逆問題解析におけるアプリオリ情報の有効利用に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450168
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 小杉 幸夫 東京工業大学, フロンティア創造共同研究センター, 教授 (30108237)
• 研究分担者: IREN Valova 日本学術振興会, 外国人特別研究員 ; 亀山 啓輔 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40242309) ; 小俣 透 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (10262312)
• キーワード: PET画像 / 等価ダイポール推定 / ネットワークインバーション / 動的正則化 / アプリオリ情報 / 地理画像 / 曲面推定 / ステレオ画像

研究概要

本年度は、逆問題として、脳内等価ダイポール位置推定、FDG代謝分布推定、ステレオ画像からの3次元曲面推定、以上3つの問題をとりあげ、それぞれ固有なアプリオリ情報の有効利用法について検討を行った。
まず、脳内活動の等価ダイポール表現に対して新たな提案を行った。すなわち、本研究の提案法では、ダイポール相互の距離の関数としてダイポール相互の関係に協調関係を仮定し、推定すべき解の自由度を実質的に低減することで逆問題としての不適切性を回避し、3個程度のダイポール推定が安定に行えるものとした。この方法によれば、ある面積を持った皮質の活動を、三角形の各頂点にダイポールを配したモデルで表現し、誘発電位などの時間的推移を、3角形の移動軌跡としてグラフィック表現することが可能になり、脳内の活動状況を的確に把握することが可能になる。
2番目のFDG代謝分布推定の問題では、順方向の問題をHMMを埋め込んだ階層型ネットワークの配列で表現し、一定時間ごとに得られるPET画像データおよび血中FDG濃度を教師データとしたネットワークインバージョンによって、時間的推移の連続性というアプリオリ情報を生かした形で脳内糖代謝の画像化を可能にした。
3番目のステレオ画像からの曲面推定問題では、対応点を自動的に探索するネットワークと、微小曲面間の高次連続性を考慮した再構成アルゴリズムを組み合わせることにより、逆問題の不適切性を排除する方式を提案した。また、この方式を航空写真からの地表曲面の生成問題に適用し、実画像によりその有効性を確認した。

研究成果

• [文献書誌] Naoko Uemoto,Yukio Kosugi: "Dynamic Regularization for the Restoration of PET Images"Systems and Computers in Japan. 30・8. 23-31 (1999)
• [文献書誌] Y.Hayashi,Y.Kosugi,B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Proc.3^<rd> Int.Workshop on Biosignal Interpretation. III. 79-82 (1999)
• [文献書誌] Y.Hayashi,Y.Kosugi,B.He: "A Network Inversion Technique for Estimating Equivalent Dipole Description of Visual Evoked Potential"Method of Information in Medicine. (未定)(印刷中). (2000)
• [文献書誌] I..Valova and Y.Kosugi: "Modeling higher Ievel processing functions inherent to the human brain"Proc.IJCNN. CD-ROM. 2062 (1999)
• [文献書誌] I..Valova and Y.Kosugi: "Hadamard-based image decomposition and compression"IEEE Trans.On Information Technology in Biomedicine. Vol.4,No.1(印刷中). (2000)
• [文献書誌] 宇都有昭、小杉幸夫、土居原健: "区分的曲面構築法によるステレオ地理画像に基づく地形モデル生成"電子情報通信学会技術報告. NC99-63. 7-14 (1999)