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2023 年度 実績報告書

実用的な航空画像処理を実現するための最適化基盤の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23H01642
配分区分補助金
研究機関統計数理研究所

研究代表者

田中 未来  統計数理研究所, 統計基盤数理研究系, 准教授 (40737053)

研究分担者 檀 寛成  関西大学, 環境都市工学部, 教授 (30434822)
伊高 静  東京理科大学, 創域理工学部経営システム工学科, 助教 (80776336)
高橋 翔大  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (20981773)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2028-03-31
キーワード最適化 / 画像処理
研究実績の概要

ドローンを用いた橋梁や山林の撮影に同行し, 空撮画像に生じるブレを除去することの重要性を明らかにした. ブレを推定するための問題を非凸最適化問題として, ブレを除去するための問題を凸最適化問題として定式化した. ドローンの航行速度とシャッタースピードから物理的にあり得る最大のブレを推定し, ブレを除去するための最適化問題の次元がわれわれが開発している最適化手法で解くことができる範疇に収まることを明らかにした. 同時に, 非凸非平滑最適化アルゴリズムに関する研究として, Bregman 型 DC アルゴリズムおよびその変種に関する理論研究, ならびにその画像処理への応用研究を行なった. さらに, 森林科学分野における空撮画像を利用した研究として, 病虫害被害木の検出および樹種の判別にも取り組んだ.

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

本研究の技術的な基盤となる非凸最適化の理論研究およびその画像処理への応用に関する研究を進めることができた. また, 本研究の具体的な応用先として期待できる森林科学分野においても空撮画像を利用した研究を進め, 必要となる空撮画像の質と量を経験的に明らかにしつつある. また, 業者の空撮業務に同行することで実際の現場で発生する問題を明らかにし, 新たな問題設定を見出すことができた. さらに, ここで発見された問題を現実的な計算量で解くことができる見込みを得た.

今後の研究の推進方策

引き続き, 非凸最適化の理論研究およびその画像処理への応用に関する研究を進める. また, 森林科学分野においても空撮画像を利用した研究を進める. また, 航空画像のブレを推定・除去する最適化手法について実装を行ない, 実際の画像を用いた計算機実験を行なう. また, それにより得られた画像をうまく繋げる方法についても検討を進める.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] はじめよう非線形最適化の基礎2023

    • 著者名/発表者名
      田中未来
    • 雑誌名

      オペレーションズ・リサーチ

      巻: 68 ページ: 607--615

  • [学会発表] UAV 画像と深層学習を用いたナラ枯れ被害木の検出2024

    • 著者名/発表者名
      荒牧慶亮, 伊高静, 鈴木知道
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 2024 年春季研究発表会
  • [学会発表] Tree species classification using multi-temporal multispectral images and machine learning2023

    • 著者名/発表者名
      H. Wakatsuki, S. Itaka, T. Suzuki
    • 学会等名
      The 21st Asian Network for Quality Congress 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] DC 最適化 ---入門から最新手法まで---2023

    • 著者名/発表者名
      高橋翔大
    • 学会等名
      計測自動制御学会 制御部門 プラントモデリング部会 デジタルツイン構築のための最適化とモデリング
    • 招待講演
  • [学会発表] 電波干渉計の自己校正と画像化に対するハイブリッド Bregman 近接 DC アルゴリズム2023

    • 著者名/発表者名
      高橋翔大, 田中未来, 池田思朗
    • 学会等名
      京都大学 数理解析研究所 共同研究 (公開型) 数理最適化: 理論と実践
  • [学会発表] 非凸最適化に対する DC 構造を利用した Bregman 近接アルゴリズムとその応用2023

    • 著者名/発表者名
      高橋翔大
    • 学会等名
      日本オペレーションズ・リサーチ学会 最適化の理論とアルゴリズム研究部会 第 1 回研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] Bregman proximal DC algorithms and their application to blind deconvolution with nonsmooth regularization2023

    • 著者名/発表者名
      S. Takahashi
    • 学会等名
      2023 SIAM Conference on Optimization
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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