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2011 年度 実績報告書

圧縮センシングの手法によるパターン認識の効率化、頑健化および秘匿化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22700163
研究機関長崎大学

研究代表者

酒井 智弥  長崎大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (30345003)

キーワードランダム射影 / スパース正則化 / 多重ラベリング / 組合せ最適化
研究概要

効率的なパターンの圧縮技術の有効性を実データを用いて検証した.パターンを圧縮したまま情報処理する枠組みを応用して、大規模計算を必要とする医用画像の領域抽出やレジストレーション(画像の位置合わせ)を効率化した.画素の数と等しい次元数を低次元に射影するランダム行列の生成は非現実的であるが、行列の生成が不要である本研究の手法はランダム射影を画像に適用可能にするのみならず、多数の画像を射影して類似性の高い画像を高速に探索可能にした.また、前年度に考案したスパース正則化に基づく多重ラベリング識別器の頑健性を考察し、応用範囲の拡大を試みた.特に、肺音信号からその正常・異常な成分を頑健に分離する信号処理と、分離信号のパターン認識による診断支援の可能性を検討した.肺音は様々な種類の正常音・異常音の混合であり、かつ、高品質な信号の記録が困難であることから、そのパターン認識は極めて挑戦的な課題と考えられてきた.本研究では、圧縮センシングの手法に基づくことにより、そのような肺音信号に対しても頑健に構成音を抽出できることを示した.また、肺音を簡潔に表現できる基底を用意できれば、正常音・異常音を同時に認識できる可能性を実験的に確認した.圧縮センシングの手法による肺音のパターン認識の効率化、頑健化、秘匿化は、有力かつ発展の余地が大きい取り組みであり、本研究の長所を余すことなく活かせるパイロットモデルとして今後も研究を継続する.加えて、本研究では、組合せ最適化問題が信号処理とパターン認識の重要な接点であることを指摘した.すなわち、圧縮センシングにおけるスパース解法は組合せ最適化問題の近似的な解法を提供しており、既知の概念の組合せによって対象を簡潔に説明する組合せ最適化問題がパターン認識の本質である.この観点から、信号処理とパターン認識の両研究分野が相乗的に発展する方向性を探る議論を開始している.

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

具体的な応用例(医用画像処理、肺音のパターン認識)によって本研究の手法の長所や新規性が明らかになりつつある.また、数理基盤である組合せ最適化の観点からパターン認識を再解釈する知見が得られ、当初のねらいどおり、本研究が研究分野自体の発展性に貢献する余地を見出しつつある.

今後の研究の推進方策

本研究の手法の応用・開発(特に医用画像処理、肺音のパターン認識)を継続する.また、パターンを圧縮しないパターン認識の既存技術から、効率化、頑健化、穣匿化された技術を容易に導出できるようにするための数理的枠組み作りを試みる.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Sparse representation-based extraction of pulmonary sound components from low-quality auscultation signals2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Sakai, Haruka Satomoto, Senya Kiyasu, Sueharu Miyahara
    • 雑誌名

      IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2012) Proceedings

      巻: (未定) ページ: 509-512

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multi-label classification for image annotation via sparse similarity voting2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Sakai, Hayato Itoh, Atsushi Imiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, Computer Vision-ACCV 2010 Workshops, Revised Selected Papers

      巻: Part II 6469 ページ: 344-353

    • DOI

      10.1007/978-3-642-22819-3_35

    • 査読あり
  • [雑誌論文] スパース表現による異常肺音の抽出2011

    • 著者名/発表者名
      酒井智弥、里元はるか、喜安千弥、宮原末治
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: Vol.111 No.27 ページ: 131-136

  • [雑誌論文] スパース表現に基づく識別手法は非線形クラス部分空間に対して頑健か?~見えに基づく物体認識における検証~2011

    • 著者名/発表者名
      伊東隼人、酒井智弥、井宮淳
    • 雑誌名

      画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2011)論文集

      ページ: 177-184

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 組合せ最適化問題としてのパターン認識と信号処理2011

    • 著者名/発表者名
      酒井智弥
    • 雑誌名

      電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会(基礎・境界講演論文集)

      ページ: SS-20-SS-21

  • [雑誌論文] Global image registration by fast random projection2011

    • 著者名/発表者名
      Hayato Itoh, Shuang Lu, Tomoya Sakai, Atsushi Imiya
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science, ISVC 2011 Proceedings

      巻: 6938 ページ: 22-32

    • DOI

      10.1007/978-3-642-24028-7_3

    • 査読あり
  • [学会発表] Sparse representation-based extraction of pulmonary sound components from low-quality auscultation signals2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Sakai, Haruka Satomoto, Senya Kiyasu, Sueharu Miyahara
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing (ICASSP 2012)
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2012-03-30
  • [学会発表] 組合せ最適化問題としてのパターン認識と信号処理2011

    • 著者名/発表者名
      酒井智弥
    • 学会等名
      電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2011-09-13
  • [学会発表] スパース表現に基づく識別手法は非線形クラス部分空間に対して頑健か?~見えに基づく物体認識における検証~2011

    • 著者名/発表者名
      伊東隼人、酒井智弥、井宮淳
    • 学会等名
      画像の認識・理解シンポジウム(MIRU2011)
    • 発表場所
      金沢市文化ホール
    • 年月日
      2011-07-20
  • [学会発表] スパース表現による異常肺音の抽出2011

    • 著者名/発表者名
      酒井智弥、里元はるか、喜安千弥、宮原末治
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      立命館大学
    • 年月日
      2011-05-13

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公開日: 2013-06-26  

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