2006年度 田中研究室

構成

助教授

田中敏幸

博士1年

米川雅士

修士2年

川村景太, 水野雄介,山口星志,若宮大輔,Kok Liang Tan

修士1年

榮枝純一,清水 聡,吉澤 聡,渡部伸一郎

学部

秋山菜穂,磯亜由美,大塚基幹,狩田裕史,鈴木彩子,野村昌史,森田泰士

 

進路

ソニー 1名
Y-CUBE 1名
日本IBM 1名
キャノン 1名
東京海上火災 1名
テレビ朝日 1名
大学院博士課程進学 1名
大学院修士課程進学 5名

研究成果

(1) 複数基準局を用いたDGPSにおける測位精度改善

DGPSに着目し,複数の長基線基準局を用いて測位精度向上を試みた.通常の単一基準局では,長基線の基準局を用いると測位精度の向上は得られにくいが,ユーザ局を囲むような3つの長基線基準局を用いて測位シミュレーションを行い,測位精度を改善させることができた.また,同程度の基線長の基準局が得られなかった場合,基準局の基線長,方位角を考慮した重み付けを擬似距離補正値に適用することで,測位精度を改善させることができた.したがって,多数の基準局を確保できない地域での複数基準局を用いたDGPSは有効であるといえる.

(2) 複数基準局を用いたGPSによる高精度測位

GPS測位を行うのに必要となるデータは,受信機-衛星間距離と衛星座標である.衛星の座標は,衛星からの送信信号に載せられる航法メッセージにより計算するが,計算した座標と実際の衛星座標には誤差が生じ,測位誤差の要因となる[1].そこで本研究では,複数基準局の観測データから衛星軌道誤差を低減することにより,高精度測位の可能性を提案する.衛星軌道の研究は,GPSだけでなくGNSS全体に適応可能である.そのため,GPSの衛星軌道の研究により,今後運用される衛星に関しても,測位の高精度化を達成できると考えられる.逆GPSにより,通常の衛星軌道推定よりも高精度な軌道を求めることができた.また,RARRは通常よりも悪い結果が出力されたが,これはデータの出力間隔が30秒と長いため,推定対象となる衛星の移動距離が大きくなったために推定しきれなかったと考えられる.

(3) 少衛星数下でのGPS最適測位計算方法の検討

測位衛星が十分に確保できない状況での測位結果を利用可能な水準にすることを目標に,測位計算方法に従来の最小二乗法ではなくカルマンフィルタを用いた.従来の測位方法では50m以上の誤差を生じてしまっていたが,本手法を用いることによって誤差を軽減することに成功した.本手法ではカルマンフィルタの予測値に外部情報を用いることなく,GPSの搬送波からの値を用いることによって正確な予測値を算出し,精度向上を目指した.しかし,受信機の速度を算出する場合も4機以上の衛星を必要とするために予測値の精度が劣化し,推定する値に大きな誤差が生じた.今後は誤差の大きさを推定し数値的に評価するためにも,既知の座標上を等速運動する実験を行う必要がある.また,本手法では誤差を白色誤差と仮定していたが,最悪雑音を想定したフィルタの設計を検討する必要がある.

(4) CT画像を用いた肺気腫解析アルゴリズムの構築

肺気腫の自動画像診断システムを提案し, 肺のCT画像より病変領域を自動抽出することに成功した. 特に自動抽出する際の肺野内画素値補正法を提案し, その有効性を確認した. また, 形状特徴量・テクスチャ特徴量を算出し, ステップワイズ法によって有意性のある特徴量パラメータを厳選した結果, LAA総面積, 粒子数, の2つが選ばれた. その2つの特徴量を用いて判別分析した結果, 正判別率81.0%となり, 肺気腫悪性度の客観的定量的分類方法の一つの基準を作り上げたといえる.

(5) インターネットを利用した病理画像の遠隔診断システム

大腸腫瘍の画像に対して,今回提案する自動分類システムの有効性を確認できた.今後の課題として,今回分類することができなかった大腸腫瘍画像,とくにinvasiveグループの分類法を確立することが挙げられる.また,胃や肺といったほかの部位への応用も期待できるだろう

(6) X線透過画像における腫瘍領域の自動抽出

本研究では,動物X線画像におけるコンピュータ支援システムを構築する上で最も難しい部分の一つである,骨などの雑音を含むX線画像から様々な大きさの腫瘍を自動的に抽出するアルゴリズムを提案し,擬似腫瘍画像を用いて検証した.その結果本研究で用いたアルゴリズムが有効であることが分かった.

(7) X線画像による小動物の腫瘍診断システム

悪性腫瘍は現代の代表的な病理である.それはヒトだけでなくイヌやネコなどの小動物にも当てはまり,近年小動物に対する腫瘍診断の需要が高まりつつある.腫瘍診断の方法として,コスト面などからX線撮影による腫瘍診断が主流であるが,X線画像は陰影が曖昧であり医師の読影に困難を生じるという欠点を抱えている.本研究室では,医師の負担を軽減するために,腫瘍を含む小動物X線画像からの腫瘍摘出を目的に研究を行っている.先行研究では,腫瘍の周辺組織との濃度値の差に着目したフィルタを作成し腫瘍の摘出を行った.結果,腫瘍を摘出することは可能であったが同時に骨などの妨害信号も数多く拾ってしまうなどの問題があった.したがって,本研究では拾いすぎの削減を目的とした新たな腫瘍摘出手法について研究を行った.

(8) 顔面神経麻痺評価法における特徴点移動量算出の自動化

本研究室の先行研究においては,被験者の二方向からの2枚の顔写真の顔面内に多数の特徴点を配置し,両眼立体視を用いることにより表情運動前後での特徴点の3次元的移動量を求めることによって麻痺度を評価するシステムを提案した.これらによって被験者への負担を軽減し,ある程度正確な評価を得ることができた.しかしながら先行研究では,基本となる顔部品上への特徴点の配置を手動,または半手動で行っていたため,その作業が繁雑であり,客観性・再現性に問題があった.そこで,本研究では特徴点を自動配置することで,この問題を改善することを目指した.特徴点を自動配置することにより,作業の負担軽減を実現し,客観性・再現性の問題を解決することができた. 口周りの表情運動の方が評価が低かったのは,左右から撮影した際に片側の頬が写っていないため,うまく対応点が取れていないと思われるので,今後,撮影方法や評価方法の検討もしていきたい. また,回転に対する補正を加えたり,実際に麻痺患者の画像を用いて実験を重ねることでよりよい評価を得ることができると考える.

(9) 手首の静脈パターンによる静脈認証

手首の静脈認証に手書き文字認識のアルゴリズムを適用し,認証を行うことができた.今回の実験ではNNの入力値に画像の濃淡値を用いたが,静脈画像を完璧に2値化・細線化し特徴量を抽出することでより手書き文字認識のアルゴリズムに近づき,精度が向上する可能性がある.そのためにはまず撮影装置の改善が必要である.

(10) MIDIデータからの和楽器楽譜変換システム

MIDIデータの読み込みから和楽器楽譜変換までの一連作業が行えるシステムを構築し,最適化に変換精度を上げることができた.変換精度が100%ではないのは,和楽器の特性上どうしても弾くことの出来ない音が原曲に含まれているためであるが,メインメロディーに限ってはほぼ100%変換できる.これに加え,楽譜の表示・印刷機能があれば,さらに実用性の高いものになると考えられる.

発表論文・学会発表・特許など

原著論文

  • 田中敏幸:GPS測位とその高精度化,計測と制御,第46巻,第4号,pp.353-358,平成18年4月
  • Keita Kawamura, Toshiyuki Tanaka:Improvement of Accuracy in Changing the Number of GPS Satellites,IEICE Transactions on Information and Systems,Vol.E89-A, No.7, pp.2092-2095,平成18年7月
  • Toshiyuki Tanaka, Yoshitaka Uchino, Teruaki Oka:Classification of Gastric Tumors using Shape Features of Gland,電気学会論文誌C,Vol.126,NO.10,pp.1242~1248,平成18年10月
  • 田中敏幸, 山田怜奈, 田中路子, 清水邦夫, 田中勝:形態学的特徴量に基づく悪性黒色腫のコンピュータ診断,電気学会論文誌C,Vol.127,No.3,pp.330~337,平成19年3月

解説論文

  • 田中敏幸: GPS測位とその高精度化,計測と制御,第46巻,第4号,pp.353~358,平成18年4月

国際会議

  • Seiji Yamaguchi, Toshiyuki Tanaka:GPS Standard Positioning using Kalman Filter,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.1351-1354,平成18年10月
  • Masashi Yonekawa, Toshiyuki Tanaka:Rations Between Positioning Result and Each Error Factor in GPS,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.1361-1365,平成18年10月
  • Keita Kawamura, Toshiyuki Tanaka:Study on the Improvement of Measurement Accuracy in GPS,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.1372-1375,平成18年10月
  • Daisuke Wakamiya, Toshiyuki Tanaka, Isao Kabaya, Mikiya Kano, Isamu Iwayoshi:Automatic Extraction of Tumor Region on X-ray Image of Animals,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.1461-1464,平成18年10月
  • Tan Kok Liang, Toshiyuki Tanaka, Hidetoshi Nakamura, Akitoshi Ishizaka:Automated Extraction and Diagnosis of Lung Emphysema from Lung CT Image Using Artificial Neural Network,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.2306-2311,平成18年10月
  • Satoshi Yoshizawa, Toshiyuki Tanaka, Kazuo Kikuchi:3D Reconstruction of X ray CT Image for Nondestructive Inspection,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.2546-2550,平成18年10月
  • Junichi Sakaeda, Toshiyuki Tanaka, Takanobu Kunihiro:Evaluation Method of Facial Palsy using Features from 3 Dimensional Construction,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.3692-3695,平成18年10月
  • Shinichiro Watanabe, Toshiyuki Tanaka, Eizaburo Iwata:Biometric Authentication using Phase Only Correlation with Compensation Algorithm for Rotation,SICE-ICASE International Joint Conference 2006, pp.3711-3715,平成18年10月

口頭発表

  • 田中敏幸:形態学的特徴量に基づいた腫瘍等のコンピュータ診断,(財)慶応工学会リエゾン&インキュベーション研究コンソーシアム,平成18年4月
  • 田中敏幸,岡輝明:病理形態学的特徴による腫瘍の良悪性判別,第70回パターン計測部会研究会資料,pp.1-6,平成18年4月
  • 田中敏幸:腫瘍の形態学的特徴量に基づいたコンピュータ診断,第4回次世代医療システム産業化フォーラム2006,平成18年7月
  • 田中敏幸,吉野寿美,田中勝:画像解析による皮膚腫瘍中の網目模様の検出と評価,平成18年 電気学会電子・情報・システム部門大会,平成18年9月
  • 川村景太,田中敏幸:GPSにおけるGDOPの評価と測位への応用,第23回センシングフォーラム資料, 2A3-2, pp.245-248,平成18年10月
  • 山口星志,田中敏幸:GPS単独測位におけるカルマンフィルタの適応,第23回センシングフォーラム資料,2A3-3, pp.249-252,平成18年10月
  • 若宮大輔,田中敏幸,蒲谷勲,狩野幹也,岩吉勇:動物X線透過画像による腫瘍領域の自動抽出,第23回センシングフォーラム資料, 2B3-2, pp.304-307,平成18年10月
  • 田中敏幸:非破壊検査用X線CTの3次元再構成法,日本鉄鋼協会 計測・制御・システム工学部会シンポジウム「画像処理検査・計測技術の研究開発動向とアプリケーション」,平成18年11月
  • 秋本菜穂,田中敏幸,米川雅士:電離層遅延補正によるGPS測位精度の向上,GPS/GNSSシンポジウム2006,平成18年11月
  • 野村昌史,田中敏幸,米川雅士:複数基準局を用いたGPS衛星の軌道誤差低減,GPS/GNSSシンポジウム2006,平成18年11月
  • 清水聡,田中敏幸,米川雅士:測位衛星システム複数併用による測位精度の向上,GPS/GNSSシンポジウム2006,平成18年11月
  • 鈴木彩子,田中敏幸:インターネットを利用した病理画像の遠隔診断システム,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会講演論文集,A1-2, pp.5-8,平成19年3月
  • 磯亜由美,田中敏幸:顔面神経麻痺評価法における顔特徴点の自動算出,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会講演論文集,B4-1,pp.108-111,平成19年3月
  • 狩田裕史,田中敏幸,蒲谷勲,狩野幹也,岩吉勇: X線画像による小動物の腫瘍診断システム,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会講演論文集,C4-2,pp.169-172,平成19年3月
  • 田中敏幸,岡輝明:画像解析による胃腫瘍の分類,第96回日本病理学会誌,P3-104,p.330,平成19年3月

特許出願

  • 田中敏幸,阿多恵美子: 自動採譜装置および方法,出願番号:特願2006-280650,貴社整理番号:000001099

受賞

  • 磯亜由美,田中敏幸:顔面神経麻痺評価法における顔特徴点の自動算出,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会,優秀研究発表賞
  • 狩田裕史,田中敏幸,蒲谷勲,狩野幹也,岩吉勇:X線画像による小動物の腫瘍診断システム,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会,研究奨励賞
  • 田中敏幸:顔面神経麻痺評価法における顔特徴点の自動算出,第1回パーソナルコンピュータ利用技術学会全国大会,優秀研究指導賞

Dept. Applied Physics and Physico-Informatics