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2017 年度 実績報告書

圧縮センシングにもとづくスパースモデリングへのアプローチ

計画研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 25120008
研究機関京都大学

研究代表者

田中 利幸  京都大学, 情報学研究科, 教授 (10254153)

研究分担者 池田 思朗  統計数理研究所, 数理・推論研究系, 教授 (30336101)
大関 真之  東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (80447549)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードスパースモデリング / 圧縮センシング / ベイズ統計 / 核磁気共鳴
研究実績の概要

本年度は,年度当初の計画に従い,【課題1】ー【課題3】の研究課題を中心に取り組んだ.
【課題1】圧縮センシングのオーダーメイド型研究:MR分光画像法における画像再構成の問題に対して,再構成アルゴリズムのより効果的な実装を行い,昨年度までに得られている成果と比較して,再構成の時間分解能を飛躍的に高めた.本成果は国際会議で発表予定であり,また論文を投稿準備中である.VLBIの超解像に関しては,ブラックホール撮像が予定通り実施され,撮像データからの画像再構成を行うためのプログラム開発を継続して実施した.また,量子モンテカルロ法によって得られる数値計算データを解析して対象となる多体量子系の性質を調べる問題に対して,特異値分解により得られる変換行列,およびL1ノルム最小化を用いたスパースモデリング手法を提案した.さらに,2光子顕微鏡による生体イメージング手法の開発に向けて,深度方向の差分のスパース性を利用した手法を開発した.本成果に関する特許出願を行った.また論文を投稿準備中である.
【課題2】圧縮センシングへのベイズ推定の導入:単一光子放射断層撮影法(SPECT)や質量分析法などの応用において現れる観測行列の要素の非負性が,L1ノルム最小化に基づく圧縮センシングの性能にどのような影響を及ぼすかを検討するために,観測行列の要素の平均が0でない場合のL1ノルム最小化についてベイズ統計に基づく定式化による解析的性能評価および数値実験を行い,完全再構成が可能となる条件について検討した.本研究の成果は国際会議で発表予定である.
【課題3】圧縮センシングの数理的諸性質の横断的研究:MRIやVLBIなどの応用に共通するフーリエ観測に基づく圧縮センシングの問題に対して,大規模な再構成問題を効率的に実装する方法を検討し,MR分光画像法における画像再構成に適用した.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 10件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] "Slow-scanning" in ground-based mid-infrared observations2018

    • 著者名/発表者名
      Ryou Ohsawa, Shigeyuki Sako, Takashi Miyata, Takafumi Kamizuka, Kazushi Okada, Kiyoshi Mori, Masahito S. Uchiyama, Junpei Yamaguchi, Takuya Fujiyoshi, Mikio Morii, Shiro Ikeda
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 857 ページ: 37

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab6ae

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exhaustive search for sparse variable selection in linear regression2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiko Igarashi, Hikaru Takenaka, Yoshinori Nakanishi-Ohno, Makoto Uemura, Shiro Ikeda, Masato Okada
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 87 ページ: 044802

    • DOI

      10.7566/JPSJ.87.044802

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accelerating cross-validation with total variation and its application to super-resolution imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoyuki Obuchi, Shiro Ikeda, Kazunori Akiyama, Yoshiyuki Kabashima
    • 雑誌名

      PLOS One

      巻: 12 ページ: e0188012

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0188012

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sparse modeling approach to analytical continuation of imaginary-time quantum Monte Carlo data2017

    • 著者名/発表者名
      Junya Otsuki, Masayuki Ohzeki, Hiroshi Shinaoka, Kazuyoshi Yoshimi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.95.061302

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Compressing Green's function using intermediate representation between imaginary-time and real-frequency domains2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Shinaoka, Junya Otsuki, Masayuki Ohzeki, and Kazuyoshi Yoshimi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 96 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.96.035147

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Machine learningの医学研究領域への利用  現代の魔法は本物か?  ディープラーニング入門2017

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 雑誌名

      INNERVISION

      巻: 9 ページ: 50-53

  • [学会発表] Improving time resolution in the imaging of metabolic dynamics using compressed sensing from 2D heteronuclear multiple quantum coherence2018

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Hirohiko Imai, Kei Sano, Masayuki Ohzeki, Tetsuya Matsuda, Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      Joint Annual Meeting ISMRM-ESMRMB
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance analysis of L1-norm minimization for compressed sensing with non-zero-mean matrix elements2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Information Theory
    • 国際学会
  • [学会発表] 3D reconstruction of TEM-CT via D-Wave2018

    • 著者名/発表者名
      Masamichi J. Miyama, Chihiro H. Nakajima, Masayuki Ohzeki
    • 学会等名
      Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] Statistical mechanical analysis of Hamiltonian estimation of Ising spin glass based on the framework of statistical query learning2018

    • 著者名/発表者名
      Chako Takahashi, Masayuki Ohzeki, Shuntaro Okada, Masayoshi Terabe, Shinichirou Taguchi, Kazuyuki Tanaka
    • 学会等名
      Quantum Machine Learning & Biomimetic Quantum Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] 中性子散乱におけるスパースモデリングの応用2018

    • 著者名/発表者名
      世永公輝, 林田翔平, 大関真之, 益田隆嗣
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] 多体グリーン関数の自然な疎表現と計算物理学への応用2018

    • 著者名/発表者名
      品岡寛, 大槻純也, 大関真之, 吉見一慶
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
  • [学会発表] Measurement data analysis based on sparse modeling2017

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      第55会日本生物物理学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Time-series reconstruction using compressed sensing with ADMM in 2D magnetic resonance spectroscopic imaging2017

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Hirohiko Imai, Kei Sano, Masayuki Ohzeki, Tetsuya Matsuda, Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data-Driven Science” (HD3-2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Time-series reconstruction using compressed sensing in 2D 1H-13C heteronuclear multiple quantum coherence MRSI2017

    • 著者名/発表者名
      Utako Yamamoto, Hirohiko Imai, Kei Sano, Masayuki Ohzeki, Tetsuya Matsuda, Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      第45回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Sparse modeling: how to solve the ill-posed problem2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 学会等名
      Machine Learning and Many-Body Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sparse modeling: a revolution on various measurements2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 学会等名
      Data Science Summer School
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Machine Learning: Introduction and Applications to Monitoring2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 学会等名
      2017 Asia-Pacific-Euro Summer School on Smart Structures Technology (APESS)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sparse modeling for quantum Monte-Carlo simulation2017

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Ohzeki
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data-Driven Science” (HD3-2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simulated annealingを用いた低ランク行列補完2017

    • 著者名/発表者名
      三上譲治, 関優也, 片岡駿, 大関真之, 田中和之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 圧縮センシングによるイジング相互作用の推定2017

    • 著者名/発表者名
      高橋茶子, 岡田俊太郎,寺部雅能, 田口慎一郎, 大関真之, 田中和之
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] スパースモデリングを活用した量子モンテカルロデータの解析接続ーオープンソースソフトウェア紹介および利用事例の紹介2017

    • 著者名/発表者名
      吉見一慶,大槻純也, 大関真之, 品岡寛
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] Sparse modeling - revolution on various measurements -2017

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 学会等名
      2017 Bilateral Workshop between Tohoku University and National Tsing Hua University
    • 国際学会
  • [図書] ベイズ推定入門 -モデル選択からベイズ的最適化まで-2018

    • 著者名/発表者名
      大関真之
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      オーム社
    • ISBN
      978-4-274-22139-2
  • [産業財産権] 画像処理装置,コンピュータプログラム及び画像保管方法2017

    • 発明者名
      曽我部舞奈,大関真之,瀬原淳子
    • 権利者名
      曽我部舞奈,大関真之,瀬原淳子
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2017-117213

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公開日: 2018-12-17  

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