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2019 年度 実績報告書

画像処理及び深層学習を用いた植物機能の3次元情報解析

研究課題

研究課題/領域番号 19J22701
研究機関東京大学

研究代表者

板倉 健太  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード深層学習 / 樹木 / モニタリング / 画像解析 / 点群 / 3次元情報
研究実績の概要

2019年度は、雑誌の投稿論文を主著で4報、共著で1報を発表した。またシンガポール国立大学ややシンガポール科学技術庁(IHPC)、ニュージーランドのマッセー大学への留学を通し、技術的な成長に加え、コミュニケーション能力の向上や国際感覚を身に着けた。
雑誌の内容に関しては、カメラや画像解析技術を用いた樹木のモニタリング方法を提案した。360度カメラと呼ばれる全方向を計測できるカメラを用いて都市の植物を計測し、その画像から写真測量(SfM-MVS)と呼ばれる方法を用いて対象の3次元情報(点群)を再構成する。カメラからの情報や、その点群からの3次元情報を総合して樹木を自動的に検知する方法について提案した。カメラから樹木を検知する際は、深層学習による方法(YOLOv2)も用いており、当初の予定であった、深層学習や画像解析を利用した研究計画を無事に終了することができた。今後は、都市の樹木のみならず、森林領域でもそれらの方法が利用可能かなどを検討していく予定である。
また、留学に関してであるが、大学の研究科内の留学にかかる奨学金も利用しながら、シンガポールやニュージーランドへの留学を無事に終えることができた。シンガポールでは、都市の樹木のモニタリングがさかんで、景観維持や、環境整備、また観光客誘致などの目的でその樹木の形状だけでなく、将来の形状の予測なども行う。学術振興会特別研究員としての実績やスキルも留学先で活かすことができ、かつ、実際に応用を考えている研究者らと議論できたことは非常に実りがあった。本研究での手法や知見は世界の多くの場所や地域で必要であり、より広い視野を持って研究を続けていくことが重要である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

現在の進捗状況はおおむね順調に進展していると考えている。理由として、画像解析技術や深層学習、機械学習を用いて樹木をモニタリングする内容が進んでおり、また今後の研究プランも比較的明らかであるからだ。またそれに加え、留学も無事終えることができたという点も大きい。現在はコロナウイルス蔓延防止のため、留学や海外渡航が非常に難しくなっている。その直前まで、海外での現地の研究者との交流ができたことが非常によかったと感じている。

今後の研究の推進方策

今後の計画としては、コロナウイルスの関係で海外渡航や現地での聞き込みなどが難しくなるため、オンラインでのテレカンファレンスやチャットツールを用いて、これまでと変わりないコミュニケーションを持続できることを目標とする。留学などを通じて、海外の研究者とのつながりや、英語などをもちいてコミュニケーションすることのハードルが非常に下がったため、その経験を活かし、海外の研究者とのやりとりを増やしていけるようにしたい。また、データに関しても、これまでは自身の足で取得していくことがメインであったが、昨今は3Dのデータも含め、データセットとして公開されているものも多く、実験などに自身で行けない場合でもそのようなデータセットを用いて、あらかじめプログラミングコードの検証などに務め、研究活動をよりスムーズに行えるよう工夫していきたい。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Simple and effective tool for estimating tree trunk diameters and tree species classification2020

    • 著者名/発表者名
      Itakura Kenta、Hosoi Fumiki
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 ページ: 558~558

    • DOI

      10.1364/AO.59.000558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic method for segmenting leaves by combining 2D and 3D image-processing techniques2020

    • 著者名/発表者名
      Itakura Kenta、Hosoi Fumiki
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 59 ページ: 545~545

    • DOI

      10.1364/AO.59.000545

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Automatic Tree Detection from Three-Dimensional Images Reconstructed from 360° Spherical Camera Using YOLO v22020

    • 著者名/発表者名
      Itakura Kenta、Hosoi Fumiki
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 12 ページ: 988~988

    • DOI

      10.3390/rs12060988

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Voxel-based leaf area estimation from three-dimensional plant images2019

    • 著者名/発表者名
      ITAKURA Kenta、HOSOI Fumiki
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 75 ページ: 211~216

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-19-00013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Leaf Segmentation Based on k-Means Algorithm to Obtain Leaf Angle Distribution Using Terrestrial LiDAR2019

    • 著者名/発表者名
      Kuo Kuangting、Itakura Kenta、Hosoi Fumiki
    • 雑誌名

      Remote Sensing

      巻: 11 ページ: 2536~2536

    • DOI

      10.3390/rs11212536

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Automatic tree detection from 3D images using image processing and machine learning2019

    • 著者名/発表者名
      Itakura K., Hosoi F
    • 学会等名
      The Remote Sensing Society of Japan
  • [学会発表] 次元点群処理や画像解析を用いた3 次元画像からの葉の自動認識および構造 解析2019

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      システム農学会
  • [学会発表] 機械学習や3 次元点群処理を用いた3 次元画像からの樹木の自動検出2019

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,細井文樹
    • 学会等名
      生態工学会
  • [学会発表] 深層学習および拡散反射光を用いた豆腐の凝固状態 の分類2019

    • 著者名/発表者名
      板倉健太,斎藤嘉人,鈴木哲仁,近藤直,細井文
    • 学会等名
      生態工学会
  • [学会発表] Tree trunk diameter and species estimation using a stereo camera, deep learning and image processing technique2019

    • 著者名/発表者名
      Itakura K, Hosoi F
    • 学会等名
      workshop in conjunction with ICCV 2019, Multi-Discipline Approach for Learning Concepts-Zero-Shot, One-Shot, Few-Shot and Beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of leaf inclination angle in three-dimensional plant images obtained from lidar2019

    • 著者名/発表者名
      Itakura K, Hosoi F
    • 学会等名
      Paddy and Water Environment Engineering
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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