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2017 年度 実施状況報告書

計算食料科学へ向けた牛肉脂肪の3次元幾何・位相解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K15019
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

吉澤 信  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (10455371)

研究分担者 横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (00261206)
竹本 智子  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (00450403)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード牛脂肪 / 3次元画像処理 / 牛脂肪幾何解析 / 牛脂肪位相解析 / 計算食料科学
研究実績の概要

本年度は牛肉品質評価の調査、3次元画像のノイズ除去法及び領域抽出法の開発、幾何特徴抽出法の調査を実施した。その結果、新しい牛肉脂肪交雑の抽出計算法を考案し学術発表を実施した。
本研究では、実際の牛肉試料を破壊検査により大規模3次元画像として計測する。牛脂肪の正確な幾何・位相情報処理のためには計測した画像から脂肪交雑の領域を抽出・認識する必要がある。我々のデータは物理メモリには乗らない大規模な画像であり、既存の領域抽出・ラベリングの計算法では扱えない。我々は大規模な3次元牛肉画像に対して脂肪交雑の領域を抽出する新しい計算法を提案した。我々の方法は、再帰的な判別分析法と3次元グラフ上での領域拡張法に基づくことで、物理メモリ以上の大規模3次元画像を処理する。初めに、2次元断面毎に牛肉領域を抽出し、ラベリングする。次に各連結領域を頂点、断面前後で重なっている連結領域への辺を持つ3次元グラフを構築する。3次元グラフ上で領域拡張を行うことで、3次元画像の領域抽出を行い牛肉領域を決定する。最後に赤身と脂肪の色を再帰的な判別分析で分離し脂肪交雑領域を得る。3次元グラフに必要なデータ構造の容量は画像に比べて非常に小さいため、メモリ上での実行が可能である。我々の方法で大規模な3次元牛肉画像の複雑な脂肪形状を抽出することに成功した。
また、中央畜産会・格付け協会などで牛肉品質評価の現状に関する打ち合わせ、文献による既存の脂肪交雑抽出・評価方法の調査を実施した。さらに、位相幾何学の不変量に関する既存の計算法を調査し、現在大規模な画像に適応する新しい計算法を開発中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

牛肉試料選定及び購入が当初の予測より困難であったため、本研究の期間を1年延長して実施予定である。スーパーで購入した予備実験試料により、計測条件の選定、各種計算法の開発は予定どおり進んでいる。

今後の研究の推進方策

現在開発中の位相計算法の完了、牛肉試料の購入・3次元計測と生化学実験の実施、開発した計算フレームワークによる処理と相関解析を実施予定である。生化学実験・試料の購入に関しては、農研機構の関係部署の協力を得る予定である。

次年度使用額が生じた理由

牛肉試料購入・生化学実験が遅れているため、その費用と研究成果発表費用に用いる予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Kazan Federal University(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Kazan Federal University
  • [雑誌論文] Dancing Styles of Collective Cell Migration: Image-Based Computational Analysis of JRAB/MICAL-L22018

    • 著者名/発表者名
      Ayuko Sakane, Shin Yoshizawa, Hideo Yokota, and Takuya Sasaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fcell.2018.00004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3次元スライス画像のノイズ除去2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信、中村 佐紀子、横田 秀夫
    • 雑誌名

      画像センシングシンポジウム(SSII 2017)論文集

      巻: - ページ: S02-IS2-07

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fast L1 Gauss 2D Image Transforms2017

    • 著者名/発表者名
      Dina Bashkirova, Shin Yoshizawa, Rustam Latypov, and Hideo Yokota
    • 雑誌名

      Proceedings of Spring/Summer Young Researchers' Colloquium on Software Engineering

      巻: - ページ: 145-149

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fast L1 Gauss Transforms for Edge-Aware Image Filtering2017

    • 著者名/発表者名
      Dina Bashkirova, Shin Yoshizawa, Rustam Latypov, and Hideo Yokota
    • 雑誌名

      Proceedings of the Institute for System Programming of the Russian Academy of Sciences

      巻: 29 ページ: 55-72

    • DOI

      10.15514/ISPRAS-2017-29(4)-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 大規模3次元画像からの牛脂肪交雑形状抽出2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信, 中村 佐紀子, 横田 秀夫
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] グラフ理論による4D画像のZ-Drift補正2018

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信, 横田 秀夫
    • 学会等名
      精密工学会春季大会学術講演会
  • [学会発表] 大規模3次元牛肉画像の脂肪交雑抽出2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信, 中村 佐紀子, 横田 秀夫
    • 学会等名
      理研シンポジウム: 第5回光量子工学研究
  • [学会発表] Towards to Geometrical and Topological Analysis of Beef Marbling2017

    • 著者名/発表者名
      Shin Yoshizawa, Sakiko Nakamura, and Hideo Yokota
    • 学会等名
      2nd Biomechanics Visualization Workshop
  • [学会発表] Fast Image Filtering with L1 Gauss Transform2017

    • 著者名/発表者名
      Dina Bashkirova, Shin Yoshizawa, and Hideo Yokota
    • 学会等名
      International Computer Vision Summer School
    • 国際学会
  • [学会発表] 超解像へ向けた高速画像フィルタ2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信, 横田 秀夫
    • 学会等名
      日本細胞生物学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Edge-aware Image Processing2017

    • 著者名/発表者名
      吉澤 信, 横田 秀夫
    • 学会等名
      1st Biomechanics Visualization Workshop
  • [学会発表] Cloud computing system for image processing and sharing in 4D Cell project2017

    • 著者名/発表者名
      M. Morita, G. Masumoto, M. Nishimura, Y. Tsujimura, S Takemoto, S. Yoshizawa, R. Himeno, and H. Yokota
    • 学会等名
      Taiwan-Japan Joint Meeting on Bioimaging for Young Researcher
    • 国際学会
  • [備考] 研究HP

    • URL

      http://www.riken.jp/brict/Yoshizawa

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-22  

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