知覚

    • 著者名/発表者名
      榑松憲, 酒井宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 輪郭の凸性・閉合性・対称性と図方向知覚

    • 著者名/発表者名
      松岡昭平, 榑松憲, 酒井宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 質感表現の探索

    • 著者名/発表者名
      親川武仕, 酒井宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 発表場所
      東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] Subjects of Research

    • URL

      http://www.cvs.cs.tsukuba.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 研究テーマ概要の紹介

    • URL

      http://www.cvs.cs.tsukuba.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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