情報通信

工学、金融、医療無線通信のための統計的信号処理の設計
工学研究科

電気電子情報通信工学専攻

助教 高橋 拓海https://researchmap.jp/takumi_takahashi

情報通信

研究の概要

術であり、本研究はその基盤を創造するものである。提案した枠組みはベイズ推論を基礎とし、AI（ArtificialIntelligence）
関連技術で得られた事前知識の活用や、学習技術のアルゴリズムへの埋め込みについても相性が良
く、現在、機械学習との融合についても検討を進めている。

多数の端末から送信された情報を同一の時間・周波数リソース上で空間的に多重して通信を行う大規模マルチユーザ MIMO(Multi-InputMulti-Output)技 術( 図 1)は、増 大 し 続!"#$%
ける無線端末を収容するための物理層中核技術である。しかしその実現には、多重された信号を基地局受信機側で分離( 検出 )する必要があり、そのための信号検出アルゴリズムの高度化が重要となる。本研究では、端末の空間的配置に応じた通信路長期統計に基づくビームフォーミング設計と、ビームフォーミング後のビーム領域で動作する確率伝搬法に基づく信号検出アルゴリズムを設計し、既存の高精度検出手法に漸近する性能をその数パー
主要図表2 (差し替え)セントの処理量で達成できることを示した。

!"#$!%&'$"(%()*+,-#$,&'.$-/0)12'+(

図1:マルチユーザ MIMO 模式図▍ 研究の意義と将来展望
サイバー空間（仮想世界）
とフィジカル空間（実世界）を接続し、集約されたビッグデー
タに基づく効率化・最適配分・未来予測によって、貧困や飢餓などのあらゆる社会問題を解決するための情報基盤を提供する未来システ
ムとして、サイバーフィジカル融合がある（図2）。このとき、二つの空間を高度に接続する担い手となるのが、実世界に存在する超多数のセンサ・無線端末を収容可能な無線通信技
特論

58

Cyber space
Big data
Artificial Intelligence
Wireless space

SensorinformationHigh-value
information

Flexibly connecting
the two spaces
with wirelesscommunications

Automatic driving
toward a society withzero accidents

Providing and sharing
the information you need,when you need it

Smart factory with robots
and mission-critical
Internet of Tings

Physical space

図2:サイバーフィジカル融合システム

許 特開2023-037446、特開2022-163465、特開2021-170696、特開2021-170697
Takahashi,Takumi;Tölli,Antti;Ibi,Shinsukeetal.Low-complexitylargeMIMOdetection
vialayeredbeliefpropagationinbeamdomain,inIEEETransactionsonWireless
Communications.2022,21(1),234-249.doi:10.1109/TWC.2021.3094970
Takahashi,Takumi;Iimori,Hiroki;Ando,Keigoetal.Bayesianreceiverdesignviabilinear
文 inferenceforcell-freemassiveMIMOwithlow-resolutionADCs,inIEEETransactionson
WirelessCommunications.2023,22(7),4756-4772.doi:10.1109/TWC.2022.3228326
Shirase,Daichi;Takahashi,Takumi;Ibi,Shinsukeetal.Deepunfolding-aidedgaussianbelief
propagationforcorrelatedlargeMIMOdetection,inProc.IEEEGlobalCommunications
Conference,Taipei,Taiwan.2020,1-6.doi:10.1109/GLOBECOM42002.2020.9348087

参 考 U R L http://www2a.comm.eng.osaka-u.ac.jp/
キーワード 無線通信、信号処理、ベイズ統計学、符号理論、情報理論

情報通信

三次元計測、文化財のデジタル保存、外観検査

照度差ステレオ法による高精細な三次元形状復元
情報科学研究科

マルチメディア工学専攻教授 松下 康之https://researchmap.jp/yasumat

本研究では、実世界物体の高精細な三次元デジタル化を目的に、照度差ステレオ法を用いた三次元形状及び質感の復元技術の確立に取り組んでいる。本研究ではデータ駆動型アプローチによる照度差ステレオ法、及び多波長光源と多波長センサを用いたワンショット照度差ステレオ法の開発に取り組んでいる。
これらの手法は、実世界三次元物体の定量化に応用でき、形状や質感のデジタル再現や保存に応用可能である。

情報通信

研究の概要

図１：実世界物体から計測した反射率データセット▍ 研究の意義と将来展望
我々が実世界の物体を「見る」とき、実際に我々の目が感じているのは物体から目へ向かって飛び込んでくる光である。その光は、太陽や電灯などの光源から発せられた光の一部が物体表面上で反射したり、あるいは透過したりなど、物体とのインタラクションを経て、その一部が観察される。したがって、実世界物体の三次元形状や表面の反射率、色などを正しくデジタル化することで、任意の光源下で実際の物体と同じ見た目を持つデジタル複製を作成できる。作成したデジタル複製は文化財のデジタル保存や、仮想空間上でのコンテンツとして利用できる。また、本研究によるデジタル複製技術は実世界物体の定量化に相当し、製品の外観検査等の産業応用も期待される。

特論

図２：複数枚の写真からの三次元デジタル復元

許Enomoto,Kenji;Waechter,Michael;Okura,Fumioetal.Discretesearchphotometric
stereoforfastandaccurateshapeestimation.IEEETransactionsonPatternAnalysis
andMachineIntelligence.2023,45,4355-4367.doi:10.1109/TPAMI.2022.3198729
文 Guo,Heng;Okura,Fumio;Shi,Boxinetal.Multispectralphotometricstereofor
spatially-varyingspectralreflectances.InternationalJournalofComputerVision.
2022,130,2166-2183.doi:10.1007/s11263-022-01634-4

参 考 U R L http://cvl.ist.osaka-u.ac.jp/
キーワード コンピュータビジョン、三次元形状復元、照度差ステレオ

59

情報通信

サーベイランス、ヘルスケア、ライフログ

3次元骨格関節位置に基づく運動学的姿勢特徴による行動認識
産業科学研究所

複合知能メディア研究分野

教授 八木 康史
高等共創研究院／産業科学研究所
教授 槇原 靖https://researchmap.jp/read0013801

複合知能メディア研究分野
https://researchmap.jp/yasushi_makihara

情報通信

研究の概要
行動認識は、映像や装着型センサのデータを用いて、歩行・走行・起立・着座といった行動を認識する技術である。本研究では、人物の骨格表現に基づく3次元関節位置の時系列データから抽出される運動学的姿勢特徴を提案した。また、同特徴を統計的機械学習手法であるサポートベクターマシーンや、深層学習手法である再帰性／畳み込みニューラルネットワークと組み合わせることで、行動認識を行った。実験では、五つの行動認識向けの公開データベースを用いて認識精度を評価し、従来手法と比較して、提案手法によって、同等かそれ以上の精度が得られることを確認した。

ラクション認識へと拡張することで、応用範囲の更なる拡大を図る。

図1 頭部関節に対する各関節の距離ベクトル表現▍ 研究の意義と将来展望
行動認識は、ヘルスケア、監視、ライフログ、拡張現実、患者見守り、外科医による手術技術解析など、数多くの応用の可能性がある。例えばヘルスケアの場合、行動認識技術によって、対象人物がどのくらいの頻度で水や薬を飲んでいるか、また、どの程度歩いているかといった行動ログを蓄積し、それに基づいて生活改善のための助言を送るといった活用法が考えられる。これらの技術が発展することで、より少ない人数でのヘルスケアや介護が可能となり、超高齢化社会における労働人材不足の問題を緩和することが期待される。また、将来的には複数人物によるインタ
特論

60

図2 提案手法の枠組み

許MdAtiqRahmanAhad;MasudAhmed;AnindyaDasAntaretal.Actionrecognition
文 usingkinematicsposturefeatureon3Dskeletonjointlocations.PatternRecognition
Letters,2021,145,216-224.doi:10.1016/j.patrec.2021.02.013

参 考 U R L http://www.am.sanken.osaka-u.ac.jp/jp/
キーワード 行動認識、コンピュータビジョン、パターン認識、映像メディア処理