フラクタルによる高精度画像認識技術「Fractal NEXT」を開発 ~自動運転トラックへの応用へ前進~

2026-07-13 早稲田大学

早稲田大学の研究グループは、フラクタル構造とウェーブレット変換を組み合わせた新たな画像認識手法「FractalNEXT」を開発した。従来の深層学習モデルでは、画像を小領域(パッチ)に分割して特徴を抽出する過程で空間情報や周波数情報が失われ、小さな物体の認識精度低下が課題となっていた。FractalNEXTは、ウェーブレット変換により空間・周波数情報を保持したまま特徴量を抽出する「MWPP」と、周波数情報の伝達を強化する「SWC」を導入し、自己相似性を持つフラクタル構造へ統合することで情報損失を抑制した。その結果、ImageNetではTop-1精度76.8%、CIFAR-100では81.2%を達成し、ResNetなどの代表的手法を上回る性能を示したほか、古文書のくずし字認識(OCR)や物体検出でも高精度を実証した。研究グループは特許を出願するとともに、群馬大学と自動運転トラックへの応用研究を開始しており、医用画像解析やリモートセンシングなど、高精度な画像認識を必要とする幅広いAI分野への応用が期待される。

フラクタルによる高精度画像認識技術「Fractal NEXT」を開発 ~自動運転トラックへの応用へ前進~

<関連情報>

FracNeXt: フラクタルウェーブレットを用いたシーケンスモデルにおける視覚表現学習の強化 FracNeXt: Enhancing visual representation learning in sequence models with fractal wavelets

Pengfeng Lu, Sei-ichiro Kamata, Mengyunqiu Zhang
Neural Networks  Available online: 7 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.neunet.2026.109234

Highlights

  • Fractal design enables robust and scalable model expansion.
  • Wavelet patching enables spatially lossless token extraction.
  • Wavelet connection ensures frequency-stable signal propagation.

Abstract

Recent applications of sequence models, such as Transformers and Mamba, in the vision domain have demonstrated promising performance. However, the processes of patch token extraction and token mixing inevitably result in the irreversible loss of spatial information. Existing sequence models for vision tasks rely heavily on residual connections to mitigate this issue, yet they overlook the limitations of residual connections in maintaining frequency stability. To address these challenges, we propose Multiple Wavelet Patch Partition (MWPP), a method that extracts patch tokens while preserving the spatial information within each patch. In addition, we introduce a frequency-aware Selective Wavelet Connection (SWC) to augment residual connections, thereby enhancing frequency stability and compensating for the information loss caused by token mixing. Building on MWPP and SWC, we design FracNeXt, a scalable fractal architecture that integrates both convolution and self-attention as token mixers. Under comparable experimental settings, FracNeXt achieves top-1 accuracies of 76.8% on ImageNet and 81.2% on CIFAR-100. Moreover, it delivers state-of-the-art performance across a variety of tasks, including object detection, optical character recognition, and time-series classification on diverse benchmarks. Furthermore, MWPP improves the F1 score of existing sequence models by up to 3.8%, while the proposed fractal architecture with SWC demonstrates superior robustness with respect to model depth.

1602ソフトウェア工学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました