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2018 年度 実績報告書

高次画像統計量を用いた脳内質感認知モデリング

研究課題

研究課題/領域番号 16J00273
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

田村 秀希  豊橋技術科学大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
キーワード質感認知 / 材質識別 / 鏡面反射 / 透明感 / optic flow / 画像統計量 / 畳み込みニューラルネットワーク
研究実績の概要

質感を持つ物体の運動情報の観察から,鏡材質では回転方向に沿って画素が動くのに対し,ガラス材質には回転方向に沿った運動に加えて,それとは逆方向の動きが存在することを発見した.これをもとに,鏡・ガラス材質識別の動的手がかりとして,「全体の動きの中でどれだけ逆方向の動きが存在するかという比率」を提案した.これを用いて,物理的指標である屈折率の違いとヒトの鏡面反射・透過知覚の評定を,高い相関で推定するモデルを構築した(Scientific Reports誌).
三角柱型の回転するガラス材質物体が,特定の角度で鏡材質のように間違えて知覚され,同時のその物体が逆に回転しているように知覚する,という新たな錯視現象を発見した.我々は,これを「The rotating glass illusion」と命名し,その特性を実験的に明らかにした(i-Perception誌).
鏡・ガラス材質識別の手がかりとなりうる,より一般的な要因の解明を,機械学習を用いたデータ駆動型のアプローチにより進めた.ヒトの応答と画像の真のラベルを切り離した画像セット(diagnostic images)を大規模な心理物理実験により取得し,これらをもとにヒトと高い相関を持つ理想的なCNN(OptCNN)の探索を体系的に行った.その結果,OptCNNは正答率と相関の両面でヒトと似た振る舞いを示すようになった.加えて,ネットワークの内部表現においても,OptCNNはヒトと似た表象を獲得した.さらに,このモデルは従来モデルに比べてノイズ付加画像への頑健性がより高かった.提案手法によりヒトの正解・不正解の両方を学習可能になったことで,ヒト視覚系の材質識別への深い洞察が与えられた.今後,ヒト-モデル間にある乖離を埋めることにより,ヒト視覚系の質感認知処理のさらなる理解につながると示唆される(arXivに投稿済).

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Justus Liebig University Giessen(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Justus Liebig University Giessen
  • [雑誌論文] Dynamic Visual Cues for Differentiating Mirror and Glass2018

    • 著者名/発表者名
      Tamura Hideki、Higashi Hiroshi、Nakauchi Shigeki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41598-018-26720-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Rotating Glass Illusion: Material Appearance Is Bound to Perceived Shape and Motion2018

    • 著者名/発表者名
      Tamura Hideki、Nakauchi Shigeki
    • 雑誌名

      i-Perception

      巻: 9 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1177/2041669518816716

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Modulating luminance and color saturation disambiguates mirror and glass2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • 学会等名
      European Conference on Visual Perception 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinguishing Mirror from Glass2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • 学会等名
      Vision Sciences Society 2018 Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Distinguishing mirror from glass - a big data approach to material perception -2018

    • 著者名/発表者名
      Hideki Tamura, Konrad E. Prokott, Roland W. Fleming
    • 学会等名
      2018 UK-JSPS Symposium SHITSUKAN approach to digital colour sensing: human colour vision for material quality
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Hideki Tamura, Ph.D.

    • URL

      https://sites.google.com/view/hidekitamura

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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