2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Resonance Biology for Innovative Bioimaging |
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15H05954
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
横田 秀夫 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, チームリーダー (00261206)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹本 智子 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (00450403)
吉澤 信 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 上級研究員 (10455371)
世良 俊博 九州大学, 工学研究院, 准教授 (40373526)
森田 正彦 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 特別研究員 (40449038)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ディジタル画像情報 / 画像認識 / 画像処理 / 画像データベース / 画像計測 / 生体画像処理 / 細胞内画像処理 / バイオイメージインフォマティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現状の画像情報処理技術では、本新学術領域での新規的・独創的技術から得られる新しい画像データの適切な管理・処理が困難である。それゆえ、本計画研究班では、共鳴誘導で革新するバイオイメージングのための新しい画像情報処理技術の研究・開発を目的としている。具体的には、新規イメージング技術から得られた画像データを統一的に管理・処理するクラウド型データベース、画像処理基盤システム、及び画像処理アルゴリズムの研究を実施し、領域内外に公開する。これは、日本発の先端画像処理技術と革新的アルゴリズムに基づき、量的・質的に従来とは大きく異なる画像を一括して管理・処理・解析しようとする独創的な試みである。
本年度の具体的な研究実績は、以下にまとめられる。画像処理アルゴリズム：特徴保存画像平滑化フィルタの高速かつ高精度な近似アルゴリズムの考案とその周波数分解・画像合成への応用。画像処理基盤システム：独自の画像処理統合システムVCAT５の拡張として、画像処理の履歴を記述するフォーマットの設計とプログラム実装を行った。さらに、各種フィルタなどの個別処理プラグインを上記履歴記述言語により再現し、GUIにて編集するマクロシステムにより再現できるように開発した。
さらに、多次元画像をデータベースとして一元管理すると共に、上記VCAT5をクライアントサーバー型のシステムとして解析可能とするクラウドシステムRBICPを開発した。本新学術領域は大学、研究機関など多様な組織からなり、またその所在地も日本全国に散在する。これらの参加者がインターネット上で利用できるシステムを開発した。さらに、領域内の研究者の研究を共振（レゾナンス）するための取り組みとして、画像データベースの設計と上記画像処理システムRBICPを開発した。また、領域外の研究者との共鳴を目指して、画像処理のアルゴリズムコンテストを開催した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度に実施したイメージング技術のデータ及び画像処理における共通情報の抽象化結果を踏まえて、領域全体として下記３つの項目の情報処理技術を研究開発した。１：画像処理基礎アルゴリズムの研究：抽象化した共通情報に基づき、大容量の画像データに対する客観的なパターン解析ソフトウェアのための特徴空間生成及び機械学習に基づく領域抽出、及び超解像フィルタを開発した。２：情報処理基盤システム・データベースの研究: 画像処理プラットフォームVCAT5の処理履歴の記述言語の設計と実装、及びそのネットワーク利用(クラウドシステム)としてRBICP（レゾナンスバイオイメージコミュニケーションプラットフォーム）の開発と多拠点からの利用のためのセキュリティ機能を開発した。
３：画像処理ソフトウェア作成コンテスト: 新しい学術領域としての普及推進を図るため、画像処理コンテストの企画・推進を行い、精密工学会主催第16回外観検査アルゴリズムコンテストに本領域が共催として画像と課題提供を行って開催した。コンテストのエントリー数は過去最大に迫る156名であり、上位3名はいずれも細胞生物画像と関連がない産業界の画像処理研究者であった。本コンテストは、主催者や画像処理関係者からも高く評価をいただいた。さらに、2017年度精密工学会主催第17回外観検査アルゴリズムコンテストの課題に採択された。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに研究開発したシステムを本研究領域内に展開する。具体的には、画像処理クラウドシステムRBICPを領域内において利用開始し、生命科学の研究者のデータの収集、画像処理システムの利用、画像処理結果の収集を行う予定である。また、共通する問題に対する画像処理アルゴリズムの研究開発を進めると共に、共同研究としての応用研究も実施する。さらに、領域内の研究者から提供される画像データを元に公開利用できるデータベースについて設計と研究開発を実施する。このように、抽象化を経て個別対象への特化を行う情報学のアプローチにより、領域内の画像データに対する統一的な管理・解析法の確立を目指す。さらに、画像処理コンテストの実行及び関連学協会とのシンポジウム・研究会の共催を通じて、生物学・光学・化学・情報学の融合を促進することで、本新学術領域の構築を目指す予定である。
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Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Conformational plasticity of JRAB/MICAL-L2 provides 'law and order in collective cell migration2016
Author(s)
Ayuko Sakane, Shin Yoshizawa, Masaomi Nishimura, Yuko Tsuchiya, Natsuki Matsushita, Kazuhisa Miyake, Kazuki Horikawa, Issei Imoto, Chiharu Mizuguchi, Hiroyuki Saito, Takato Ueno, Sachi Matsushita, Hisashi Haga, Shinji Deguchi, Kenji Mizuguchi, Hideo Yokota, Takuya Sasaki
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Journal Title
Molecular Biology of the Cell
Volume: 27
Pages: 3095-3108
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] MR Image Segmentation of Marmoset Brain Using Prediction of Shape Development by Gaussian Process2017
Author(s)
Yui Nakagawa, Atsushi Saito, Junichi Hata, Satoko Takemoto, Yuji Komaki,Erika Sasaki, Hideyuki Okano, Hideo Yokota, Akinobu Shimizu
Organizer
International Forum on Medical Imaging in Asia
Place of Presentation
てんぶす那覇, 沖縄, Japan
Year and Date
2017-01-19 – 2017-01-20
Int'l Joint Research
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[Presentation] 3次元牛肉画像のノイズ除去2016
Author(s)
吉澤 信,中村 佐紀子、 横田 秀夫
Organizer
理 研シンポジウム：第4回光量子工学研究
Place of Presentation
理化学研究所 埼玉県 和光市
Year and Date
2016-10-31 – 2016-11-01
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