宮城 茂幸 (ミヤギ シゲユキ)

MIYAGI Shigeyuki

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職名

准教授

研究分野・キーワード

統計的画像処理,信号処理

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プロフィール

研究課題(研究概要)
半世紀以上に渡り研究されてきた信号処理技術は、現在のIT社会を支えるためになくてはならない技術分野になりました。特に計算機の進化に伴い、身の回りのあらゆる電子機器にディジタル信号処理が組み込まれています。

これまで雑音除去、変・復調、相関分析、特徴解析といった問題で活躍してきたディジタル信号処理は、今後、信号の持つ意味・理解を助けるための補助的な手段を提供するだけでなく、人間が判断するのと同様な認識・理解を計算機に行わせるための仕組みに応用されていくことが期待されます。

そこで、スマートフォンに搭載されるようになった,加速度センサ・ジャイロ・地磁気センサ、といった多様なセンサや、比較的最近普及してきた距離画像センサ等のデータを用い、それらのデータから特徴抽出を行うだけでなく,抽出された特徴から人間の行動を自動的に認識・識別するといった課題に取り組んでいます。このような行動認識の技術は、異常事態の検出・保健指導のための活動記録といった分野に限らず、産業分野において作業員の作業効率向上といった分野への応用が考えられます。

研究業績等(概要)
大学院在学中から1997年にかけて、スペクトル推定やテキスチュア解析に用いられる2次元画像モデル、特に非因果性モデルの推定方法について研究しその結果を博士論文にまとめました。
1997年から2002年にかけては、主に携帯電話やアクティブノイズ制御に使用される適応フィルタの収束特性についての研究を行いました。適応フィルタの収束特性を解析するための一般的な手法は確立していませんでしたが、平均化法と周波数領域表現を組み合わせる解析手法を開発し、種々の適応フィルタアルゴリズムに適用しました。それらの結果は3編の論文にまとめられました。
2003年から2006年にかけて視覚情報処理の問題の一つとして顔検出に取り組みました。ウェーブレット変換と確率的な要素を含むパターンマッチングを用いた手法を実際に開発し、その一部は国内外の会議で発表を行いました。
2007年から2010年にかけて学内の共同研究として独立成分分析(ICA)によらないブラインド画像分離法について検討を行いました。ブラインド画像分離とは複数の重畳した画像を観測し、それらのみの情報により原画像を復元する問題で、最近ではICAと呼ばれる手法を適用するのが一般的です。 ICAの実際の計算は複雑ですので、より簡便な方法でかつ効果の高い手法を開発できるように、基礎的な研究を行い、その成果を国内の会議およびジャーナル論部として発表を行いました。
2010年以降は距離画像を用いた人検出問題や3Dモデリング、各種センサ情報を利用した人間行動解析といった課題に取り組んでいます。

出身学校 【 表示 / 非表示

  • 徳島大学  工学部  電子工学科  1990年03月

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 京都大学  工学研究科  電子工学専攻  博士課程  1995年03月

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(工学)  京都大学  1997年03月

学内職務経歴 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立大学  工学部  電子システム工学科  准教授   2008年04月 ~ 現在

  • 滋賀県立大学  国際教育センター  准教授   2007年04月 ~ 2008年03月

  • 滋賀県立大学  国際教育センター  助教授   2002年04月 ~ 2007年03月

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 京都大学工学部  助手   1995年04月 ~ 1996年03月

  • 京都大学大学院工学研究科  助手   1996年04月 ~ 1998年03月

  • 京都大学大学院情報学研究科  助手   1998年04月 ~ 2002年03月

所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  • IEEE  

  • 電子情報通信学会  

  • 日本色彩学会  

  • システム制御情報学会  

研究分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 知覚情報処理

 

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • センサー情報を用いた行動解析

    加速度センサー, スマートフォン, 人間行動解析

  • 距離画像を用いた行動分析

    TOFカメラ, 距離画像, デプス画像, 行動解析

  • Kinectによる物体の体積推定

  • 信号比によるブラインド信号分離

    ブラインド信号分離,独立性分分析,ICA

  • 確率パターンマッチングによる顔画像検出

    顔画像検出,パターンマッチング,確率テーブル

論文 【 表示 / 非表示

  • In-vacuum active colour sensor and wireless communication across a vacuum-air interface

    Sakai O., Kitagawa T., Sakurai K., Itami G., Miyagi S., Noborio K., Taguchi K.

    Scientific Reports  Scientific Reports  11 (1)    2021年01月

    10.1038/s41598-020-80501-z  共著  

    [概要]

    © 2021, The Author(s). In situ sensing with wireless digital-data transfer is a potential processing scheme that works very closely to the location of an event monitored by a sensor and converts the sensor’s raw output into digitized and informative small-volume bits, as suggested by recent proposals for edge computing and the Internet of Things (IoT). Colour perception may be a target of in situ sensor data acquisition; however, in contrast to from other sensing devices, colour sensors that detect visible light signals are usually located away from light-emitting sources, collecting light transmitting through the space and attenuating it in some manner. For example, in a vacuum chamber whose gas pressure is much less than the ambient atmosphere in which the sensors usually work, there are many veiled light sources, such as discharge plasma, for various industrial purposes including nanoscale manufacturing. In this study, we designed an in-vacuum colour sensor that can work with analogue-to-digital conversion and transfer data by wireless communication; this sensor is active in a low-pressure plasma chamber, detecting light signals and transferring them to a personal computer located outside the vacuum chamber. In addition to detecting lights with controlled spectra from outside successfully, we achieved complete operation of our in-vacuum active sensor for plasma emissions generated at 100 Pa. Comparing the signals with data from simultaneous monitoring by a monochromator, we established that the recorded signals arose from the plasma, confirming successful direct detection of low-pressure plasma emissions without any filtering effects between the sensor and the target object.

  • Statistics of Growing Chemical Network Originating from One Molecule Species and Activated by Low-Temperature Plasma

    Mizui Y., Miyagi S., Sakai O.

    Studies in Computational Intelligence  Studies in Computational Intelligence  944   398 ~ 409  2021年01月

    10.1007/978-3-030-65351-4_32  共著  

    [概要]

    © 2021, The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG. Chemistry in plasma is complicated because it has so many reactions in parallel and in series. A complex network is suitable for the visualization and the analysis of its complexity. A numerical calculation based on hundreds of rate equations is a typical tool for plasma chemistry, but such a computational process does not clarify the undergoing physical and chemical properties that stabilize many industrial plasma processes for a number of applications. In this study, we focus on low-temperature plasma in which high-energy electrons are activators for chemical reactions, and investigate the origin of the stability by examining the statistical properties of networks for silane (SiH4 ) plasma. There is only one seed species in the initial space, SiH4, which is surrounded by high-energy electrons. SiH4 is decomposed into several fragments composed of Si and/or H atoms with possible charges, and such radical and ion species are decomposed or synthesized into other species, leading to the formation of temporal reaction networks in chemistry. With the effects of rate constants that determine chemical reaction rates, we create temporal networks and observe preferential attachments that induce a new reaction in a transient state. The centrality indices for participant species and degree distributions reveal what is occurring in this complex system, and during the sequential process we observe an exponential-tail degree distribution, which is a significant source of reaction stability.

  • Order Estimation of Markov-Chain Processes in Complex Mobility Network Embedded in Vehicle Traces

    Yamamoto K., Miyagi S., Sakai O.

    Studies in Computational Intelligence  Studies in Computational Intelligence  944   231 ~ 242  2021年01月

    10.1007/978-3-030-65351-4_19  共著  

    [概要]

    © 2021, The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG. Vehicle mobility in urban traffic systems is complex, partly because it reflects mobility of a human who drives a vehicle, and partly because it depends on many roles which the vehicle plays. Previous studies on human mobility revealed that it includes Lévy-flights-like motions and memoryless deterministic walks as well as random walks, but the mobility of vehicles may be more biased due to their functions. Focusing our research target on a sightseeing vehicle with sufficiently limited functions, we show a method to measure regularity of visitation patterns, quantified by order(s) of Markov chains in their mobility. Graphs of higher-order Markov chains, which are representatives of mobility in a network style, possess statistical properties; in our observation dataset, they include degree distributions similar to scale-free networks. The detection of mobility in real social experiments, which is also assumed on these graphs, yields the order of Markov chains inside it with its comparison with the results of agent-based simulations. Centrality indices of the mobility networks well coincide with prediction of these analytical and numerical results.

  • Classifying Dysphagic Swallowing Sounds with Support Vector Machines

    Shigeyuki Miyagi, Syo Sugiyama, Keiko Kozawa, Sueyoshi Moritani,Shin-ichi Sakamoto, Osamu Sakai

     Healthcare  8 (2)    2020年04月

    共著  共同(主担当)

  • 簡易型嚥下評価システムの構築に向けてー嚥下音と頸部深度画像を併用した嚥下評価手法の開発ー

    宮城茂幸,小澤恵子,森谷季吉,坂本眞一,酒井道

    北隆館  アグリバイオ  4 (2)   61 ~ 66  2020年02月

    共著  共同(主担当)

  • Mobilities in network topology and simulation reproducibility of sightseeing vehicle detected by low-power wide-area positioning system

    Yamamoto K., Yoshida J., Miyagi S., Minami S., Minami D., Sakai O.

    Electronics (Switzerland)  Electronics (Switzerland)  9 (1)    2020年01月

    10.3390/electronics9010116  共著  

    [概要]

    © 2020 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. Vehicle mobilities for passengers in a city’s downtown area or in the countryside are significant points to characterize their functions and outputs. We focus on commercial sightseeing vehicles in a Japanese city where many tourists enjoy sightseeing. Such mobilities and their visualizations make tourist activities smoother and richer. We design and install a low-power, wide-area positioning system on a rickshaw, which is a human-pulled, two-or three-wheeled cart, and monitor its mobility in Hikone City. All the spatial locations, which are recorded in a time sequence on a cloud server, are currently available as open data on the internet. We analyze such sequential data using graph topology, which reflects the information of corresponding geographical maps, and reproduce it in cyberspace using an agent-based model with similar probabilities to the accumulated rickshaw records from one spatial node to another. Although the numerical results of the agent traced in a simulated city are partially consistent with the rickshaw’s record, we identify some significant differences. We conclude that the rickshaw’s mobility observed at the actual sightseeing sites is partially in the random motion; some cases are strongly biased by memory routes. Such non-randomness in the rickshaw’s mobility indicates the existence of specific features in tourism sources that are identified for each sightseeing activity and affected by local sightseeing resources.

  • Detection of Swallowing Times Using a Commercial RGB-D Camera

    Jun Yoshida, Keiko Kozawa, Sueyoshi Moritani, Shin-ichi Sakamoto, Osamu Sakai, Shigeyuki Miyagi

     Proceeding of 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics   1178 ~ 1179  2019年10月

    共著  共同(副担当)

    [概要]

    For assisting early detection and treatment for dysphagic patients, an assessment system for swallowing disorders is necessary. Detecting the swallowing time is one of the key components for developing such an assessment system. Hence,we propose a swallowing detection algorithm using a commercial depth camera. The proposed method considers movements in the front of the neck, before and during swallowing, to determine the swallowing time. We then experimentally demonstrate the performance of the algorithm. The results show that the proposed algorithm achieves a recall and precision of 0.958 and 0.813, respectively. Thus, this algorithm can assist in the early detection of dysphagia.

  • Detection of bending motion at waist of kitchen workers by using a single commercial accelerometer

    Ryosuke Tsuji, Katsumi Furuta, Osamu Sakai, Shigeyuki Miyagi

     Proceedings of 2019 IEEE 8th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE)   1196 ~ 1197  2019年10月

    共著  共同(副担当)

    [概要]

    Investigating the motion of kitchen workers is one of the important elements for reducing the time for serving food to customers in fast food restaurants. We show that a single 3-axis accelerometer attached to kitchen workers is useful for detecting their back bending motion at the waist and estimating time or time period by using only a simple technique. The introduced technique was applied to the practical data acquired from a real situation in a fast food restaurant. The precision of the detected back bending motion reached approximately 70%.

  • Network property and learning model of weblike equation system in a scientific category

    Tetsuya Kojima, Jun Ishida, Shigeyuki Miyagi, Osamu Sakai

     Abstract book of the 7th International Conference on Complex Networks and Their Applications   33 ~  2018年12月

    単著  共同(副担当)

  • 簡易型嚥下評価システムの構築に向けてー嚥下音と頸部深度画像を併用した嚥下評価手法の開発ー

    宮城茂幸,小澤恵子,森谷季吉,坂本眞一,酒井道

     地域ケアリング  20 (11)   73 ~ 77  2018年09月

    共著  共同(主担当)

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著書 【 表示 / 非表示

  • 新編色彩科学ハンドブック第3版

    大田登(編)他

    東京大学出版会  5p  2011年04月

    単行本(学術書)  分担執筆

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • 深度情報を用いた平板状物体表面の破損率推定および傷形状の検討

    井口 雅士, 酒井 道, 宮城 茂幸

     画像ラボ  32 (3)   6 ~ 11  2021年03月

     共著  共同(副担当)

会議での講演 【 表示 / 非表示

  • プラズマメタマテリアル層によるマイクロ波の吸収・散乱・迂回制御

    第68回応用物理学会春季学術講演会  2021年05月

  • 容量結合型プラズマ装置内色彩センサによるその場測定と無線通信

    第68回応用物理学会春季学術講演会  2021年03月

  • 被験者の頭部運動を考慮した頸部シルエットからの嚥下時刻推定

    第19回情報科学技術フォーラム  2020年09月

  • 深度情報を用いた平板状物体表面の破損率および傷形状の推定

    第222回コンピュータビジョンとイメージメディア研究発表会  2020年05月

  • DCモーターの故障予測に向けた基礎検討

    第67回応用物理学会春季学術講演会  2020年03月

  • 深度画像から生成された頸部シルエットの画素数計測を用いた嚥下時刻推定

    第18 回情報科学技術フォーラム  2019年09月

  • 加速度センサを用いた厨房作業者の腰曲げ運動の検出

    電子情報通信学会総合大会  2019年03月

  • 深度画像の隣接フレーム間差分による嚥下時刻推定

    ViEW2018 ビジョン技術の実利用ワークショップ  2018年12月

  • RGB-D カメラにより取得された マーカ座標間の相対位置変化を用いた健常者の嚥下検出

    情報処理学会研究報告  2018年05月

  • 投票により決定された局所深度勾配情報を用いた喉頭挙上運動の追跡

    2018年電子情報通信学会総合大会  2018年03月

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研究シーズ 【 表示 / 非表示

  • ICT技術を活用した人間行動の解析とその応用

 
 

学部講義等担当 【 表示 / 非表示

  • プログラミング基礎   2011年04月 ~ 現在

  • 情報リテラシー(情報倫理を含む)(電子)   2010年04月 ~ 現在

  • 電子システム工学実験Ⅳ   2010年04月 ~ 現在

  • 人間探求学   2009年04月 ~ 現在

  • 情報科学概論   2009年04月 ~ 現在

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大学院講義担当 【 表示 / 非表示

  • 電子情報特論   2011年04月 ~ 2012年03月(年月日)

  • 電子情報特論   2009年04月 ~ 2010年03月(年月日)

 

国・地方公共団体等における審議会・委員会等の委員 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県土木交通部技術管理課  滋賀県土木積算システム再構築・運用保守業務に係る総合評価一般競争入札に関する助言  委員   2021年08月

  • 滋賀県高島市  高島市内内部情報系サーバー更新業務委託プロポーザル実施に係る審査会  委員   2021年08月

  • 高島市  彦根市・高島市基幹業務系クラウドサービス共同利用業務プロポーザル実施に係る審査会  委員   2021年03月

  • 滋賀県土木交通部監理課  滋賀県市町競争入札参加資格審査申請受付システム利用および運用等業務に係る総合評価一般競争入札に関する学識経験者の助言  委員   2021年03月

  • 高島市  高島市教育ICT環境整備にかかるタブレット端末等調達業務にかかるプロポーザル審査委員会  委員長   2020年10月

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学外の社会活動 【 表示 / 非表示

  • 「滋賀県モータボート競走事業公営企業会計システム構築・運用保守業務委託」にかかる対面評価   2016年04月

  • 「滋賀県税務総合システム再構築業務」にかかる総合評価一般競争入札に関する学識経験者の助言   2014年01月

  • 「滋賀県電子申請システム提供業務」に係る総合評価一般競争入札に関する学識経験者の助言   2013年08月

  • しが新産業創造ネットワーク 座談会   2013年07月

  • 「地域情報提供システム構築・運用保守業務」に係る総合評価一般競争入札に関する学識経験者の助言   2013年07月