山田研究室へようこそ

東京工業大学 工学院 情報通信系

 

研究室メンバー紹介

研究内容と目指すもの

  • 信号処理の諸問題を解決する普遍的アルゴリズムの創造と体系化に関する数理的研究
  • 不動点理論や計算代数を基盤とした革新的な信号処理・最適化アルゴリズムの開発
  • 信号処理・最適化アルゴリズムの画像・音響・通信・物理探査分野等の逆問題への応用
  • 信号処理は工学と数学に大きなインパクトを持つ刺激的な分野です.様々な学問領域から天才が続々と参入しています.みなさんも自由な発想で普遍的価値を創造し,人類の知の最前線を一緒に開拓しましょう.
  • file 2016年度山田功研究室の御紹介
  • file 山田功:信号処理工学の魅力(御参考)
  • file山田功:信号処理工学のススメ(御参考)
  • 山田功「信号処理・最適化・逆問題 --- 学際的自由研究のたのしみ,」 Fundamentals Reviews, Vol.5, No.1, pp.68-79, 2011年7月に 本研究室で取り組んできた研究のいくつかを解説しています。信号処理分野の研究の楽しさと醍醐味を少しでも感じとっていただければ幸いです。

研究の方法について(御参考)

最近の研究テーマ

研究発表等一覧

歓迎する学生像

  • 自分を客観視することができ、研究を通して自分を逞しく成長させたい人
  • じっくり考えられる人(数理的な本や論文と格闘します. 国内外の数学科出身者も大活躍しています)
  • 明るい性格で、熱いハートを持っている人(アイディアの創発に心躍る人)
  • 俗に言う「数学と工学の垣根」など、何とも思わない人
  • 「自分は天才に違いない」と密かに思っている人
  • 世界的な研究者を目指す人
  • 只今、2016年4月から加わる新メンバーを募集中です!(学内のみ閲覧できます)
  • 研究室所属を希望される人は拙著 「工学のための関数解析」(数理工学社発行, サイエンス社発売)をじっくりと読んでおくことを強くお勧めします。

最近のニュース

  • 2016
  • 坂庭好一先生(名誉教授)に電子情報通信学会功績賞が贈られることが決定いたしました。大変おめでとうございます。坂庭先生に長年薫陶を賜った不肖の弟子より、心からお慶び申し上げます(授賞式:June 2, 2016)。
  • 山田功が、日本応用数理学会主催「ものづくり企業に役立つ応用数理手法の研究会 第11回技術セミナー (April 26, 2016/早稲田大西早稲田キャンパス)」からお招きいただき、「非拡大写像の不動点表現が拓いた凸最適化と信号処理の進化について」という題目で講演いたします。
  • 山田功の平成28年度文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)受賞が決定いたしました。学生時代から御指導を賜る多くの先生方、いつも御議論いただく共同研究者の方々、山田研のOB・OG・スタッフ・在籍生のみなさんをはじめ、日頃から山田研を支えてくださり、応援してくださっている全ての皆様に深く感謝申し上げます (授賞式: April 20, 2016)。
  • Michael Ng 教授 (Hong Kong Baptist University, 数学科、コンピュータサイエンス学科)の講演会「題目: Variational Models and Computational Methods in Image Processing 」をApril 21, 2016(16:30-18:00[含:質疑応答])に 東京工業大学大岡山キャンパスGSIC情報棟2階会議室(キャンパスマップ の5番の建物)で開催いたします。本講演会は、信号画像処理やデータサイエンスなど、工学と数学の双方に跨った領域の最前線で 活躍中の研究者による特別講義であり、情報通信、応用数学、コンピュータサイエンス、信号処理等の分野に携わる研究者・学生にとって大変よい機会になると思いますので、興味をお持ちの方は是非ご参加ください(参加費無料)。
  • 湯川正裕さん[本研究室OB/ 慶應大学准教授]の船井学術賞受賞(2015年度)が決定しましたCONGRATULATIONS (授賞式: April 23, 2016)。
  • 下記の論文が「第31回電気通信普及財団賞(テレコムシステム技術賞)奨励賞」を受賞することになりました。「階層構造を持つ凸最適化問題」が当研究室で開発された「非拡大写像の不動点集合上の凸最適化問題の解法アルゴリズム(ハイブリッド最急降下法)」を用いて解決されることは、これまでにも、[Yamada-Ogura-Shirakawa 2002], [Yamada-Yukawa-Yamagishi-2011]等で示し、その応用範囲を広げてきていましたが、最近の凸最適化理論の急速な発展に伴い「非拡大写像の不動点集合が持つ表現能力」も著しい進化を遂げています。本論文では、そのような最新の非拡大写像の1つとして特に[Condat 2013]の議論の中で開発された「Primal Dual Splitting写像」に注目し、これにハイブリッド最急降下法を適用することによって、極めて広いクラスの「階層構造を持つ凸最適化問題」が解決できることを明らかにしています(授賞式:March 28,2016)。
   Shunsuke Ono, Isao Yamada, Hierarchical Convex Optimization with Primal-Dual Splitting, IEEE Transactions on Signal Processing, vol.63, no. 2, pp.373-388, Jan, 2015.
  • 複素数の位相(偏角ともよばれる)には2πの整数倍の任意性がありますが,リモートセンシングや医用画像処理では,2次元平面上の各点に位相値が対応付けられた連続関数(位相曲面)が必要となるため,「mod 2πの任意性」を解消しなければなりません。最小の変動量を持つ位相曲面を決定する問題(2次元位相アンラップ問題)は難航不落の逆問題とされ,理論的保証のない解法のみが知られていました。本研究室では、ポアンカレの補題を用いて「位相曲面の推定問題」が「ベクトル場の推定問題」に帰着できることを示すと共に,2次元スプライン関数によって表現された最適なベクトル場に「代数的位相アンラップ(1998年に本研究室で誕生)」を応用することにより,2次元位相アンラップ問題の理想的解決に成功しました。この解法には代数・解析・幾何・最適化に跨った多彩な数理が駆使されていますが、このたび、一連の研究成果を纏めた下記の論文が満を持して出版されることになりました。本論文がきっかけの1つとなり、代数的位相アンラップが位相信号処理にとって不可欠なアルゴリズムとして広く世界中で応用されていくことを期待しています(March 9,2016)。
  Daichi Kitahara, Isao Yamada, "Algebraic Phase Unwrapping Based on Two-Dimensional Spline Smoothing Over Triangles," IEEE Transactions on Signal Processing, vol.64, no. 8, pp.2103-2118, April, 2016.
  • 柿本健司さん[修士課程1年生]の信号処理若手奨励賞受賞が決定しました。CONGRATULATIONS (授賞式: 第31回信号処理シンポジウム2016にて行われます)。
  • 小野峻佑さん[博士課程修了(Sept. 2014)/ 東工大像情報工学研究所助教(Oct.2014-)]の博士論文が「平成27年度 手島精一記念研究賞を受賞しました。CONGRATULATIONS (授賞式: Feb 23,2016)。
  • 信号処理分野のトップコンファレンスIEEE ICASSP2016 (March 2016,上海)に下記論文が採択されました。CONGRATULATIONS !
 Daichi Kitahara, Isao Yamada,TWO-DIMENSIONAL POSITIVE SPLINE SMOOTHING AND ITS APPLICATION TO PROBABILITY DENSITY ESTIMATION, Proceedings of IEEE ICASSP 2016.
 Masao Yamagishi, Daichi Kitahara, Isao Yamada, A FAST DUAL ITERATIVE ALGORITHM FOR CONVEXLY CONSTRAINED SPLINE SMOOTHING, Proceedings of IEEE ICASSP 2016.
 Kenji Kakimoto, Daichi Kitahara, Masao Yamagishi, Isao Yamada, STABILIZATION OF ADAPTIVE EIGENVECTOR EXTRACTION BY CONTINUATION IN NESTED ORTHOGONAL COMPLEMENT STRUCTURE, Proceedings of IEEE ICASSP 2016.
  • 2015
  • 山田功が電子情報通信学会フェロー(IEICE Fellow) [推薦業績「逆問題と適応学習問題に対する統一的解法の解明」]になることが決定いたしました。贈呈式は2015年9月9日に東北大学川内キャンパスで行われます。学生時代から御指導を賜る多くの先生方、いつも御議論いただく共同研究者の方々、山田研のOB・OG・スタッフ・在籍生のみなさんをはじめ、日頃から山田研を支えてくださり、応援してくださっている全ての皆様に深く感謝申し上げます(July 23 2015)。
  • 山田功が東京工業大学学術国際情報センター(GSIC)のセンター長を兼任することになりました(April 1, 2015)。
  • 渋谷智治先生(坂庭研究室OB/元 坂庭・山田研助手)が上智大学理工学部の教授に昇任されました。CONGRATULATIONS (April 1,2015)。
  • 宮田高道先生(本研究室の共同研究者)が千葉工業大学工学研究科の教授に昇任されました。 CONGRATULATIONS (April 1,2015)。
  • 湯川正裕先生[本研究室OB]が慶應大学理工学部の准教授に昇任されました。CONGRATULATIONS (April 1,2015)。
  • 柿本健司君 [本研究室学部4年生]の「平成26年度優秀学生賞受賞」が決定いたしました。なお、本学の学位記授与式(平成27年3月26日)では、柿本君が、栄えある「情報工学科首席総代学生」として、学長から直接学位記を受け取ります。CONGRATULATIONS (March 5,2015)。
  • 北原大地君 [博士後期課程1年生]が 「第40回リモートセンシングシンポジウム(計測自動制御学会:SICE)」で「D. Kitahara and I. Yamada, A Smoothness-Aware Phase Unwrapping by Convex Optimization Technique」の研究発表を行い、計測自動制御学会計測部門・リモートセンシング部会から部会奨励賞を受賞しました。CONGRATULATIONS (March 2,2015)。
  • 2014
  • 三菱電機情報技術総合研究所(大船)にて「信号処理・最適化・逆問題 ---- 分野横断型研究の愉しみ」という題目で逆問題と最適化に関する最新の研究成果を中心に講演いたしました。熱心に議論していただいた皆様に心より感謝申し上げます(Dec 16, 2014)。
  • 下記の論文の The 2014 SPS Signal Processing Magazine Best Paper Award 授賞が決定しました。本論文は本研究室で誕生した適応射影劣勾配法(APSM)のチュートリアルと再生核ヒルベルト空間を舞台に展開される多彩な応用事例を解説することを目的とした論文です。授賞式はIEEE ICASSP2015(Brisbane)のオープニングセレモニーで行われます。このことがきっかけとなり、APSMが最も強力なオンライン学習アルゴリズムの1つとして広く世界中で応用されていくことを期待しています(Dec 2,2014)。
  Sergios Theodoridis, Konstantinos Slavakis, Isao Yamada, "Adaptive learning in a world of projections: A unifying framework for linear and nonlinear classification and regression tasks," IEEE Signal Processing Magazine, pp.97-123, vol. 28, no. 1, Jan. 2011.
  • 山田功が2015年1月から IEEE FELLOW (for contributions to inverse problems and learning in signal processing) になることが決定いたしました。学生時代から御指導を賜る多くの先生方、いつも御議論いただく共同研究者の方々、山田研のOB・OG・スタッフ・在籍生のみなさんをはじめ、日頃から山田研を支えてくださり、応援してくださっている全ての皆様に深く感謝申し上げます(Nov. 25 2014)。
  • 分散ネットワーク上で獲得された大量の信号やデータに高度な分析を加え、価値の高い情報を推定・抽出するためには、分散型の新しい計算原理やアルゴリズムの開発が必要となります。このような計算メカニズムの進化と共に信号処理は新時代のデータサイエンスにおいても主役として発展し続けていくに違いありません。何故なら信号処理は新興分野の優れたアイディアを見つけるや否や、それをあっという間に吸収して独自のアイディアと融合して、より優れた独自の様式に発展させてしまう柔軟さと貪欲さを兼ね備えているからです(そう考えてみると、古来より外国の優れた文化を貪欲に吸収しながら、独自の文化様式を創り上げた先人のDNAを引き継ぐわれわれにとって信号処理ほど適した活動舞台はないように思えてきます)。IEEE Signal Processing Society では、このような新時代の要請に応えるべく、真打のジャーナル「IEEE Transactions on Signal and Information Processing Over Networks」を創刊することにしました。山田功もFounding Editorial Board の一員として参加しています。よいジャーナルに育てていくには、先例に捉われない発想で練られた質の高い論文が不可欠です。みなさまの貴重な研究成果をまとめた論文の御投稿を心よりお待ちしています(Nov 24,2014)。
  • 最近、信号画像復元問題や機械学習等に代表される逆問題への応用が急速に拡大している凸最適化アルゴリズム群[例えば、(i)Proximal Forward Backward Splittingや(ii)ADMM (Alternating Direction Method of Multipliers)やそれらの一般化である(iii)Primal Dual Splitting]は、ヒルベルト空間上に定義された2つの極大単調作用素(Maximally Monotone Operator)の和の零点を逐次近似する特別なアルゴリズム「極大単調作用素用のForward Backward Splitting」から統一的に導出できることが知られています。以下の論文では、複数の平均非拡大写像(Averaged nonexpansive operators) の凸結合や合成写像の重要な性質を解明すると共に、これらを応用することによって、「極大単調作用素用のForward Backward Splitting」の非自明な一般化と収束条件の大幅に緩和に成功しています。本論文の主要結果は上で述べた凸最適化アルゴリズム群の収束速度を飛躍的に高めるための決定打として、今後、重要な役割を担っていくことが期待されます(Nov 17,2014)。
Patrick L. Combettes, Isao Yamada, Compositions and Convex Combinations of Averaged Nonexpansive Operators, Journal of Mathematical Analysis and Applications (accepted for publication).
  • 小野峻佑さん[博士課程修了(Sept. 2014)/ 東工大像情報工学研究所助教(Oct.2014-)]が「第8回 IEEE Signal Processing Society Japan Chapter Outstanding Student Paper Award を受賞しました。CONGRATULATIONS (受賞式: Nov 13,2014)。
  • 北原大地君 [博士後期課程1年生]が第29回信号処理シンポジウム(京都嵯峨嵐山)でTutorial講演「2次元位相アンラップ問題の難しさと面白さ」を行いました。おかげさまで、多くの方に関心を持っていただくことができ、大きな会場が一杯になりました。インタラクティブに議論させていただいたこともあり、当初の予定時間(90分)を30分間延長させていただくことになりました。熱心に議論していただいたみなさまに感謝申し上げます。当研究室では最新の凸最適化アルゴリズムによって実現された新しい2次元スプライン平滑化と代数的連続位相復元法([Yamada-Kurosawa-Hasegawa-Sakaniwa'98][Yamada-Bose'02][Yamada-Oguchi'11][Kitahara-Yamada'13])を巧みに融合することによって、連続位相曲面の超解像復元に挑戦しています(Nov. 12, 2014)。
  • 信号表現の工夫によって表出する多様なスパース性を信号処理に活かすために、l1ノルムや核ノルムやTotal Variationなどの凸関数を構成要素とする凸最適化問題として定式化することの有効性が明らかになっています(例えば、[Gandy- Yamada'11], [Gandy-Recht-Yamada'11], [Ono-Miyata-Yamada'14])。これらは高次元空間に定義された必ずしも微分可能でない評価関数の最小化を必要とするため、凸解析(Conve Analysis)や単調作用素の理論(Monotone Operator Theory)を土台として構築された最新の凸最適化アルゴリズム(例: Primal Dual Splitting)を使って初めて、最適なベクトルの集合A(閉凸集合)中の1点に収束させることができます。ところが、評価関数で計りきれない特徴については、無限集合Aに所属するベクトル間で大きく異なっていることが珍しくありません。Aに所属するベクトルの中から、新たな基準で最適なベクトルを得るためには、階層構造を持つ凸最適化問題(階層型凸最適化問題)を解決しなりません。このタイプの問題は当研究室で開発されたハイブリッド最急降下法を基軸にした解法のフレームワーク[Yamada-Yukawa-Yamagishi-2011]によって解決することができます。以下の論文では、Primal Dual Splitting で本質的な役割を持つ非拡大写像にハイブリッド最急降下法を適用することにより、信号画像処理や逆問題に登場する極めて広いクラスの凸最適化問題に対して、階層型最適化が見通しよく実現できることを明らかにしています(Nov 11,2014)。
 Shunsuke Ono, Isao Yamada, Hierarchical Convex Optimization with Primal-Dual Splitting, IEEE Transactions on Signal Processing,(accepted for publication).
  • 山田功が京都大学数理解析研究所で開催された「2014 RIMS 共同研究:ウェーブレット解析とサンプリング理論」で招待講演「凸最適化アルゴリズムと信号処理への応用に関する最近の話題」を行いました。熱心に議論していただいたみなさまに心より感謝申し上げます。(Nov.4, 2014)。
  • 下記の論文が電子情報通信学会論文賞を受賞しました。 第1著者の小野峻佑君(D3)は修士課程時代(当時は酒井・山岡研所属)から山田研のゼミに参加していましたが、授賞論文は当時の着想を纏めたものです。CONGRATULATIONS ! (June 5,2014, JST)
Shunsuke ONO, Takamichi MIYATA, Isao YAMADA, Katsunori YAMAOKA, Image Recovery by Decomposition with Component-Wise Regularization, IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences, Vol.E95-A   No.12   pp.2470-2478, Dec, 2012. 
  • 冨田尚規君(M2)が中心となって進めてきた「田中聡久先生(東京農工大)との共同研究」の成果が生体医用工学分野のトップコンファレンス IEEE EMBC'14 (August 2014, Chicago)に採択されました。CONGRATULATIONS ! (June 2,2014, JST)
Naoki Tomida, Masao Yamagishi, Isao Yamada, Toshihisa Tanaka, A Reduced Rank Approach for Covariance Matrix Estimation in EEG Signal Classification, Proceedings of IEEE EMBC 2014.
  • 坂庭好一先生(名誉教授)が総務大臣表彰を受けられることになりました。心よりお慶び申し上げます(June 2, 2014)。
  • 黒田徹さん[岸研(修士)/坂庭研(博士)]がNHK放送技術研究所の所長に就任されました。心よりお慶び申し上げます(June 2, 2014)。
  • 本研究室の Wemer Wee さん(D3)の研究成果を纏めた下記論文のIEICE Transactions on Fundamantals への掲載が決定しました。CONGRATULATIONS ! (April 28, 2014)
Wemer M. Wee and Isao Yamada, "Tracking Analysis of Adaptive Filters with Error and Matrix Data Nonlinearities," IEICE Trans Fundamentals, 2014. 
  • 宮田高道先生(現:千葉工業大学准教授/本研究室の共同研究者)による大学院講義「多次元情報処理」が本日より開講されます。宮田先生には昨年から講義をお願いしていますが、画像信号処理の基礎から最先端の内容まで、わかりやすい解説が受講者から大好評です(April 8, 2014, JST)。
  • 確率的MV-PURE (Stochastic MV-PURE)[Piotrowski, Cavalcante, Yamada, IEEE Trans. Signal Processing 57(4)2009]は高雑音環境下で特に優れた性能を発揮することが知られていましたが、その理由を理論的に解明した以下の論文の採録が決定しました(March 23,2014)。
Tomasz Piotrowski, Isao Yamada, Performance of the stochastic MV-PURE estimator in highly noisy settings, Journal of the Franklin Institute
2014 (accepted for publication).
  • 湯川正裕さん(現:慶應義塾大学専任講師/本研究室OB)の「テレコムシステム技術賞」の受賞が決定しました(March 6, 2014, JST)。CONGRATULATIONS !
  • コンピュータビジョンとパターン認識のトップコンファレンス CVPR 2014 (Computer Vision and Pattern Recognition 2014, June 23-28 2014, Columbus, Ohio, USA)に下記の論文が採択されました(March 1, 2014, JST)。CONGRATULATIONS !
Shunsuke Ono, Isao Yamada, DECORRELATED VECTORIAL TOTAL VARIATION, CVPR 2014.
  • 小野峻佑君(D2)が電子情報通信学会パターン認識・メディア理解研究会 (PRMU)(Feb 14/福岡大)で特別講演(小野, 山岸, 山田, "画像解析・処理のための凸最適化 - 核ノルムの応用事例を中心として")を行いました(Feb 14, 2014)。
  • 信号処理分野のトップコンファレンス IEEE ICASSP 2014 (May 2014, Florence)に下記の論文が採択されました (Feb. 4, 2014, JST)。CONGRATULATIONS !
 Hiroki Kuroda, Masao Yamagishi, Isao Yamada,Avoiding Local Trap in Nonlinear Acoustic Echo Cancellation with Clipping Compensation, Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Tomasz Piotrowski, Dania Gutierrez, Isao Yamada, Jaroslaw Zygierewicz, Reduced-rank neural activity index for EEG/MEG multi-source localization, Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Shunsuke Ono, Isao Yamada, Second-Order Total Generalized Variation Constraint, Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Masao Yamagishi, Masahiro Yukawa, Isao Yamada, Shrinkage Tuning Based on An Unbiased MSE Estimate for Sparsity-aware Adaptive Filtering, Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Daichi Kitahara, Isao Yamada, Algebraic Phase Unwrapping over Collection of Triangles Based on Two-dimensional Spline Smoothing,Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Katsuhiro Toyokawa, Shunsuke Ono, Masao Yamagishi, Isao Yamada, Detecting Edges of Reflections from a Single Image via Convex Optimization,Proceedings of IEEE ICASSP 2014.
 Wemer Wee, Masao Yamagishi, Isao Yamada, Mean-square performance of the hyperslab-based adaptive projected subgradient method, Proceedings of IEEE ICASSP 2014. 
  • 本研究室OBの湯川正裕さん(現:慶應義塾大学専任講師)と澤田宏さん(NTTの研究者)が大学で学ぶコツについて語っています(慶應義塾大学のHP御参照).学生の皆さんにとって大いに参考になると思いますので,御紹介しておきます(Jan 28, 2014)。
 R.L.G. Cavalcante, S. Stanczak and I. Yamada, "Cooperative cognitive radios with diffusion networks," pp.262-303,In: Mechanisms and Games for Dynamic Spectrum Allocation(Eds. T.Alpcan, H.Boche, M.L.Honig, H.V.Poor), Cambridge University Press, 2014.
  • 山田功「発信する旅人と成長する英文論文誌A」 Fundamentals Reviews, Vol.7, No.3, pp.164-165, 2014年1月が出版されました。IEICE Transactions Fundamentals の魅力や価値を改めて認識していただき、皆様の力で世界中に大きな影響力を与えるジャーナルに育てていただきますようお願い申し上げます。本年もみなさまにとって良い年となりますように ! (元旦, 2014)。
  • 2013
  • 単一画像を構造成分(Cartoon)とテクスチャ成分(Texture)に分離する問題は、画像解析・復元・認識等に極めて重要な課題であり、多くの方法が提案されてきました。この問題では、各成分の特徴を如何に数理的に表現できるかが分離性能を左右するのですが、テクスチャ成分の複雑で多様な性質を特徴付けることは困難であり、決定打を欠く状況が続いていました。本研究室では、局所的なテクスチャ成分は「適切な回転を経た後に低ランク行列で良好に近似可能」であることに着目し、テクスチャ成分を特徴付ける関数として「ブロック核ノルム」を提案しています。ブロック核ノルムは前述した「局所的低ランク性」を重複を許したブロック行列の特異値の和によって与えられ、局所ランクを最良近似する凸関数になっています。本研究では、成分分離問題をブロック核ノルムを使い、制約付き凸最適化問題として定式化し、これをADMM(Alternating Direction Method of Multiplier)とよばれる凸最適化アルゴリズムで解決することを提案しています。数値実験の結果から、従来の手法が苦手としていた「輪郭・エッジ成分とテクスチャ成分の分離」をほぼ理想的な形で達成できることを確認しています。これらの結果をまとめた以下の論文の採録が決定しました(Dec 24,2013)。
 Shunsuke Ono, Takamichi Miyata, Isao Yamada, Cartoon-Texture Image Decomposition Using Blockwise Low-Rank Texture Characterization, IEEE Transactions on Image Processing, vol.23, 2014 (accepted for publication).
  • Cayley-Dickson 数は、実数、複素数、四元数(Quaternion)、八元数(Octonion)、16元数(Sedenion)など代表的な超複素数を含む体系として知られています。最近、四元数や八元数を信号処理や機械学習に利用するための研究が世界中で盛んにおこなわれるようになりました。ところが、四元数以上の超複素数では乗法演算の交換則が成立せず、八元数以上では乗法演算の結合則も成立しなくなるため、超複素数を利用した高度な最適化や学習アルゴリズムを構築するには大きな困難が立ちはだかっていました。本研究室では、Cayley-Dickson 数で記述されたシステムを見通しよく、解析・設計したり、強力な学習・最適化アルゴリズムを実現するために、実数のみを用いた等価なシステムに翻訳する代数的な方法を世界ではじめて提案しています。提案法は2種類の重要な同型写像を用いて構成することが可能なため、それらの代数的性質を数多く解明しています。さらに、信号処理や機械学習への応用に狙いを定め、Cayley-Dickson 数の領域で適応射影劣勾配法とこれを用いたオンライン型の非線形カーネル学習アルゴリズムを実現しています。 提案アルゴリズムはこれまでに知られていた超複素数型アルゴリズムを特別な場合に含む統一的なフレームワークになっています。数値実験結果は、提案するアルゴリズムが既存法の性能を遥かに凌駕していることを示しています。これらの結果をまとめた以下の論文の採録が決定しました(Dec 22,2013)。
 Takehiko Mizoguchi, Isao Yamada, An Algebraic Translation of Cayley-Dickson Linear Systems and Its Applications to Online Learning, IEEE Transactions on Signal Processing, vol.62, 2014 (accepted for publication).
  • Tuan Duong Nguyen さん[修士課程修了(March,2012)]が「第7回 IEEE Signal Processing Society Japan Chapter Student Paper Award を受賞しました。CONGRATULATIONS (受賞式: Nov 21,2013)。
  受賞論文: Tuan Duang Nguyen, Isao Yamada, Adaptive normalized quasi-Newton algorithms for extraction of generalized eigen-pairs and convergence analysis,IEEE Transactions on Signal Processing,vol.61, no.6, pp.1404-1418, March, 2013.
  • 山岸昌夫助教と小野峻佑さん(D2)が信号処理シンポジウム(Nov. 19-22/海峡メッセ下関)でチュートリアルレクチャー「凸然わかる凸最適化」を行いました。
  • Heinz Bauschke 教授(Univ British Columbia)の特別講演会(Nov.11/東工大)"An invitation to modern projection methods" を開催しました。
  • 本研究室の Wemer Wee さん(D3)の研究成果を纏めた下記の論文がIEICE Transactions on Fundamantals に掲載されました。CONGRATULATIONS !
Wemer M. Wee and Isao Yamada, "Tracking Analysis of Adaptive Filters with Data Normalization and Error Nonlinearlities," IEICE Trans Fundamentals,  Volume and Number: Vol.E96-A,No.11,pp.2198-2208, Nov. 2013. 
  • EUSIPCO 2013 (Sep. 9-13/ Marrakech, Morocco)で開催されるSpecial Session "Advances in Set Theoretic Estimation and Convex Analysis for Machine Learning and Signal Processing Tasks" で "Signal recovery by minimizing the Moreau envelope of convex functions over the fixed point set of certain quasi-nonexpansive mappings " の招待講演を行います。
  • 第16回画像の認識・理解シンポジウム (MIRU2013)(July 29-August 1 / 国立情報学研究所)で小野峻佑(D2)がCVPR2013の発表内容に関して招待講演を行います。
  • 本研究室の黒田大貴さん(M1)の卒業研究の成果を纏めた下記の論文がIEICE Transactions on Fundamantals に掲載されました。CONGRATULATIONS !
 Hiroki Kuroda, Shunsuke Ono, Masao Yamagishi and Isao Yamada, "Exploiting Group Sparsity in Nonlinear Acoustic  Echo Cancellation by Adaptive Proximal Forward- Backward Splitting," IEICE Trans Fundamentals,  Volume and Number: Vol.E96-A,No.10,pp.-,Oct. 2013.
  • XXVI EURO - INFORMS Joint International Conference (July 1-4 / Rome) で開催されるSpecial Session "Convex Optimization Algorithms and Applications"で "A signal recovery by integration of the hybrid steepest descent method and the Moreau-Yosida regularization" の招待講演を行いました。
  • Paris第6大学 J.L.Lions研究所(UNIVERSITÉ PIERRE ET MARIE CURIE & C.N.R.S.Laboratoire Jacques-Louis Lions)で開催されるセミナー "Méthodes Mathématiques du Traitement d'Images"(June 27 / Paris)で招待講演"Algebraic recovery of a smooth phase surface from its wrapped samples"を行いました(July 2nd には同内容をSapienza University of Rome, Department of Information Eng., Electronics and Telecommunications でも講演させていただきました)。
  • 山田功が, IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences の 編集委員長(Editor-in-Chief)を拝命しました。みなさんのお力をお借りしてよいジャーナルにしていきたいと思っていますので, よろしくお願いしますm(_ _)m
  • 画像処理分野のトップコンファレンス IEEE ICIP 2013 (International Conference on Image Processing 2013, Sep 15-18 2013, Melbourne, Australia)に下記の論文が採択されました(May 4, 2013, JST)。CONGRATULATIONS !
Shunsuke Ono, Isao Yamada, OPTIMIZED JPEG IMAGE DECOMPRESSION WITH SUPER-RESOLUTION INTERPOLATION USING MULTI-ORDER TOTAL VARIATION, ICIP 2013.
  • IEEE Signal Processing Magazine [14] May 2013 に Ali Sayed (UCLA), Sergio Barbarossa (Sapienza Univ Rome), Sergios Theodoridis (Univ Athens), Isao Yamada (Tokyo Institute of Technology)がゲストエディターとして取り纏めたSpecial Issue: Adaptation and Learning over Complex Networksが出版されました。Signal Processing Magazine は,電気電子系の全ての学術誌で最もインパクトファクターの高いジャーナルにランクされています。世界中の研究者・技術者・学生にとって本特集号が最前線を知る機会となることを願っています(April 18, 2013)。
  • 東京工業大学学術国際情報センター副センター長を拝命しました(April 1, 2013)。
  • 通信情報工学専攻(Department of Communications and Computer Engineering)に改称されました(April 1, 2013)。
  • 本研究室で1995年以来、研究を重ねてきた「代数的連続位相復元アルゴリズム(Algebraic Phase Unwrapping)」は関数データ解析のアイディアと融合することにより、位相アンラップが鍵となっている多くの信号処理問題(SAR, SAS, MRI, 物体の形状推定)に広く応用することが可能となります。最近、代数的連続位相復元アルゴリズムの数値的不安定性の解消、2次元位相アンラップの一意決定性の条件の解明など多くの進捗がありました。これらの結果をまとめた以下の論文(オンライン版)が出版されました。
 Daichi Kitahara, Isao Yamada, Algebraic phase unwrapping along the real axis  - Extensions and Stabilizations, MULTIDIMENSIONAL SYSTEMS AND SIGNAL PROCESSING, DOI 10.1007/s11045-013-0234-7 (43 pages, April, 2013).
  • 電子情報通信学会総合大会(March 19-22 / 岐阜大学)で開催されたチュートリアルセッション「AT-2信号処理における最適化:凸最適化とヒューリスティックアプローチ」で招待講演: "不動点理論から見える凸最適化アルゴリズムの共通原理について" を行いました。熱心に議論していただいた皆様に感謝申し上げます。
  • 日立中央研究所(March 8 / 国分寺)にて「信号処理と逆問題に関する当研究室の最新の研究事例(MV-PURE/不動点理論の信号分離問題への応用/代数的位相アンラップ)」について講演いたしました。複数の研究グループから数多くの方に御出席いただき、私の1時間半の講演に30分間にもわたって数多くの貴重な御質問をいただきました。おかげさまで、信号処理の成果が多くの分野で本質的な問題解決に直結することをあらためて確信することができました。熱心に議論していただいた日立中央研究所のみなさまに心より感謝申し上げます。
  • 本研究室で開発された「Subspace Tracking のための新しいアルゴリズム」に関する以下の論文が出版されました。Subspace Trackingは, アレイ信号処理, ブラインド信号分離, パターン認識等で鍵となる問題であり, これまでにも多くのオンラインアルゴリズムが提案されてきましたが、本研究では, 高速な収束性能と数値的な安定性を非凸関数に対する Quasi-Newton 法のアイディアを利用することによって実現しています。驚くべきことに確率1で任意に選択された初期値から所望の一般化固有ベクトル空間の距離射影に収束することが保証されています。
 Tuan Duang Nguyen, Isao Yamada, Adaptive normalized quasi-Newton algorithms for extraction of generalized eigen-pairs and convergence analysis,IEEE Transactions on Signal Processing,vol.61, no.6, pp.1404-1418, March, 2013.
  • コンピュータビジョンとパターン認識のトップコンファレンス CVPR 2013 (Computer Vision and Pattern Recognition 2013, June 23-28 2013, Portland, Oregon, USA)に下記の論文が採択されました(March 1, 2013, JST)。CONGRATULATIONS !
Shunsuke Ono, Isao Yamada, A CONVEX REGULARIZER FOR REDUCING COLOR ARTIFACT IN COLOR IMAGE RECOVERY, CVPR 2013.
  • 信号処理分野のトップコンファレンス IEEE ICASSP 2013 (May 2013, Vancouver)に下記の論文が採択されました (March 1, 2013, JST)。CONGRATULATIONS !
Naoki Tomida, Hiroshi Higashi, Toshihisa Tanaka, A JOINT TENSOR DIAGONALIZATION APPROACH TO ACTIVE DATA SELECTION FOR EEG CLASSIFICATION, Proceedings of IEEE ICASSP 2013.
Tomasz Piotrowski, Claudia Carolina Zaragoza  Martinez, D. Gutierrez, Isao Yamada, MV-PURE ESTIMATOR OF DIPOLE SOURCE SIGNALS IN EEG,Proceedings of IEEE ICASSP 2013.
Shunsuke Ono, Isao Yamada, POISSON IMAGE RESTORATION WITH LIKELIHOOD CONSTRAINT VIA HYBRID STEEPEST DESCENT METHOD, Proceedings of IEEE ICASSP 2013.
Shunsuke Ono, Masao Yamagishi, Isao Yamada, A SPARSE SYSTEM IDENTIFICATION BY USING ADAPTIVELY-WEIGHTED TOTAL VARIATION VIA A PRIMAL-DUAL SPLITTING APPROACH,  Proceedings of IEEE ICASSP 2013.
Masao Yamagishi, Isao Yamada, A RANK SELECTION OF MV-PURE WITH AN UNBIASED PREDICTED-MSE CRITERION AND ITS EFFICIENT IMPLEMENTATION IN IMAGE RESTORATION,  Proceedings of IEEE ICASSP 2013.
Takehiko Mizoguchi, Isao Yamada,'AN ALGEBRAIC REAL TRANSLATION OF HYPERCOMPLEX LINEAR SYSTEMS AND ITS APPLICATION TO ADAPTIVE FILTERING, Proceedings of IEEE ICASSP 2013. 
Wemer Wee, Isao Yamada, A PROXIMAL SPLITTING APPROACH TO REGULARIZED DISTRIBUTED ADAPTIVE ESTIMATION IN DIFFUSION NETWORKS, Proceedings of IEEE ICASSP 2013. 
Daichi Kitahara, Isao Yamada, ALGEBRAIC PHASE UNWRAPPING FOR FUNCTIONAL DATA ANALYTIC ESTIMATIONS - EXTENSIONS AND STABILIZATIONS, Proceedings of IEEE ICASSP 2013. 
  • 小野峻佑(D1)の電子情報通信学会学術奨励賞受賞が決定しました(Feb.19,2013)。授賞論文: S.Ono and I.Yamada``Image Recovery by Hierarchical Convex Optimization,'' 2012年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, A-4-24,Sep.2012.
  • Mathematics for Industry シンポジウム (サイバネットシステム主催/Feb.15/アキバプラザ)で招待講演:"信号処理分野に現れる様々な逆問題とアルゴリズム" を行います。
  • 北原大地(M1)が信号処理シンポジウム2012(石垣島,2012.11)で発表した論文でSIP若手奨励賞を受賞しました(Jan 2013)。授賞論文: D.Kitahara and I.Yamada``A Stabilization of Algebraic Phase Unwrapping by Subresultant,'' 2012年電子情報通信学会信号処理シンポジウム,Nov.2012.
  • 2012
  • 2013年4月から,集積システム専攻(Department of Communications and Integrated Systems)が「通信情報工学専攻(Department of Communications and Computer Engineering)」に改称することが正式に決定しました(Dec., 2012)。
  • 小野峻佑(D1)が映像メディア処理シンポジウム2012で発表した2論文に対してIMPS学生論文賞とベストポスター賞のダブル受賞が決定しました(December 2012)。
  • 小野峻佑(D1)が信号処理シンポジウム2011(札幌,2011.11)で発表した論文でSIP学生奨励賞を受賞しました(November 2012)。
  • 山田功が伝統ある学術誌Multidimensional Systems and Signal ProcessingのEditorial Board Member に就任しました。研究室OBの湯川正裕氏(新潟大准教授)が同ジャーナルのAssociate Editorに就任しました(November 2012)。
  • 山田功が電子情報通信学会基礎境界ソサイエティ副会長(システムと信号処理)を拝命しました。
  • 山田功が伝統ある学術誌Numerical Functional Analysis and OptimizationのEditorial Board Member に就任しました。数学と工学の境界がほとんどなくなってきていることを実感しています、(March 2012)。
  • 山田功が Prof.Sergios TheodoridisとProf.Konstantinos Slavakisと共に ICASSP2012にて Tutorial Lectureを行います(March 2012)。
  • IEEE ICASSP 2012 (March 2012, Kyoto)に下記の論文が採択されました。
Shunsuke Ono, Takamichi Miyata, Isao Yamada, Katsunori Yamaoka, Missing region recovery by promoting blockwise low-rankness, Proceedings of IEEE ICASSP 2012.
Tomasz Piotrowski, Isao Yamada, Performance of the Sochastic MV-PURE estimator with explicit modeling of uncertainty, Proceedings of IEEE ICASSP 2012.
Masao Yamagishi, Shunsuke Ono, Isao Yamada, Two variants of Alternating  Direction Method OF Multipliers without certain inner iterations and their application to image super-resolution,  Proceedings of IEEE ICASSP 2012.
  • 2011
  • 山田功「信号処理・最適化・逆問題 --- 学際的自由研究のたのしみ,」 Fundamentals Reviews, Vol.5, No.1, pp.68-79, 2011年7月が出版されました。信号処理分野の研究の楽しさと醍醐味を少しでも感じとっていただければ幸いです(July 2011)。
  • 山田功が「2011年度電子情報通信学会信号処理研究専門委員会」の委員長に就任しました(June 2011)。最新の信号処理工学は数理的なアイディアがハイテクに直結する魅力あふれる研究分野です。多彩なバックグランドで名を成した腕に覚えのある第一線の研究者が続々と信号処理に参入しています。研究者志望で研究分野の選択に迷っている方は、ぜひfile「信号処理工学のススメ」(電子情報通信学会システムと信号処理サブソサイエティ合同研究会パネルディスカッション(July 1, 2011@那覇)で使ったスライドを基に作成)をご覧いただき、信号処理のColosseumに飛び込んできてください。
  • IEEE ICASSP 2011 (May 2011, Prague)に下記の論文が採択されました。本研究室が提唱するSparse Adaptive Learning アルゴリズムの高速化に関するいくつかの効果的なアイディアを発表します。
  Masao Yamagishi, Masahiro Yukawa, Isao Yamada, Acceleration of adaptive proximal forward-backward splitting method and its application to sparse system identification, Proceedings of IEEE ICASSP 2011.
  • 「不動点理論の最前線とそれらの逆問題への応用」を俯瞰する記念碑的なモノグラフ「Fixed Point Algorithms for Inverse Problems in Science and Engineering (H.H.Bauschke, R.Burachik, P.L.Combettes, V.Elser, D.R.Luke, H.Wolkowicz, eds.) , Springer-Verlag, 2011」が発行されます。本研究室で誕生した「ハイブリッド最急降下法(Hybrid steepest descent method)」と「Moreau-Yosida regularization」の融合によって実現される強力なアルゴリズムと非可微分最適化問題への応用に関する解説がfile Chapter 17に収録されています。
  Isao Yamada, Masahiro Yukawa, Masao Yamagishi, Minimizing the Moreau Envelope of Nonsmooth Convex Functions over the Fixed Point Set of Certain Quasi-Nonexpansive Mappings, pp.345-390, Chapter 17, In: Fixed Point Algorithms for Inverse Problems in Science and Engineering (H.H.Bauschke, R. Burachik, P.L.Combettes, V.Elser, D.R.Luke, H.Wolkowicz, eds.) , Springer-Verlag, 2011. 
  • 本研究室で誕生した「適応射影劣勾配法(Adaptive Projected Subgradient Method)」と「再生核ヒルベルト空間を舞台にしたカーネル学習のアイディア」の融合によって実現される強力な信号処理アルゴリズムについて、やさしく解説した論文がIEEE Signal Processing Magazine 1月号に登場します。
  S.Theodoridis, K.Slavakis, I.Yamada, "Adaptive learning in a world of projections: A unifying framework for linear and nonlinear classification and regression tasks," IEEE Signal Processing Magazine, pp.97-123, vol. 28, no. 1, Jan. 2011.
  • Multidimensional Systems and Signal Processing (Springer)の1月号にProf. Nirmal K. Bose追悼特集号が組まれます。 本研究室からもBose先生と山田功の共同研究成果をアレー信号処理に応用した論文が掲載されます。
  Isao Yamada, Kazuhiro Oguchi, "High-resolution estimation of the directions-of-arrival distribution by algebraic phase unwrapping algorithms," Multidimensional Systems and Signal Processing, vol.22 Jan. 2011.
  • 2010
  • 高橋則行さん[博士修了(March,2009)/グローバルエッジ研究院特任助教(〜Sep.2010)/Google所属(Oct.2010〜)]の「第4回 IEEE Signal Processing Society Japan Chapter Student Paper Award 受賞(受賞式:Nov.25, 2010)」が決定しました(受賞通知: Nov 1,2010)。
  受賞論文: N.Takahashi, I.Yamada, "Steady-State Mean-Square Performance Analysis of a Relaxed Set-Membership NLMS Algorithm by the Energy Conservation Argument," IEEE Transactions on Signal Processing, vol.57, no.9, pp.3361-3372, Sep. 2009.
  • 笠井健太さん(いつもお世話になっている坂庭研究室助教)の「エリクソン・ヤングサイエンティストアワード2010受賞(受賞式:Nov 12, 2010 )」が決定しました。おめでとうございます(Nov.2010)。
  • 「第25回信号処理シンポジウム」(奈良女子大学, Nov 24-26)が開催されます。このシンポジウムは信号処理に関する国内最大規模の研究集会となっており、最新の研究動向を俯瞰する貴重な機会になっています。本年度は山田功がTechnical Program Committee 委員長を担当します。Prof. Martin Vetterli (EPFL)の特別講演など魅力溢れるイベントが多数企画されています(July 2010)。
  • 高橋則行さん(本研究室OB)がGoogleに拠点を移しました(Oct 2010)。
  • 湯川正裕さん(本研究室OB)が新潟大学自然科学研究科准教授に就任しました(April 2010)。
  • 本研究室から6件の論文がIEEE ICASSP2010@Dallas(信号処理分野で最大の国際会議)で発表されました(March 2010)。
  • 湯川正裕さん(本研究室OB)が電子情報通信学会学術奨励賞を受賞しました(March 2010)。
  • 山岸昌夫さん(D2)が電子情報通信学会学術奨励賞を受賞しました(March 2010)。
  • 高橋則行特任助教が手島記念博士論文賞を受賞しました(Feb 2010)。
  • 2009
    • 湯川正裕さん(本研究室OB, 現在理化学研究所基礎特別研究員)がエリクソンヤングサイエンティストアワード2009を受賞しました(Nov.2009)。
    • 今日から山田功教授になりました(Aug.2009)
    • 下記の論文が電子情報通信学会論文賞を受賞しました(May 2009)。
 受賞論文: M.Misono, I. Yamada, ``An Efficient Adaptive Minor Subspace Extraction Using Exact Nested Orthogonal Complement Structure,''IEICE Trans. Fundamentals,vol.E91-A, no.8, pp.1867-1874, 2008,
  • 山田功准教授が電子情報通信学会業績賞を受賞しました(May 2009)、
  • 山田功 「工学のための関数解析」(数理工学社発行, サイエンス社発売)が出版されました(May 2009)。「章末問題の解説,訂正リストm(_ _)m」は数理工学社のホームページに「サポート情報」として公開していますので御参照ください(July 2010)。
  • 高橋則行さん( March 2009 博士修了)が本学Global Edge 研究院の特任助教に就任しました。

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