内視鏡医療診断のためのポリープ自動識別と形状・大きさの復元システム

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26330210
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 岩堀 祐之 中部大学, 工学部, 教授 (60203402)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: コンピュータビジョン / 医療画像応用 / 知覚情報処理 / 内視鏡画像 / 3次元形状復元 / Shape from Shading / ポリープ識別 / ニューラルネット

研究実績の概要

内視鏡画像の観測系としてこれまでの１点光源モデルの観測システムから実際の内視鏡に近い２点光源照明のもとでの形状復元と大きさ推定を行う方法を新たに検討した．２点光源照明の仮定で完全拡散反射の球に対して光源位置を推定後，傾き分布を求める際に奥行き分布（高さ分布）の差分を用いるが，その際に生じる誤差を吸収するため球画像を用いてニューラルネットワーク（NN）で学習し，内視鏡画像に適用してNNを用いて修正しZの初期値を更新，傾きを最適化，高さを計算という処理を繰り返して形状精度を上げる方法を提案した．さらに１枚の縫合糸の情報から平坦になっている箇所を探索．幾何学的に反射係数を推定することでポリープの形状と大きさ推定を行う方法を提案した．

内視鏡画像のLambert化においてはHSV変換してＨのヒストグラムの中で最頻値となるなるビンをメインクラス，メインクラスに一番近いビンをサブクラスとしてサブクラスをＶの比を用いることでメインクラスに吸収させる方法を開発し，従来より高速に安定したLambert化画像を得ることを可能にした．

また，エッジ情報と色情報を用いてポリープの確率の高い箇所の値が大きくなるようにマップを作成することでポリープ候補領域を検出し，検出した領域からHOG特徴量を抽出，ランダムフォレストによる分類を行うことでポリープを検出する手法や．SVMを用いて内視鏡のシーン分類を行う方法を提案するとともに通常内視鏡画像から余分な検出情報を排除して血管を自動的に精度良く抽出する方法を開発した．ポリープの検出のほか通常内視鏡画像，染色液画像，NBI画像の３種類の画像用いてポリープ画像のCNN特徴量をもとに良性，悪性を判定するための方法も検討・提案した．

研究成果

• [国際共同研究] University of British Columbia(Canada)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: University of British Columbia
• [国際共同研究] Indian Institute of Technology(India)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: Indian Institute of Technology
• [国際共同研究] Chulalongkorn University(Thailand)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Chulalongkorn University
• [雑誌論文] Probabilistic Background Model by Density Forests for Robust Tracking (2017)
  • 著者名/発表者名: Daimu Oiwa, Shinji Fukui, Yuji Iwahori, Tsuyoshi Nakamura, Boonserm Kijsirikul, M. K. Bhuyan
  • 雑誌名: International Journal of Software Innovation (IJSI) 巻: 5 ページ: 33-54
  • DOI: 10.4018/IJSI.2017040101
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recovering Shape from Endoscope Image Using Two Light Sources (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Usami, Yuji Iwahori, Yuki Hanai, Boonserm Kijsirikul, Kunio Kasugai
  • 雑誌名: International Journal of Software Innovation (IJSI) 巻: 5 ページ: 33-54
  • DOI: 10.4018/IJSI.2017040103
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ニューラルネット学習による医療内視鏡画像からの形状復元精度向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 津田誠也, 岩堀祐之, 花井勇樹, 春日井邦夫
  • 雑誌名: 電気学会論文誌 巻: 136-C ページ: 556-563
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.136.556
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Industrial Technology Education at Chubu University Computer Science (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Iwahori
  • 雑誌名: International Conference on Industrial Technology Education for Sustainable Development in "Technology Education, Engineering Education, TVET and STEM Education" 巻: 2016 ページ: 69-76
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 視覚情報と意味情報のハイブリッドノイズ除去法に基づくWeb画像データベースの自動構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大谷世紀, 山西良典, 岩堀祐之
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 巻: 32 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1527/tjsai.WII-N
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New Feature for Shadow Detection by Combination of Two Features Robust to Illumination Changes (2016)
  • 著者名/発表者名: Kota Higashi, Shinji Fukui, Yuji Iwahori, Yoshinori Adachi, M. K. Bhuyan
  • 雑誌名: Procedia Computer Science, Elsevier 巻: 96 ページ: 896-903
  • DOI: 10.1016/j.procs.2016.08.268
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Particle Filter Based Tracking with Image-Based Localization (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinji Fukui, Sou Hayakawa, Yuji Iwahori, Tsuyoshi Nakamura, M. K. Bhuyan
  • 雑誌名: Procedia Computer Science, Elsevier 巻: 96 ページ: 977-986
  • DOI: 10.1016/j.procs.2016.08.102
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effectiveness Comparison of Visual and Semantic Features for Noise Image Removal (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiki Ootani, Ryosuke Yamanishi, Yuji Iwahori
  • 雑誌名: Procedia Computer Science, Elsevier 巻: 96 ページ: 1112-1121
  • DOI: 10.1016/j.procs.2016.08.153
  • オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Polyp Shape Estimation from Endoscopy Video using EKF Monocular SLAM with SFS Model Prior (2017)
  • 著者名/発表者名: Pawan Kumar Dixit, Yuji Iwahori, M. K. Bhuyan, Kunio Kasugai, Amit Vishwakarma
  • 学会等名: WiSPNET 2017
  • 発表場所: Sri Sivasubramaniya Nadar (SSN) College of Engineering, Chennai, Tamil Nadu India
  • 年月日: 2017-03-22 – 2017-03-24
  • 国際学会
• [学会発表] A Robust Method for Blood Vessel Extraction in Endoscopic Images with SVM-based Scene Classification (2017)
  • 著者名/発表者名: Mayank Golhar, Yuji Iwahori, Kenji Funahashi, M. K. Bhuyan, Kunio Kasugai
  • 学会等名: ICPRAM 2017
  • 発表場所: Hotel Mercure Porto Centro, Porto, Portugal
  • 年月日: 2017-02-24 – 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] Automatic Polyp Detection from Endoscope Image Using Likelihood Map Based on Edge Information (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuji Iwahori, Hiroaki Hagi, Hiroyasu Usami, Aili Wang, Robert J. Woodham, M. K. Bhuyan, Kunio Kasugai
  • 学会等名: ICPRAM 2017
  • 発表場所: Hotel Mercure Porto Centro, Porto, Portugal
  • 年月日: 2017-02-24 – 2017-02-26
  • 国際学会
• [学会発表] A Data Adustment Method of Low-priced Data-glove (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Funahashi, Yutaro Mori, Hiromasa Takahashi, Yuji Iwahori
  • 学会等名: PATTERNS 2017
  • 発表場所: Novotel Athens Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Obtaining Shape from Endoscope Image Using Medical Suture with Two Light Sources (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Usami, Yuji Iwahori, Boonserm Kijsirikul, M. K. Bhuyan, Aili Wang, Kunio Kasugai
  • 学会等名: PATTERNS 2017
  • 発表場所: Novotel Athens Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Polyp Classification Using Multiple CNN-SVM Classifiers from Endscope Images (2017)
  • 著者名/発表者名: Masataka Murata, Hiroyasu Usami, Yuji Iwahori, Aili Wang, Naotaka Ogasawara, Kunio Kasugai
  • 学会等名: PATTERNS 2017
  • 発表場所: Novotel Athens Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] Defect Detection and Classification of Electronic Circuit Boards Using Keypoint Extraction and CNN Features (2017)
  • 著者名/発表者名: Yohei Takada, Tokiko Shiina, Hiroyasu Usami, Yuji Iwahori, M. K. Bhuyan
  • 学会等名: PATTERNS 2017
  • 発表場所: Novotel Athens Hotel, Athens, Greece
  • 年月日: 2017-02-19 – 2017-02-23
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Shape Recovery and Pattern Classification Using Neural Network Learning (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuji Iwahori
  • 学会等名: Invited Talk at Chulalongkorn University
  • 発表場所: Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand
  • 年月日: 2016-08-15 – 2016-08-15
  • 招待講演
• [学会発表] Defect Classification of Electronic Board Using Bag of Features and Color Information (2016)
  • 著者名/発表者名: Hidenobu Inoue, Yuji Iwahori, Boonserm Kijsirikul, M. K. Bhuyan
  • 学会等名: ITC-CSCC 2016
  • 発表場所: Okinawa Pref. Municipal Center, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Generating Lambertian Image by Removing Specular Reflection Component and Difference of Reflectance Factor Using HSV (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoki Ikeda, Hiroyasu Usami, Yuji Iwahori, Boonserm Kijsirikul, Kunio Kasugai
  • 学会等名: ITC-CSCC 2016
  • 発表場所: Okinawa Pref. Municipal Center, Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-07-10 – 2016-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Shape Recovery of Polyp using Two Light Sources Endoscope (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Usami, Yuki Hanai, Yuji Iwahori, Kunio Kasugai
  • 学会等名: IEEE/ACIS ICIS 2016
  • 発表場所: Okayama Convention Center, Okayama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-29
  • 国際学会
• [学会発表] Tracking with Probabilistic Background Model by Density Forests (2016)
  • 著者名/発表者名: Daimu Oiwa, Shinji Fukui, Yuji Iwahori, Tsuyoshi Nakamura, M. K. Bhuyan
  • 学会等名: IEEE/ACIS ICIS 2016
  • 発表場所: Okayama Convention Center, Okayama, Japan
  • 年月日: 2016-06-26 – 2016-06-29
  • 国際学会
• [備考] 中部大学 工学部 情報工学科 岩堀研究室
  • URL: http://www.cvl.cs.chubu.ac.jp/index-j.html
• [備考] 三次元画像センシングの新展開（NTS Inc.)
  • URL: http://www.nts-book.co.jp/item/detail/summary/it/20150500_22.html