平成19（2007）年度　重点型研究実施報告書

課題番号	19−共研−4102		分野分類			統計数理研究所内分野分類			b
						主要研究分野分類			5
研究課題名	粒子型フィルタによる統計的信号処理の工学的モデリング
重点テーマ	統計メタウェアの開発
フリガナ 代表者氏名	イコマ　ノリカズ 生駒　　哲一				ローマ字		IKOMA, Norikazu
所属機関	九州工業大学
所属部局	工学部電気工学科
職　　名	准教授
配分経費	研究費	40千円		旅　費		464千円		研究参加者数		8　人

研究目的と成果（経過）の概要

　近年実用的になってきた粒子型フィルタを用いた，種々の統計的信号処理の課題を解決する方法論（手法，モデル）の研究を目的として，下記の個別課題を設定し，これらを解決することで研究を進めた．個別課題の解決過程にて得られた知見について，重点テーマである「統計メタウェアの開発」との関連を探り，当該テーマに関する新しいコンセプトを考えるきっかけとした．
1) 粒子型フィルタの並列化アルゴリズムの開発とハードウエア実装
　４並列のアルゴリズムを考案し，VHDL言語でハードウエア記述しFPGAに実装して性能評価を行った．
2) センサフュージョンによる外界情報の動的獲得
動画像追跡
・ 複数の移動物体を識別しながら同時に追跡する手法を提案した．
・ オプティカルフローに基づく動きモデルを活用したロバストな追跡手法を提案した．
・ 複数カメラから得られる動画像を統合するための実験環境を構築した．
音源方向推定
・ ノイズに対し頑健な音源方向の推定手法を考案した．
・ ３次元空間を動く音源の位置を追跡する手法についてその性能を評価した．
3) 複数の自律移動ロボットの協調による探索
　外界センサを持つ自律移動ロボットを複数台用いて，これらが未知環境を協調的に探索し環境地図情報を学習する方法について，実機ロボットを使った実験を行った．そのための基本機能である自己位置同定について，所望のタスクが実行できるシステムを開発した．
4) 人間の意図推定とユーザ適応インタフェース
　人間の意図推定に重点を置き，自動車運転の際のヒヤリ・ハットを検出する新しい方法論のコンセプトを提案した．ドライビングシミュレータ環境にて，これを検証実験するためのシステムを開発した．

１． 各個別課題の実施
研究所外のメンバーとして，工学系の研究者を，２名の准教授，１名の助手，および１名の大学院生にてチームを構成し，これら構成員が，それぞれ個別課題を担当し，各課題を解決する方法論の開発あたった．粒子型フィルタを有効に動作させるためのさまざまな工夫を積極的に探求するようにした．開発環境としては，Ｃ言語，JAVA，MATLABなどを効果的に使用した．並列化アルゴリズムの開発に関しては，統計数理研究所のMPIを用いた並列計算機環境を利用した.

２． 成果発表
　各課題について，随時，成果発表を適切な学会にて行った（口頭発表による）．発表する学会としては，国内の統計，情報，信号処理，システム等の分野のシンポジウム等，海外での同様の分野の国際会議を対象とした．これらの会合での口頭発表にてディスカッションを行い，外部の意見をフィードバックするように努めた．これらの活動に基づき，成果を最終的な論文にまとめ，適切なジャーナルに投稿した．今後も適宜投稿する予定である．

３． 統計数理研究所の設備利用
　研究打ち合わせ及び資料収集のために，統計数理研究所を訪れた．訪問の際には，進んだ研究をされ高度な知識をお持ちの研究所の方から，有益なご意見を頂けるようにした．また，図書館の豊富な蔵書を利用し，最新資料の収集も行うように心がけた．計算機設備も積極的に利用した．

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

[1] N.Ikoma, R.Yamaguchi, H.Kawano, and H.Maeda, "Tracking of Multiple Moving Objects in Dynamic Image of Omni-directional Camera Using PHD Filter", Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, Vol.12 No.1, Vol.12 No.1, pp.16-25, 2008.
[2] N.Ikoma, K.Matsuda, K.Akahoshi, K.Kawamoto, H.Kawano, and H.Maeda, "A new concept of drive recording system by estimating　human intention using particle filters", The Second International Conference on Innovative Computing, Information and Control (ICICIC2007), Sep. 5-7, Kumamoto, Japan, CD-ROM(C11-08.pdf), 2007.
[3] M.Kawanishi, R.Maruta, N.Ikoma, H.Kawano, and H.Maeda, "Sound Target Tracking in 3D using Particle Filter with 4 Microphones", Proc. of SICE Annual Conference 2007 in Takamatsu, pp.1427-1430, 2007.
[4] 川本一彦， “視覚追跡のための線形推定に基づく逐次重点サンプリング法”， 電子情報通信学会論文誌D，Vol.J90-D，No.8, pp.2028-2038, 2007.
[5] K.Kawamoto, “Random Scanning Algorithm for Tracking Curves in Binary Image Sequences”, International Journal of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing, 2007 (to appear).
[6] K.Kawamoto, “Optical Flow-Driven Motion Model with Automatic Variance Adjustment for Adaptive Tracking”, in Proc. the 8th Asian Conference on Computer Vision (ACCV2007), Lecture Notes in Computer Science, pp.555-564, 2007.
[7] K.Kawamoto, “Optical Flow based Motion Model for Visual Tracking”, In Proc. Int. Symp. on Advanced Intelligent Systems, pp.324-329, 2007.
[8] M.Mizumachi and K.Niyada, "Estimation of active speaker's direction by using particle filters under in-vehicle environments," Advances for In-Vehicle and Mobile Systems - Challenges for International Standards, H. Abut et al. (Eds.), Chapter 12 (pp. 141-152), Springer, April 2007.
[9] M. Mizumachi and K. Niyada, "Synergic integration of noise reduction and DOA estimation with stochastic target sound source and deterministic noise models," Proc. 19th International Congress on Acoustics (ICA2007), CD-ROM, ELE-03-012, Sept. 2007.
[10] M. Mizumachi and K. Niyada, "DOA estimation with hybrid modeling of stochastic dynamics of target sound source and deterministic environmental characteristics for mobile applications," Proc. Biennial on DSP for in-Vehicle and Mobile Systems, CD-ROM, TM-3, June 2007.
[11] S.Fukuda, N.Ikoma, H.Kawano, and H.Maeda, "On ring structure of particles' transfer and pipelining improvement with non-normalized weight for parallel computation hardware design of particle filter", Proc. of International Workshop on Nonlinear Circuits and Signal Processing (NCSP'08), pp.359-362, 2008.

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

テーマ：統計数理研究所共同利用研究重点テーマ「統計メタウェアの開発」共通公開研究会
開催期日：平成２０年２月２７日（水）〜２８日（木）
開催場所：統計数理研究所(東京都港区)
参加人数：５０名以上

研究参加者一覧
氏名	所属機関
石黒　真木夫	統計数理研究所
川西　正人	九州工業大学
川本　一彦	九州工業大学
田村　義保	統計数理研究所
樋口　知之	統計数理研究所
福田　慎吾	九州工業大学
水町　光徳	九州工業大学