研究内容

研究キーワード

  • 情報工学，情報科学，コンピュータイメージング
  • 多視点3D画像・映像，クロスリアリティ（XR），3次元ディスプレイ
  • 3DCG，質感情報学，StreamDiffusion，アバター高画質化
  • イメージ・メディア・クオリティ，視覚情報科学，ニューラルネットワーク
  • 画像・信号処理，可視型電子透かし，情報セキュリティ（AES暗号化・スクランブル処理）
  • 色彩情報工学，画像解析，カラーマネジメント（S-CIELAB色空間）
  • 画像符号化（H.265/HEVC），超解像（SRCNN/GAN），全変動正則化
  • 統計的分析，データサイエンス，機械学習，Vision Transformer，ゼロショット学習
  • ヒューマンインターフェース・インタラクション，医用VR，自動運転（Autoware）
  • 医用画像工学，コンピュータ支援診断（CAD），博物館DX，デジタルアーカイブ

研究分野

  • 情報通信 / 知覚情報処理 / 画像処理・視覚メディア処理・メディアデータベース
  • 情報通信 / 知能情報学 / 機械学習・知能情報処理・データマイニング
  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学 / 生体情報・健康情報・医用画像
  • ライフサイエンス / 医用システム / 画像診断システム・医療情報システム・コンピュータ外科学
  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 通信工学 / 信号処理・ネットワーク・マルチメディア通信
  • 情報通信 / ヒューマンインタフェース、インタラクション / バーチャルリアリティ・ユーザビリティ・人間工学
  • 情報通信 / 情報学基礎論 / 情報理論・符号理論・学習理論
  • 情報通信 / 統計科学 / データサイエンス・モデル化・多変量解析
  • 情報通信 / 計算機システム / 回路とシステム・ハードウェア・ソフトウェア協調設計・組込みシステム
  • 情報通信 / エンタテインメント、ゲーム情報学 / 3Dコンテンツ・アニメーション・メディアアート

所属学会

※ IEEE SPS 以外は2017年3月まで学生会員, IEEE SPS は2017年3月まで Student Member

研究概要

1. 多視点3Dディスプレイおよび高精細画像の画質評価に関する人間工学的研究

多視点3Dディスプレイの研究イメージ

超臨場感システムやデジタルサイネージの発展に伴い、3DCGを用いた立体映像コンテンツが普及しています。本研究では、アクティブシャッターメガネ方式や8視点レンチキュラレンズ方式、パララックスバリア方式など多様な立体方式を対象に、カメラ間隔や視点ごとの符号化劣化が視聴者の立体感・包囲感・質感に与える影響を主観評価実験により検証しました。さらに、評定者の性別・年齢・視力矯正といった個人特性や視機能を考慮した人間工学的な統計分析を行い、快適な視聴環境構築のための客観画質評価モデルの基盤を確立しました。

2. 多視点3DCG画像における画像符号化と可視型電子透かしの融合技術

可視型電子透かしの融合技術イメージ

知的財産権保護において重要な電子透かし技術ですが、多視点3D画像に適用する際は画質だけでなく視差や立体認知への影響を考慮する必要があります。本研究では、H.265/HEVC符号化と可視型電子透かし（ウェーブレット変換応用）の最適な適用順序や、RGB成分・周波数領域の違いによる画質劣化の許容度を解析しました。さらに、サポートベクターマシン（SVM）等の機械学習アルゴリズムを用いて画像品質と埋め込み強度パターンの高度な分類を行い、セキュアかつ高画質なメディア情報通信の要件を定量的・定性的に明らかにしました。

3. メディカルAI情報システムおよびカラー腹腔鏡画像の自動診断支援に関する研究

メディカルAIシステムの研究イメージ

医用画像診断分野における見落とし防止や診断精度向上を目指し、人工知能技術を導入したコンピュータ支援診断（CAD）システムの開発に取り組んでいます。手術中のカラー腹腔鏡動画像を対象に、GAN（敵対的生成ネットワーク）を用いた超解像（高精細化）処理の最適設計や、コントラスト強調処理が領域分割精度に与える影響を、ウェーブレット多重解像度解析などを用いて評価・分析し、リアルタイムかつ大規模な自動診断支援システムの構築を進めています。

4. スパース辞書学習および全変動正則化に基づく画像の最適表現とノイズ除去

スパース辞書学習ノイズ除去イメージ

画像の効率的な表現と高度なノイズ除去を両立するため、数学的最適化アプローチを用いたアルゴリズム開発を行っています。画像符号化に伴う劣化や伝送ノイズに対し、スパース辞書学習型コーディング（Sparse Coding）および全変動（Total Variation）正則化を適用し、質感情報を損なわずにノイズのみを効果的に低減する最適パラメータ設計手法を構築。学術論文誌『Displays』等への掲載や、日本工業出版『画像ラボ』での解説を通じ、放送や医療分野への応用を展開しています。

5. 3DCG画像におけるセマンティックセグメンテーションとゼロショット学習の適用

セマンティックセグメンテーションの実験イメージ

H.265/HEVC等の高圧縮符号化が、AIによる画像認識（物体領域の自動抽出）にどのような影響を与えるかを定量的タスクとして評価しています。3DCG画像データセットを用いて、符号化歪みを含む環境下でのセマンティックセグメンテーションの精度変化を解析。近年では、未知の物体に対しても柔軟な領域分割を可能にする「ゼロショット学習」を導入し、画像工学と最先端のディープラーニング手法を融合させた高度な環境認識技術のシミュレーションと実験的考察を行っています。

6. 顕著性マップを用いた視覚的注意および関心領域（ROI）推定

顕著性マップを用いたROI推定イメージ

人間が画像や映像を見る際の「視覚的注意（Visual Attention）」のメカニズムを数理モデル化し、工学的に応用する研究です。3DCG画像や医療用腹腔鏡画像において、人間の目が最初に行きやすい部分を計算する「顕著性マップ（Saliency Map）」を生成し、関心領域（ROI: Region of Interest）を自動推定します。これにより、画像圧縮の際に重要な領域だけを高画質に保つ「関心領域符号化」や、医療現場における手術支援システムの精度向上を統計的分析に基づいて実現しています。

7. Autowareを用いた自動運転車における自己位置推定とポイントクラウド解析

Autoware自己位置推定シミュレーションイメージ

次世代交通情報システムやモビリティ社会の安全性向上を目指し、自動運転オープンソフトウェア「Autoware」を用いたシミュレーション研究を行っています。交通事故防止に直結する高精度な自己位置推定（Localization）技術に対し、情報工学・画像工学の観点からアプローチ。LiDAR等から得られる3次元点群データ（ポイントクラウド）の密度やノイズを詳細に分析し、システム全体のユーザビリティとハード・ソフト協調設計における情報システム基盤の構築を進めています。

8. 360度カメラ・XRにおける量子情報計算科学の導入および生成AI画像品質評価

量子計算・生成AI画質評価イメージ

クロスリアリティ（XR）空間やメタバースに資する、次世代の映像メディア処理技術を開拓しています。360度カメラ画像の大容量データ圧縮手続きに対して「量子情報計算科学」の概念を導入する基礎研究を推進するほか、Stable Diffusion等のテキスト・画像融合型生成AIによって出力された3DCG画像の品質を客観的・主観的に評価する枠組みを構築。さらに、StreamDiffusionを活用した3DCGアバターの超低遅延高画質化と、仮想空間におけるリアルタイム画質評価に関する実験的考察を行っています。

9. 博物館DXに資する歴史的物資料デジタルアーカイブの構築とセキュアな利活用技術

博物館DXデジタルアーカイブイメージ

金沢大学学術メディア創成センターにおける核たる研究として、文化財や歴史的物資料を後世に継承するための「デジタルアーカイブ」と、その安全な利活用技術を開発しています。高精細な画像解析技術を用いた質感の精密なデジタル保存を行うとともに、利活用時の不正コピーや改ざんを防ぐための「セキュア情報システム（AES暗号化や高度なスクランブル処理）」を設計。画像工学と人文学・博物館学を融合させた、博物館DX（デジタルトランスフォーメーション）の先進的な社会実装に取り組んでいます。

Posted by norikawa