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2012 年度 実施状況報告書

三次元物体検索のためのスケーラブルな次元圧縮技術とセグメンテーションの研究

研究課題

研究課題/領域番号 23500119
研究機関豊橋技術科学大学

研究代表者

青野 雅樹  豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00372540)

キーワード情報検索 / 三次元形状 / 局所特徴量
研究概要

我々が開発した、三次元形状検索手法「多重フーリエスペクトル特徴量」(略称MFSD)は、平成24年6月29日に特許となった(特許第5024767号)。MFSDは教師なし機械学習手法としては、世界最高レベルの高性能を誇っているが、検索性能向上の余地がまだあること、インデックスが三次元物体ひとつあたり約3500次元の高次元の特徴量である点に改良の余地がある。平成24年度は、三次元検索に向けた新特徴量と新次元削減技術を開発した。新特徴量としては、ボクセル表現に基づく新しい特徴量「ボクセル空間重複分解スペクトル特徴量」(Dense Voxel Spectrum Descriptor (DVD))と、従来手法である「デプスバッファ特徴量」(Depth Buffer) (DB)とを複合した特徴量DVD+DB法を開発し、多くのベンチマークでMFSDを超える検索性能を達成した。なお、DVD特徴量に関しては、特許出願を行った。新次元削減に関しては、「局所計量保存射影法」を開発し、昨年開発した「拡散線形射影法」(1/10圧縮)よりも圧縮率が高く(1/20圧縮)、ほぼ同性能を保つことに成功した。
一方、別の研究目標であった局所特徴量の開発に関しては、機械部品の三次元CADデータベースを意識した「穴」や「凹凸」という「部分」を表す局所特徴量を捉えることのできる手法の開発を行い、国内学会で発表を行った。この手法により、「穴」や「凹凸」などの特徴と、昨年度開発したセグメンテーションから得られる部分とを照合させた新部分検索手法の手がかりが見えてきた点で有意義であった。
また、三次元物体の検索で最も困難な問題であるクエリ入力に関しては、三次元物体をユーザに用意させるのではなく、デジカメや携帯等で撮影された二次元画像から三次元物体を検索する手法を開発し、査読付き国際会議に投稿し、採択され口頭発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画では、成果として特許1件、学術論文1件、国際会議論文1件、国内学会発表が前年と同程度(前年10件)を自主目標としてあげていた。平成24年度は、結果として、新規開発技術の特許出願を達成でき、学術論文は3件出版、査読付き国際会議は2件採択された。国内学会発表は昨年度を50%程度上回る16件行うことができた。
一方、大規模スケーラブルな三次元形状モデルの検索に関する実験を行うため、世界最大の三次元データ(三次元物体総数10,000)のベンチマークToyohashi Shape Benchmark(TSB)作成した。TSBは、ベンチマークデータとそれを用いた新技術を書いた論文が国際会議で採択され、口頭発表することができ、同時に、研究室のURLから世界に情報発信を行うことができた。
研究課題のひとつとしてあげていた部分検索の研究に関しては、従来の我々の手法であるMFSD法の弱点だった、「穴」「凹凸」といった部分形状に対応した局所特徴量を定義し、「穴」や「凹凸」形状が多く含まれるベンチマークデータであるESB (Engineering Shape Benchmark)で、MFSDを上回る検索性能を達成することができた。
以上のように、多方面から多くの研究成果を出すことができ、平成24年度は、当初の計画以上に進展した、という判断をした。

今後の研究の推進方策

平成25年度は、最終年度であり、これまで開発したが、まだ成果発表をしていない技術を学会や論文誌等で発表すると同時に、Webから使えるアプリケーションの作成とユーザインタフェースの開発に重点を置く予定である。特に、三次元データを入力として三次元データを検索するのは、我々がこれまで開発した技術で高精度が期待できる一方で、ユーザへの負担が大きい。そこで、三次元の代わりに、二次元の画像(スケッチやデジタルカメラなどの写真)から三次元形状を検索する技術にも焦点を当ててきたが、その技術を洗練化すると同時に、そのような簡便なユーザインタフェースの開発に重点を置く予定である。また、部分検索に関しては、技術的な側面から検索性能を高める技術を模索すると同時に、評価方法や評価用データに関しても焦点を当てる予定である。
以上のように、三次元物体の検索に関連する分野でのパイオニア的研究を継続的に行う予定である。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (18件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 多視点画像の局所的な特徴の相関に基づく三次元物体の形状類似検索2013

    • 著者名/発表者名
      立間淳司, 青野雅樹
    • 雑誌名

      知能と情報 (日本知能情報ファジィ学会誌)

      巻: Vol.25, No.1 ページ: 556-567

    • DOI

      10.3156/jsoft.25.556

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ボクセル空間の重複分解により空間的特徴を捉えた特徴量を用いた三次元物体の形状類似検索2012

    • 著者名/発表者名
      立間淳司, 青野雅樹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌

      巻: Vol.J95-D, No.12 ページ: 2090-2101

    • URL

      http://search.ieice.org/bin/summary.php?id=j95-d_12_2090&category=D&year=2012&lang=J&abst=

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大域的なデータ分布を考慮したカーネル密度関数による外れ値検出2012

    • 著者名/発表者名
      立間淳司, 青野雅樹
    • 雑誌名

      DBSJ Journal

      巻: Vol.11, No.1 ページ: 61-66

    • URL

      http://dbsj.org/wp-content/uploads/journal/vol11/no1/dbsj-journal-11-01-061.pdf.pagespeed.ce.DHr8mvw4s4.pdf

    • 査読あり
  • [学会発表] 穴と凹凸に着目した3次元物体の形状類似検索2013

    • 著者名/発表者名
      小栁 斉,青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] Learning to Rankを用いたQAサイトにおけるベストアンサーの推定,2013

    • 著者名/発表者名
      長野敬介, 青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] コンテンツベース素性によるウェブスパム検出2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤智博, 青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] 色特徴量と動き特徴量を用いたショット分割手法2013

    • 著者名/発表者名
      佐藤駿介, 青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] 映画の興行収入を予測する手法の検討2013

    • 著者名/発表者名
      Linda Changvisommid,青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      20130306-20130308
  • [学会発表] 電子掲示板の投稿を用いた株価リターン予測2013

    • 著者名/発表者名
      桜田 亮太, 青野 雅樹
    • 学会等名
      第5回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2013)
    • 発表場所
      福島県磐梯熱海
    • 年月日
      20130303-20130305
  • [学会発表] ウェブページの統計的解析に基づく素性を用いたウェブスパム検出2013

    • 著者名/発表者名
      Pav Vanna, 青野雅樹
    • 学会等名
      第5回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2013)
    • 発表場所
      福島県磐梯熱海
    • 年月日
      20130303-20130305
  • [学会発表] 多視点画像からの複合特徴量に基づく三次元形状モデルの分類2013

    • 著者名/発表者名
      奥村 泰明, 青野 雅樹
    • 学会等名
      第5回データ工学と情報マネジメントに関するフォーラム(DEIM2013)
    • 発表場所
      福島県磐梯熱海
    • 年月日
      20130303-20130305
  • [学会発表] 2次元画像による3次元物体モデルの検索2013

    • 著者名/発表者名
      田代翔輝, 青野雅樹
    • 学会等名
      情報処理学会第75回全国大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] Analyzing Sentiment Word Relations with Affect, Judgment, and Appreciation2012

    • 著者名/発表者名
      Alena Neviarouskaya and Masaki Aono
    • 学会等名
      24th International Conference on Computational Linguistics (COLING 2012)
    • 発表場所
      Mumbai, India
    • 年月日
      20121212-20121215
  • [学会発表] Automatic Analysis of Appraisal Potentials of Words2012

    • 著者名/発表者名
      Alena Neviarouskaya and Masaki Aono
    • 学会等名
      情報学ワークショップ(WINF2012)
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      20121208-20121208
  • [学会発表] A Large-Scale Shape Benchmark for 3D Object Retrieval: Toyohashi Shape Benchmark2012

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tatsuma, Hitoshi Koyanagi, and Masaki Aono
    • 学会等名
      Signal & Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20121203-20121206
  • [学会発表] 3D Shape Retrieval from a 2D image as Query2012

    • 著者名/発表者名
      Masaki Aono, Hiroki Iwabuchi
    • 学会等名
      Signal & Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      20121203-20121206
  • [学会発表] Learning to Rankを用いたQAコンテンツのベストアンサー推定手法の提案2012

    • 著者名/発表者名
      長野敬介, 青野雅樹
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      20120924-20120925
  • [学会発表] シソーラスを利用した産業遺産の記述とその分類への適用2012

    • 著者名/発表者名
      澤田貴行, 青野雅樹
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      20120924-20120925
  • [学会発表] 自己組織化写像を用いた3次元モデルのセグメンテーション2012

    • 著者名/発表者名
      小坂龍一, 青野雅樹
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      20120924-20120925
  • [学会発表] 局所計量保存射影と類似文書検索への応用2012

    • 著者名/発表者名
      立間淳司, 青野雅樹
    • 学会等名
      電気関係学会東海支部連合大会
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学
    • 年月日
      20120924-20120925
  • [学会発表] An Efficient Method for Ontology Instance Matching2012

    • 著者名/発表者名
      Rudra Pratap Deb Nath, Hanif Seddiqui, and Masaki Aono
    • 学会等名
      人工知能学会全国大会(第26回)
    • 発表場所
      山口市
    • 年月日
      20120613-20120615
  • [備考] 知識データ工学・情報検索研究室 研究業績リスト

    • URL

      http://www.kde.cs.tut.ac.jp/publications/

  • [産業財産権] 三次元物体モデルを検索するための方法、コンピュータプログラム及びシステム、及び、三次元物体を分類するための方法、コンピュータプログラム及びシステム2012

    • 発明者名
      青野雅樹、立間淳司
    • 権利者名
      豊橋技術科学大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2012-275452
    • 出願年月日
      2012-12-18

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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