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2014 年度 実績報告書

多重散乱光トモグラフィのコンピュータビジョン的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 26280061
研究機関広島大学

研究代表者

玉木 徹  広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10333494)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードトモグラフィ / コンピュータビジョン / 多重散乱 / 赤外線 / 吸収係数 / 散乱係数 / レイヤモデル
研究実績の概要

本研究の目的は,人体内部を安全に可視化するための新しいトモグラフィ手法の基礎となる理論を開発することである.本研究では,人体内部で赤外線が散乱する様子をコンピュータグラフィクスで用いられている手法を用いて解析し,コンピュータビ ジョンのアプローチにより逆問題を解いて物体内部の様子を推定する手法を開発する.本年度の成果は,2次元レイヤモデルを3次元に拡張したことである.2次元モデルの設定は,物体の上部1点から光を入射し,物体の下部1点から出射する光を観測するというものである.従来は,この入射と出射の位置を変えて得られ る多数の観測から,物体の内部構造(つまり各点における光の吸収係数)を推定していた.これを3次元へ拡張するために,直方体の物体を格子状に区切り,物体上面に平行に2次元レイヤを形成した.しかし単純に3次元に拡張するだけでは,問題が生じる.これまでは計算量削減のために寄与の小さい光の経路をしきい値で除外していたが,除外されない経路を予測することが困難であり,計算量を制御することができない.これは3次元に拡張した場合には大きな問題となる.また,これまでは光の経路を総当り的に求めていたため,寄与の大きい経路を数え上げるだけでもには計算時間がかかり,非効率であった.そこで,本研究ではモンテカルロ法を用いた確率的な経路生成手法を提案した.この手法によって,寄与の大きい経路を効率的に生成することが可能となった.

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

当初の予定通り,3次元への拡張を行ったことで,順調に進展していると言える.本年度の研究により,効率的に光の経路を生成し,推定を行うことが可能になったため,今後の研究の進展が期待できる.また来年度以降に着手する予定だったモンテカルロ法を前倒して導入し,当初は想定していなかった手法を考案することができた.

今後の研究の推進方策

今年度の研究によって次第に明らかになってきたことは,モデルと計測との乖離が大きい場合には提案した手法が実用的に機能しないということである.当初の予想では,モデルの正確さが推定精度に大きく影響を与えると考えていたため,2次元から3次元へ,レイヤ構造から非レイヤ構造へ,とモデルを拡張することを計画していた.しかし,モデルが多少不正確であっても実用的な推定精度が得られそうだということが予備実験で判明した.その一方で,モデルと観測に乖離があった場合には,推定精度が非常に悪くなるという現象が見られた.そのため,今後は多少不正確なモデルであっても,観測との乖離に頑健な手法を考案することが必要となる.

次年度使用額が生じた理由

当初の見積りよりもRA実働時間が短くなり,RA雇用経費が少なくなったため.

次年度使用額の使用計画

研究に使用する光学部品購入経費に当てる.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Spectral Rendering of Interference Phenomena Caused by Multilayer Films Under Global Illumination Environment2015

    • 著者名/発表者名
      Sho Ikeda, Shin Watanabe, Bisser Raytchev, Toru Tamaki, Kazufumi Kaneda
    • 雑誌名

      ITE Transactions on Media Technology and Applications

      巻: 35 ページ: 76-84

    • DOI

      10.3169/mta.3.76

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A preliminarily study for predicting body weight and milk properties in lactating Holstein cows using a three-dimensional camera system2015

    • 著者名/発表者名
      Yukako Kuzuhara, Kensuke Kawamura, Rena Yoshitoshi, Toru Tamaki, Shun Sugai, Mai Ikegami, Yuzo Kurokawa, Taketo Obitsu, Miki Okita, Toshihisa Sugino, Taisuke Yasuda
    • 雑誌名

      Computers and Electronics in Agriculture

      巻: 111 ページ: 186-193

    • DOI

      10.1016/j.compag.2014.12.020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scale alignment of 3D point clouds with different scales2014

    • 著者名/発表者名
      Baowei Lin, Toru Tamaki, Fangda Zhao, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Koji Ichii
    • 雑誌名

      Machine Vision and Applications

      巻: 25 ページ: 1989-2002

    • DOI

      10.1007/s00138-014-0633-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 境界情報と画素値を持つ形状モデルによるCT画像からの左心室セグメンテーション―モデルデータを用いた精度検証―2014

    • 著者名/発表者名
      檜垣徹, 柴田卓也, Bisser Raytchev, 玉木徹, 金田和文
    • 雑誌名

      画像電子学会誌

      巻: 43 ページ: 330-337

    • 査読あり
  • [雑誌論文] コンピュータシミュレーションによる眼内レンズ挿入眼の網膜像作成とグレアの影響検討2014

    • 著者名/発表者名
      今井新太郎, 玉木徹, Raytchev Bisser, 金田和文, 曽根隆志, 木内良明
    • 雑誌名

      視覚の科学

      巻: 35 ページ: 43-47

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高速走行車両からの撮影画像を用いた舗装路面の形状把握に関する基礎的研究2014

    • 著者名/発表者名
      伊東達彦, 一井康二, 角田光法, 石井詩穂, 栗原大, 玉木徹
    • 雑誌名

      地盤と建設

      巻: 32 ページ: 149-156

  • [学会発表] Layered optical tomography of multiple scattering media with combined constraint optimization2015

    • 著者名/発表者名
      Bingzhi Yuan, Toru Tamaki, Takahiro Kushida, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yasuhiro Mukaigawa and Hiroyuki Kubo
    • 学会等名
      FCV 2015 : 21st Korea-Japan joint Workshop on Frontiers of Computer Vision
    • 発表場所
      KOREA
    • 年月日
      2015-01-28 – 2015-01-30
  • [学会発表] パスサンプリングを用いた散乱トモグラフィ2015

    • 著者名/発表者名
      櫛田 貴弘, Bingzhi Yuan, 玉木 徹, 向川 康博, 久保 尋之, Bisser Raytchev, 金田 和文
    • 学会等名
      情報処理学会 研究報告コンピュータビジョンとイメージメディア(CVIM)
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2015-01-21 – 2015-01-22
  • [学会発表] Computer vision + Computer graphics = Tomography2014

    • 著者名/発表者名
      Toru Tamaki
    • 学会等名
      KYOTO UNIVERSITY INFORMATICS SEMINAR,
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-11-06 – 2014-11-06
    • 招待講演
  • [学会発表] 光散乱トモグラフィの拡張2014

    • 著者名/発表者名
      櫛田貴弘, Bingzhi Yuan, 玉木徹, 向川康博, Bisser Raytchev, 金田和文
    • 学会等名
      第14回ビジュアル情報処理研究合宿
    • 発表場所
      埼玉
    • 年月日
      2014-09-13 – 2014-09-15
  • [学会発表] Light Transport Refocusing for Unknown Scattering Medium2014

    • 著者名/発表者名
      Md. Abdul Mannan, Seiichi Tagawa, Toru Tamaki, Hajime Nagahara, Yasuhiro Mukaigawa and Yasushi Yagi
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Pattern Recognition (ICPR2014)
    • 発表場所
      Sweden
    • 年月日
      2014-08-24 – 2014-08-28
  • [学会発表] Layered optical tomography of multiple scattering media with combined constraint optimization2014

    • 著者名/発表者名
      Bingzhi Yuan, Toru Tamaki, Bisser Raytchev, Kazufumi Kaneda, Yasuhiro Mukaigawa
    • 学会等名
      第17回画像の認識・理解シンポジウム MIRU2014
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31

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公開日: 2016-06-01  

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