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2019 年度 実績報告書

生成器の改良による細胞画像のセグメンテーション

公募研究

研究領域共鳴誘導で革新するバイオイメージング
研究課題/領域番号 18H04746
研究機関名城大学

研究代表者

堀田 一弘  名城大学, 理工学部, 教授 (40345426)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワード細胞内画像処理 / 生成器 / 識別器 / 深層学習 / 細胞画像のセグメンテーション
研究実績の概要

まず、pix2pixと呼ばれる生成器と識別器という2つのディープラーニングを競い合わせながら生成の精度を向上させる方法の改良を行った。従来の方法では全クラスに対して1つの生成器と1つの識別器を用いていたが、クラス毎に生成器と識別器を用意する手法を提案した。もう1つの改良法を提案したが、その方法では複数の異なる識別器を用いた。生成器や識別器が複数あると見る所が違うので、両手法ともに細胞画像のセグメンテーションの精度を向上させることができた。
また、近年、人間の注意機構を模倣したattentionと呼ばれる方法がディープラーニングに導入され、精度の向上に寄与することが報告されている。従来はディープニューラルネットワークの各層毎にattention機構を導入していたが、我々は異なる層の持つ情報を利用してattentionを行う方法を提案した。さらに、上の層から下の層への情報をフィードバックしてattentionを決める方法にも取り組んだ。これらにより、従来よりも精度を向上させることに成功した。
また、ディープラーニングによりセグメンテーションの学習を行うと、最初は難しい箇所が全体に広がっているが、徐々に難しい箇所は物体間の境界に集中してしまう。そこで、難しい箇所を優先的に学習する方法を提案した。その結果、従来よりも少ない学習回数で高い精度が得られるようになった。また、ディープラーニングの中でも新しい枠組みであるCapsule networkを改良した細胞画像のセグメンテーションにも取り組んだ。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (20件) (うち国際学会 11件)

  • [学会発表] Feedback U-net for Cell Image Segmentation2020

    • 著者名/発表者名
      E.Shibuya and K.Hotta
    • 学会等名
      CVPR Workshop on Computer Vision for Microscopy Image Analysis (CVMI2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Segmentation by Image-to-Image Translation using Multiple Different Discriminators2020

    • 著者名/発表者名
      S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      BIOSIGNALS2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualizing and Modifying Difficult Pixels in Cell Image Segmentation2020

    • 著者名/発表者名
      D.Matsuzuki and K.Hotta
    • 学会等名
      BIOSIGNALS2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedback Attentionによる細胞画像のセマンティックセグメンテーション2020

    • 著者名/発表者名
      津田大輝,堀田 一弘
    • 学会等名
      SSII2020
  • [学会発表] 高解像度化フィルタを用いた教師無し画像変換手法による細胞のセマンティックセグメンテーション2020

    • 著者名/発表者名
      加藤 聡太,堀田 一弘
    • 学会等名
      動的画像処理実利用化ワークショップ2020 (DIA2020)
  • [学会発表] EncapNet-3D and U-EncapNet for Cell Segmentation2019

    • 著者名/発表者名
      T.Sato and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Digital Image Computing: Techniques and Applications (DICTA2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Image Segmentation by Integrating Pix2pixs for Each Class2019

    • 著者名/発表者名
      H.Tsuda and K.Hotta
    • 学会等名
      CVPR Workshop on Computer Vision for Microscopy Image Analysis (CVMI2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Unsupervised High Resolution of Cell Images Using Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Systems Biology (ICSB2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cell Image Segmentation Using Attention Module at Each Layer2019

    • 著者名/発表者名
      D.Matuzuki and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Systems Biology (ICSB2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Medical image segmentation by CNN using the relationship between features of different layers2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Hiramatsu and K.Hotta
    • 学会等名
      International Conference on Systems Biology (ICSB2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic Image Preprocessing Method Using Deep Learning2019

    • 著者名/発表者名
      S.Kato and K.Hotta
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization of Pixel-wise Difficulty of Segmentation by CNN2019

    • 著者名/発表者名
      D.Matuzuki and K.Hotta
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Feedback Attention Mechanism For Convolutional Neural Network2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Hiramatsu and K.Hotta
    • 学会等名
      Resonance Bio International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 生成器と識別器の関係性を考慮したAttention機構による細胞画像のセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      津田大輝,堀田 一弘
    • 学会等名
      MI研究会
  • [学会発表] 異なる層の画素間の関係を考慮したAttention機構によるセマンティックセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      平松侑樹,堀田 一弘
    • 学会等名
      MIRU2019
  • [学会発表] Pixel-wise Difficulty Attention Moduleを用いた セマンティックセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      松月大輔,堀田 一弘
    • 学会等名
      MIRU2019
  • [学会発表] Feature Random Enhancement Moduleによる 細胞画像のセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      安藤嵩将,堀田 一弘
    • 学会等名
      MIRU2019
  • [学会発表] 複数の学習済みネットワークの知識を利用した細胞画像セグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      池戸僚汰,堀田 一弘
    • 学会等名
      MIRU2019
  • [学会発表] 高難易度画素用の損失関数を用いたセマンティックセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      松月大輔,堀田 一弘
    • 学会等名
      日本医用画像工学学会
  • [学会発表] U-EncapNetによる細胞画像のセグメンテーション2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤拓海,堀田 一弘
    • 学会等名
      SSII2019

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公開日: 2021-01-27  

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