JP6807822B2 - Human flow predictors, methods, and programs - Google Patents

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Description

本発明は、人流量予測装置、方法、及びプログラムに係り、特に、人間の位置情報の履歴に基づいて、観測点間を移動する人流量の予測を行う人流量予測装置、方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a human flow rate predictor, method, and program, and more particularly to a human flow rate predictor, method, and program that predicts the flow rate of a person moving between observation points based on the history of human position information. ..

センサ、Wi-Fi(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、カメラ、レーザ等を用いて得られる人間の位置情報は、プライバシーの観点から個人を追跡できないよう集合データ(aggregated data)として提供されることがある。集合データとは、時間及び空間に対してある粒度でサンプルを集計したデータのことを指す。 Human location information obtained using sensors, Wi-Fi (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), cameras, lasers, etc. is provided as aggregated data so that individuals cannot be tracked from the viewpoint of privacy. Sometimes. Aggregate data refers to data that aggregates samples at a certain particle size with respect to time and space.

具体的には、ある観測時刻tにおいて、ある観測点iから流出した人数(流出量)と、ある観測点iに流入した人数(流入量)とが与えられる。従来技術として、人間が移動する観測点間のつながりをグラフで表現し、グラフ上の人の流れを確率モデルにより表現することで、集合データに基づいて観測点間を移動する人数を推定し、将来の人流量の予測を行う手法(Collective Flow Diffusion Model)が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。 Specifically, at a certain observation time t, the number of people who flowed out from a certain observation point i (outflow amount) and the number of people who flowed into a certain observation point i (inflow amount) are given. As a conventional technique, the number of people moving between observation points is estimated based on aggregate data by expressing the connection between observation points where humans move in a graph and expressing the flow of people on the graph by a stochastic model. A method for predicting future human flow (Collective Flow Diffusion Model) has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).

また、このような従来技術では、“ある観測時刻tにおいて任意の観測点から流出した人の合計人数と、次の観測時刻(t+1)において任意の観測点に流入する人の合計人数は等しい”という「移動人数の保存」を表す制約を加味した最適化問題を解くことによって、観測点間の移動人数を推定しつつ確率モデルを学習可能なアルゴリズムが提案されている(例えば、非特許文献2参照)。 Further, in such a conventional technique, "the total number of people who flowed out from an arbitrary observation point at a certain observation time t is equal to the total number of people who flowed into an arbitrary observation point at the next observation time (t + 1)". An algorithm that can learn a stochastic model while estimating the number of people moving between observation points has been proposed by solving an optimization problem that takes into account the constraint of "preserving the number of people moving" (for example, Non-Patent Document 2). reference).

学習済みの確率モデルを用いることによって、観測時刻(t’-1)における各観測点からの流出量を与えると、将来の時刻t’における各観測点への流入量を予測することが可能である。 By using the trained probability model, it is possible to predict the inflow to each observation point at the future time t'by giving the outflow amount from each observation point at the observation time (t'-1). is there.

Kumar, D. Sheldon, and B. Srivastava, “Collective Diffusion over Networks: Models and Inference”, In Proceedings of International Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence (UAI), pp. 351-360, 2013.Kumar, D. Sheldon, and B. Srivastava, “Collective Diffusion over Networks: Models and Inference”, In Proceedings of International Conference on Uncertainty in Artificial Intelligence (UAI), pp. 351-360, 2013. Sheldon, T. Sun, A. Kumar, and T. G. Dietterich, “Approximate Inference in Collective Graphical Models”, In Proceedings of International Conference on Machine Learning (ICML), pp. 1004-1012, 2013.Sheldon, T. Sun, A. Kumar, and T. G. Dietterich, “Approximate Inference in Collective Graphical Models”, In Proceedings of International Conference on Machine Learning (ICML), pp. 1004-1012, 2013.

ところで、上記の従来技術はいずれも、観測データに基づき、観測された人全体についての人流分析、及び、人流量の予測を行う技術である。そのため、ユーザの性質(例えば、訪問する場所に対する嗜好、移動手段等)で分類したクラスタ毎に人流分析や人流量の予測を行うことは困難である。 By the way, all of the above-mentioned conventional techniques are techniques for analyzing the flow of people observed and predicting the flow rate of people based on the observation data. Therefore, it is difficult to analyze the flow of people and predict the flow rate of people for each cluster classified according to the nature of the user (for example, preference for the place to visit, means of transportation, etc.).

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、人間の位置情報の集合データと少数のユーザに関する移動履歴データとを入力として、ユーザの性質で分類したクラスタ毎に異なる人流を推定し、それぞれのクラスタに対して、人流量を精度良く予測することができる人流量予測装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and estimates a different flow of people for each cluster classified according to the nature of the user by inputting a set data of human position information and movement history data related to a small number of users. , It is an object of the present invention to provide a human flow forecasting device, a method, and a program capable of accurately predicting a human flow rate for each cluster.

上記目的を達成するために、第1の発明に係る人流量予測装置は、複数のユーザについて観測した、観測点のペア間での移動毎に、出発観測点、出発時刻、到着観測点、及び到着時刻が対応付けられた移動履歴データから得られる特徴量に基づいて、前記複数のユーザを複数種類のクラスタに分類し、各クラスタに分類された各ユーザの移動履歴データを用いて、各クラスタについて各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合を各々算出するクラスタリング部と、前記観測点の各々における各時刻の人の流出量からなる集合データ、前記観測点の各々における各時刻の人の流入量からなる集合データ、前記移動履歴データ及び前記複数のユーザの分類結果からクラスタ毎に得られる、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す観測人数データ、並びに、前記クラスタリング部により各クラスタについて算出された各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合に基づいて、クラスタ毎に、前記流出量の集合データ、前記流入量の集合データ、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ人が移動する遷移確率、及び前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す潜在変数を用いて表される目的関数を最適化するように、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定するパラメータ推定部と、予測の対象とする対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻の入力を受け付ける検索部と、前記検索部により入力を受け付けた対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻に対して、前記パラメータ推定部により推定された、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ移動する前記遷移確率のパラメータと、前記パラメータ推定部により推定された、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ向かって移動した移動人数を表す前記潜在変数と、前記対象クラスタにおける前記対象観測点からの人の流出量の割合と、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点からの人の流出量とに基づいて、前記対象クラスタについての前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量を算出する予測人流量算出部と、を備えている。 In order to achieve the above object, the human flow forecaster according to the first invention has observed for a plurality of users, for each movement between pairs of observation points, a departure observation point, a departure time, an arrival observation point, and Based on the feature amount obtained from the movement history data associated with the arrival time, the plurality of users are classified into a plurality of types of clusters, and each cluster is classified using the movement history data of each user classified into each cluster. A clustering unit that calculates the ratio of the outflow of people and the ratio of the inflow at each time of each observation point, aggregate data consisting of the outflow of people at each time of each observation point, and each of the observation points. Each of the movements from one to the other for each of the pairs of observation points obtained for each cluster from the aggregate data consisting of the inflow of people at each time in the above, the movement history data, and the classification results of the plurality of users. The outflow for each cluster is based on the observation number data representing the number of people moving at the time, and the ratio of the outflow of people and the ratio of the inflow at each time of each observation point calculated for each cluster by the clustering unit. Amount set data, inflow set data, transition probability of a person moving from one to the other for each of the observation point pairs, and movement from one to the other for each of the observation point pairs. The parameter of the transition probability, the parameter estimation unit for estimating the latent variable, and the target observation point to be predicted so as to optimize the objective function expressed by using the latent variable representing the number of people moving at each time. Other than the target observation points estimated by the parameter estimation unit for the target cluster and the search unit that accepts the input of the predicted time, and the target observation points, the target cluster, and the predicted time that received the input by the search unit. The target observation point from the observation points other than the target observation point for the parameter of the transition probability that moves from the observation point to the target observation point and the time before the predicted time estimated by the parameter estimation unit. Observation points other than the target observation point for the latent variable representing the number of people moving toward, the ratio of the outflow of people from the target observation point in the target cluster, and the time before the predicted time. It is provided with a predictive person flow rate calculation unit that calculates the predicted inflow amount of the target observation point at the predicted time of the target cluster based on the outflow amount of people from.

また、第2の発明に係る人流量予測装置は、第1の発明において、前記パラメータ推定部が、前記遷移確率のパラメータを固定して前記潜在変数を算出するステップと、前記潜在変数を固定して前記遷移確率のパラメータを算出するステップとを繰り返すことにより、前記目的関数を最適化する、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定することをクラスタ毎に行う。 Further, in the human flow rate predictor according to the second invention, in the first invention, the parameter estimation unit fixes the parameters of the transition probability and calculates the latent variable, and fixes the latent variable. By repeating the step of calculating the parameters of the transition probability, the parameters of the transition probability and the latent variables that optimize the objective function are estimated for each cluster.

また、第3の発明に係る人流量予測装置は、第1又は第2の発明において、前記対象クラスタについて、前記予測人流量算出部が、前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量に基づいて、前記予測時刻における、前記対象観測点の予測流出量を計算し、前記対象観測点の各時刻の人の流入量、各時刻の人の流出量、前記予測流入量、及び前記予測流出量に基づいて、前記対象観測点における人口の推移を算出する。 Further, in the first or second invention, the person flow rate prediction device according to the third invention is based on the predicted inflow amount of the target observation point at the predicted time by the predicted person flow rate calculation unit for the target cluster. Then, the predicted outflow amount of the target observation point at the predicted time is calculated, and the inflow amount of people at each time of the target observation point, the outflow amount of people at each time, the predicted inflow amount, and the predicted outflow amount. Based on, the transition of the population at the target observation point is calculated.

一方、上記目的を達成するために、第4の発明に係る人流量予測方法は、クラスタリング部が、複数のユーザについて観測した、観測点のペア間での移動毎に、出発観測点、出発時刻、到着観測点、及び到着時刻が対応付けられた移動履歴データから得られる特徴量に基づいて、前記複数のユーザを複数種類のクラスタに分類し、各クラスタに分類された各ユーザの移動履歴データを用いて、各クラスタについて各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合を各々算出するステップと、パラメータ推定部が、前記観測点の各々における各時刻の人の流出量からなる集合データ、前記観測点の各々における各時刻の人の流入量からなる集合データ、前記移動履歴データ及び前記複数のユーザの分類結果からクラスタ毎に得られる、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す観測人数データ、並びに、前記クラスタリング部により各クラスタについて算出された各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合に基づいて、クラスタ毎に、前記流出量の集合データ、前記流入量の集合データ、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ人が移動する遷移確率、及び前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す潜在変数を用いて表される目的関数を最適化するように、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定するステップと、検索部が、予測の対象とする対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻の入力を受け付けるステップと、予測人流量算出部が、前記検索部により入力を受け付けた対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻に対して、前記パラメータ推定部により推定された、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ移動する前記遷移確率のパラメータと、前記パラメータ推定部により推定された、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ向かって移動した移動人数を表す前記潜在変数と、前記対象クラスタにおける前記対象観測点からの人の流出量の割合と、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点からの人の流出量とに基づいて、前記対象クラスタについての前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量を算出するステップと、を含む。 On the other hand, in order to achieve the above object, in the human flow prediction method according to the fourth invention, the departure observation point and the departure time are obtained for each movement between a pair of observation points observed by the clustering unit for a plurality of users. , The arrival observation point, and the movement history data of each user classified into each cluster by classifying the plurality of users into a plurality of types of clusters based on the feature amount obtained from the movement history data associated with the arrival time. For each cluster, the step of calculating the ratio of the outflow of people and the ratio of the inflow at each time of each observation point, and the parameter estimation unit, the outflow of people at each time of the observation point About each of the set data consisting of the observation points, the set data consisting of the inflow of people at each time at each of the observation points, the movement history data, and the pair of observation points obtained for each cluster from the classification results of the plurality of users. Observed number data representing the number of people moving from one to the other at each time, and the ratio of the outflow amount and the inflow amount of people at each time of each observation point calculated for each cluster by the clustering unit. Based on, for each cluster, the set data of the outflow amount, the set data of the inflow amount, the transition probability of a person moving from one to the other for each of the pair of observation points, and each of the pair of observation points. To optimize the objective function represented by using a latent variable representing the number of people moving from one to the other at each time, the parameters of the transition probability and the step of estimating the latent variable, and the search. The step of accepting the input of the target observation point, the target cluster, and the predicted time to be predicted by the unit, and the target observation point, the target cluster, and the predicted time for which the predictor flow calculation unit receives the input by the search unit. On the other hand, the parameter of the transition probability of moving from an observation point other than the target observation point to the target observation point estimated by the parameter estimation unit, and before the predicted time estimated by the parameter estimation unit. With respect to the time of, the latent variable representing the number of people moving from an observation point other than the target observation point toward the target observation point, the ratio of the outflow of people from the target observation point in the target cluster, and A step of calculating the predicted inflow of the target observation point at the predicted time for the target cluster based on the outflow of people from observation points other than the target observation point at a time before the predicted time. And, including.

更に、上記目的を達成するために、第5の発明に係るプログラムは、コンピュータを、第1〜第3のいずれか1の発明に係る人流量予測装置が備える各部として機能させる。 Further, in order to achieve the above object, the program according to the fifth invention causes the computer to function as each part included in the human flow rate predictor according to any one of the first to third inventions.

以上説明したように、本発明に係る人流量予測装置、方法、及びプログラムによれば、人間の位置情報の集合データと少数のユーザに関する移動履歴データとを入力として、ユーザの性質で分類したクラスタ毎に異なる人流を推定し、それぞれのクラスタに対して、人流量を精度良く予測することができる。 As described above, according to the human flow forecasting device, method, and program according to the present invention, a cluster classified according to the nature of a user by inputting a set data of human position information and a movement history data relating to a small number of users. It is possible to estimate a different flow of people for each cluster and accurately predict the flow of people for each cluster.

実施形態に係る人流量予測装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the functional structure of the person flow rate predicting apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る流入量格納部に格納されている情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the information stored in the inflow amount storage part which concerns on embodiment. 実施形態に係る流出量格納部に格納されている情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the information stored in the outflow amount storage part which concerns on embodiment. 実施形態に係る移動履歴格納部に格納されている情報の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the information stored in the movement history storage part which concerns on embodiment. 実施形態に係る人流量予測装置により実行される予測人流量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the predicted person flow rate calculation process executed by the person flow rate predictor which concerns on embodiment. 実施形態に係る人流量予測装置の検索部が検索を行った場合の出力部からの出力内容の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the output content from the output part when the search part of the person flow rate prediction apparatus which concerns on embodiment performs a search.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。 Hereinafter, an example of a mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態に係る人流量予測装置は、人が移動する観測点間のつながりをグラフで表現し、グラフ上の人の流れを確率モデルにより表現する。本実施形態に係る人流量予測装置は、人間の位置情報の集合データと少数のユーザに関する移動履歴データとに基づいて、ユーザの性質で分類したクラスタ毎に異なる人流を推定可能な確率モデルを学習する機能を有し、学習済みの確率モデルを用いることにより将来の時刻におけるクラスタ毎の人流量の予測を行う。 The human flow rate prediction device according to the present embodiment represents the connection between observation points where people move in a graph, and represents the flow of people on the graph by a probability model. The human flow prediction device according to the present embodiment learns a probabilistic model capable of estimating a different human flow for each cluster classified according to the nature of the user, based on a set data of human position information and movement history data related to a small number of users. By using a trained probabilistic model, the human flow rate for each cluster at a future time is predicted.

本実施形態では、「クラスタ毎の観測点間の遷移確率」と、「クラスタ毎の各時刻における観測点間の移動人数を表す潜在変数」とを未知変数とする確率モデルに基づいて、観測データから最適化アルゴリズムを用いて確率モデルの未知変数を推定する。 In this embodiment, observation data is based on a probability model in which "transition probability between observation points for each cluster" and "latent variable representing the number of people moving between observation points at each time for each cluster" are unknown variables. Estimate the unknown variables of the stochastic model using the optimization algorithm from.

本実施形態では、様々な位置情報の集合データを対象とし、観測により得られた集合データに応じて柔軟に適用できる。 In this embodiment, a set data of various position information is targeted, and can be flexibly applied according to the set data obtained by observation.

なお、ここでいう位置情報とは、屋内及び屋外におけるセンサや、Bluetooth(登録商標)、カメラ、Wi-Fi(登録商標)等によって取得された位置情報である。また、ここでいう集合データとは、時間及び空間に対して所定の粒度でサンプルを集計したデータのことを指す。また、ここで、対象とする集合データは、個人が“どこからどこへ行ったか”という追跡を行うことができないようになっているものとする。なお、実用的な場面では、上記の集合データに加えて、少数のユーザについては詳細な追跡が可能な場合が考えられる。例えば、少数のユーザに対しては、Wi-Fi(登録商標)の識別子を用いて追跡ができるが、大多数のユーザに対しては、観測点に置かれたカメラによって集合データしか取得できない場合等が挙げられる。 The position information referred to here is position information acquired by indoor and outdoor sensors, Bluetooth (registered trademark), a camera, Wi-Fi (registered trademark), and the like. Further, the set data referred to here refers to data obtained by aggregating samples at a predetermined particle size with respect to time and space. Further, here, it is assumed that the target set data cannot be tracked as "where the individual went from where". In a practical situation, in addition to the above-mentioned aggregate data, it is possible that a small number of users can be traced in detail. For example, a small number of users can be tracked using a Wi-Fi (registered trademark) identifier, but the majority of users can only obtain aggregated data with a camera placed at the observation point. And so on.

以下、実施形態として、一般的な位置情報の集合データと少数のユーザに関する移動履歴データとが与えられた条件の下で、ユーザの性質を表すクラスタ毎に、観測点間の移動人数を推定しつつ確率モデルの学習を行い、将来の時刻における人流量の予測を行う場合について説明する。 Hereinafter, as an embodiment, the number of people moving between observation points is estimated for each cluster representing the nature of the user under the condition that a set data of general location information and movement history data related to a small number of users are given. At the same time, we will explain the case of learning a probabilistic model and predicting the flow of people at a future time.

図1は、本実施形態に係る人流量予測装置90の機能的な構成の一例を示すブロック図である。
図1に示すように、本実施形態に係る人流量予測装置90は、流入量格納部1、流出量格納部2、移動履歴格納部3、操作部4、検索部5、ユーザクラスタリング部6、人流量モデル学習部9、予測人流量算出部13、及び出力部14を備えている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a functional configuration of the human flow rate prediction device 90 according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the human flow rate prediction device 90 according to the present embodiment includes an inflow amount storage unit 1, an outflow amount storage unit 2, a movement history storage unit 3, an operation unit 4, a search unit 5, and a user clustering unit 6. It includes a human flow rate model learning unit 9, a predicted human flow rate calculation unit 13, and an output unit 14.

また、ユーザクラスタリング部6は、クラスタリング部7及び割合格納部8を含んで構成され、人流量モデル学習部9は、パラメータ推定部10、遷移確率パラメータ格納部11、及び移動人数格納部12を含んで構成されている。 Further, the user clustering unit 6 includes a clustering unit 7 and a ratio storage unit 8, and the human flow rate model learning unit 9 includes a parameter estimation unit 10, a transition probability parameter storage unit 11, and a moving number storage unit 12. It is composed of.

このうち、操作部4及びパラメータ推定部10は、観測点における人の流入量格納部1、観測点における人の流出量格納部2、及び少数のユーザに関する移動履歴格納部3の各々と接続されている。また、クラスタリング部7は、少数のユーザに関する移動履歴格納部3と接続されている。さらに、予測人流量算出部13は、流出量格納部2と接続されている。 Of these, the operation unit 4 and the parameter estimation unit 10 are connected to each of the inflow amount storage unit 1 for people at the observation point, the outflow amount storage unit 2 for people at the observation point, and the movement history storage unit 3 for a small number of users. ing. Further, the clustering unit 7 is connected to the movement history storage unit 3 for a small number of users. Further, the predictor flow rate calculation unit 13 is connected to the outflow amount storage unit 2.

本実施形態に係る流入量格納部1は、人流量予測装置90によって解析され得る集合データであって、複数の観測点の各々における各時刻の人の流入量からなる集合データを格納している。流入量格納部1は、人流量モデル学習部9からの要求にしたがって、要求された集合データを読み出し、読み出した集合データを人流量モデル学習部9に送信する。 The inflow amount storage unit 1 according to the present embodiment is set data that can be analyzed by the human flow rate prediction device 90, and stores the set data composed of the inflow amount of people at each time at each of the plurality of observation points. .. The inflow amount storage unit 1 reads out the requested aggregate data according to the request from the human flow rate model learning unit 9, and transmits the read aggregate data to the human flow rate model learning unit 9.

例えば、観測点をiとし、観測時刻をtとしたとき、観測点iにおける人の流入量をNti INと表す。また、流入量格納部1に格納されているデータ形式を(i,t,Nti IN)と表す。このデータ形式は、観測点iから時刻tにNti INの人数の人が流入したことを意味する。なお、流入量格納部1は、Webサーバ及びデータベースを具備するデータベースサーバ等で構成されていても良い。 For example, when the observation point is i and the observation time is t, the inflow of people at the observation point i is expressed as N ti IN . Further, the data format stored in the inflow amount storage unit 1 is represented as (i, t, N ti IN ). This data format means that the number of N ti IN people flowed in from the observation point i at time t. The inflow amount storage unit 1 may be composed of a Web server, a database server including a database, and the like.

図2は、本実施形態に係る流入量格納部1に格納されている情報の一例を示す模式図である。
一例として図2に示すように、流入量格納部1には、時刻ステップ毎に、観測点を識別するための観測点ID、流入量(人数)、及び観測時刻が対応付けられて格納されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of information stored in the inflow amount storage unit 1 according to the present embodiment.
As an example, as shown in FIG. 2, the inflow amount storage unit 1 stores the observation point ID for identifying the observation point, the inflow amount (number of people), and the observation time in association with each time step. There is.

本実施形態に係る流出量格納部2は、人流量予測装置90によって解析され得る集合データであって、複数の観測点の各々における各時刻の人の流出量からなる集合データを格納している。流出量格納部2は、人流量モデル学習部9からの要求にしたがって、要求された集合データを読み出し、読み出した集合データを人流量モデル学習部9に送信する。 The outflow amount storage unit 2 according to the present embodiment is set data that can be analyzed by the human flow rate prediction device 90, and stores the set data consisting of the outflow amount of people at each time at each of the plurality of observation points. .. The outflow amount storage unit 2 reads out the requested aggregate data according to the request from the human flow rate model learning unit 9, and transmits the read aggregate data to the human flow rate model learning unit 9.

例えば、観測点をiとし、観測時刻をtとしたとき、観測点iにおける人の流出量をNti OUTと表す。また、流出量格納部2に格納されているデータ形式を(i,t,Nti OUT)と表す。このデータ形式は、観測点iから時刻tにNti OUTの人数の人が流出したことを意味する。なお、流出量格納部2は、Webサーバ及びデータベースを具備するデータベースサーバ等で構成されていても良い。 For example, when the observation point is i and the observation time is t, the outflow amount of a person at the observation point i is expressed as N ti OUT . Further, the data format stored in the outflow amount storage unit 2 is represented as (i, t, N ti OUT ). This data format means that the number of N ti OUT people leaked from the observation point i at time t. The outflow amount storage unit 2 may be composed of a Web server, a database server including a database, and the like.

図3は、本実施形態に係る流出量格納部2に格納されている情報の一例を示す模式図である。
一例として図3に示すように、流出量格納部2には、時刻ステップ毎に、観測点を識別するための観測点ID、流出量(人数)、及び観測時刻が対応付けられて格納されている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of information stored in the outflow amount storage unit 2 according to the present embodiment.
As an example, as shown in FIG. 3, the outflow amount storage unit 2 stores the observation point ID for identifying the observation point, the outflow amount (number of people), and the observation time in association with each time step. There is.

本実施形態に係る移動履歴格納部3は、人流量予測装置90によって解析され得る少数のユーザに関する移動履歴の集合データを格納している。移動履歴格納部3は、ユーザクラスタリング部6及び人流量モデル学習部9の各々からの要求にしたがって、要求された集合データを読み出し、読み出した集合データをユーザクラスタリング部6及び人流量モデル学習部9の各々に送信する。 The movement history storage unit 3 according to the present embodiment stores a set of movement history data relating to a small number of users that can be analyzed by the human flow rate prediction device 90. The movement history storage unit 3 reads the requested aggregate data according to the requests from each of the user clustering unit 6 and the human flow model learning unit 9, and reads the read aggregate data into the user clustering unit 6 and the human flow model learning unit 9. Send to each of.

移動履歴格納部3に格納されているデータ形式を(u,i,tout,j,tin)と表す。このデータ形式は、ユーザuが時刻toutに観測点iを出発し、時刻tinに観測点jに到着することを意味する。なお、移動履歴格納部3は、Webサーバ及びデータベースを具備するデータベースサーバ等で構成されていても良い。 The data format stored in the movement history storage unit 3 (u, i, t out , j, t in) represents the. This data format means that the user u is starting the observation point i at time t out, to arrive at the observation point j in time t in. The movement history storage unit 3 may be composed of a Web server, a database server including a database, and the like.

図4は、本実施形態に係る移動履歴格納部3に格納されている情報の一例を示す模式図である。
一例として図4に示すように、移動履歴格納部3には、ユーザの移動毎に、ユーザID、出発観測点を識別するための出発観測点ID、出発時刻、到着観測点を識別するための到着観測点ID、及び到着時刻を含む移動履歴の集合データ(以下、移動履歴データともいう。)が格納されている。つまり、この移動履歴データとは、複数のユーザについて観測した、観測点のペア間での移動毎に、出発観測点、出発時刻、到着観測点、及び到着時刻が対応付けられたデータである。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of information stored in the movement history storage unit 3 according to the present embodiment.
As an example, as shown in FIG. 4, the movement history storage unit 3 is used to identify the user ID, the departure observation point ID for identifying the departure observation point, the departure time, and the arrival observation point for each movement of the user. The set data of the movement history including the arrival observation point ID and the arrival time (hereinafter, also referred to as the movement history data) is stored. That is, this movement history data is data in which a departure observation point, a departure time, an arrival observation point, and an arrival time are associated with each movement between a pair of observation points observed for a plurality of users.

本実施形態に係る操作部4は、流入量格納部1、流出量格納部2、及び移動履歴格納部3の各々に格納されている集合データに対するユーザからの各種操作を受け付ける。ここでいう各種操作とは、格納されている集合データを登録する操作、修正する操作、削除する操作等である。なお、操作部4は、入力手段として、キーボード、マウス、タッチパネル等を備えており、これらの入力手段のデバイスドライバ、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現される。 The operation unit 4 according to the present embodiment receives various operations from the user for the set data stored in each of the inflow amount storage unit 1, the outflow amount storage unit 2, and the movement history storage unit 3. The various operations referred to here are an operation of registering a stored set data, an operation of modifying, an operation of deleting, and the like. The operation unit 4 is provided with a keyboard, a mouse, a touch panel, etc. as input means, and is realized by a device driver of these input means, a menu screen control software, or the like.

本実施形態に係る検索部5は、人流量の予測を行う対象とする対象観測点i、対象クラスタk、及び予測時刻t’の入力を受け付ける。検索部5で入力を受け付けられた対象観測点i、対象クラスタk、及び予測時刻t’に対して、各々後述する、観測点間の遷移確率のパラメータと、観測点間の移動人数を表す潜在変数と、対象クラスタkにおける対象観測点iからの流出量の割合と、予測時刻t’の1時刻ステップ前の時刻(t’-1)における対象観測点i以外の観測点からの流出量とに基づいて、対象観測点iにおける予測人流量が出力される。なお、検索部5は、入力手段として、キーボード、マウス、タッチパネル等を備えており、これらの入力手段のデバイスドライバ、メニュー画面の制御ソフトウェア等で実現される。 The search unit 5 according to the present embodiment accepts inputs of the target observation point i, the target cluster k, and the predicted time t ′ for which the human flow rate is predicted. For the target observation point i, the target cluster k, and the predicted time t'that have been input by the search unit 5, the parameters of the transition probability between the observation points and the latent number of people moving between the observation points will be described later. Variables, the ratio of the outflow from the target observation point i in the target cluster k, and the outflow from the observation points other than the target observation point i at the time (t'-1) one time before the predicted time t'. The predicted human flow rate at the target observation point i is output based on. The search unit 5 is provided with a keyboard, a mouse, a touch panel, and the like as input means, and is realized by a device driver of these input means, menu screen control software, and the like.

本実施形態に係る人流量予測装置90は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、及びHDD(Hard Disk Drive)等を備えたコンピュータとして構成される。ROMには、本実施形態に係る人流量予測プログラムが記憶されている。なお、人流量予測プログラムは、HDDに記憶されていてもよい。 The human flow forecasting device 90 according to the present embodiment is configured as a computer including a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), and the like. The human flow rate prediction program according to this embodiment is stored in the ROM. The human flow rate prediction program may be stored in the HDD.

上記の人流量予測プログラムは、例えば、人流量予測装置90に予めインストールされていてもよい。この人流量予測プログラムは、不揮発性の記憶媒体に記憶して、又は、ネットワークを介して配布して、人流量予測装置90に適宜インストールすることで実現してもよい。なお、不揮発性の記憶媒体の例としては、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、光磁気ディスク、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、フラッシュメモリ、メモリカード等が挙げられる。 The above-mentioned human flow rate prediction program may be pre-installed in, for example, the human flow rate prediction device 90. This human flow rate prediction program may be realized by storing it in a non-volatile storage medium or distributing it via a network and appropriately installing it in the human flow rate prediction device 90. Examples of the non-volatile storage medium include a CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), a magneto-optical disk, a DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory), a flash memory, and a memory card.

CPUは、ROMに記憶されている人流量予測プログラムを読み込んで実行することにより、上記のクラスタリング部7、パラメータ推定部10、検索部5、予測人流量算出部13、及び出力部14として機能する。 The CPU functions as the clustering unit 7, the parameter estimation unit 10, the search unit 5, the predicted person flow rate calculation unit 13, and the output unit 14 by reading and executing the person flow rate prediction program stored in the ROM. ..

本実施形態に係るクラスタリング部7は、移動履歴格納部3に格納されている少数のユーザに関する移動履歴の集合データを取得する。クラスタリング部7は、少数のユーザに関する移動履歴データから得られる特徴量に基づいて、少数のユーザを複数種類のクラスタに分類する。クラスタリング部7は、各クラスタに分類された各ユーザの移動履歴データを用いて、各クラスタについて各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合(以下、単に、「流出量の割合」及び「流入量の割合」という。)を各々算出し、算出したクラスタ毎の流出量の割合及び流入量の割合を割合格納部8に格納する。 The clustering unit 7 according to the present embodiment acquires a set data of the movement history of a small number of users stored in the movement history storage unit 3. The clustering unit 7 classifies a small number of users into a plurality of types of clusters based on the feature amount obtained from the movement history data relating to the small number of users. The clustering unit 7 uses the movement history data of each user classified into each cluster, and for each cluster, the ratio of the outflow amount of people and the inflow amount ratio at each time of each observation point (hereinafter, simply, “outflow amount”). The ratio of the outflow amount and the inflow amount ratio are calculated respectively, and the calculated outflow amount ratio and inflow amount ratio for each cluster are stored in the ratio storage unit 8.

本実施形態にパラメータ推定部10は、流入量格納部1に格納されている流入量の集合データ、流出量格納部2に格納されている流出量の集合データ、移動履歴格納部3に格納されている移動履歴の集合データ、並びに、割合格納部8に格納されているクラスタ毎の流入量の割合及び流出量の割合を取得する。パラメータ推定部10は、移動履歴格納部3から取得した移動履歴の集合データ及び少数のユーザの分類結果に基づいて、クラスタ毎に、観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す観測人数データを求める。パラメータ推定部10は、これらの流入量の集合データ、流出量の集合データ、観測人数データ、流入量の割合、及び流出量の割合に基づいて、クラスタ毎に、流入量の集合データ、流出量の集合データ、遷移確率、及び潜在変数を用いて表される目的関数を最適化するように、遷移確率のパラメータ及び潜在変数を推定する。なお、遷移確率とは、観測点のペアの各々についての一方から他方へ人が移動する確率を表し、潜在変数とは、観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す。 In the present embodiment, the parameter estimation unit 10 stores the inflow amount set data stored in the inflow amount storage unit 1, the outflow amount set data stored in the outflow amount storage unit 2, and the movement history storage unit 3. The aggregated data of the movement history, the ratio of the inflow amount and the ratio of the outflow amount for each cluster stored in the ratio storage unit 8 are acquired. The parameter estimation unit 10 moves from one to the other for each pair of observation points for each cluster based on the set data of the movement history acquired from the movement history storage unit 3 and the classification result of a small number of users. Obtain the observation number data representing the number of people moving at each time. The parameter estimation unit 10 sets the set data of the inflow amount and the outflow amount for each cluster based on the set data of the inflow amount, the set data of the outflow amount, the number of observers data, the ratio of the inflow amount, and the ratio of the outflow amount. Estimate the transition probability parameters and latent variables so as to optimize the objective function represented using the set data, transition probabilities, and latent variables of. The transition probability represents the probability that a person moves from one to the other for each pair of observation points, and the latent variable means each time that a person moves from one to the other for each pair of observation points. Represents the number of people moving.

パラメータ推定部10は、上記で推定した遷移確率のパラメータを、遷移確率パラメータ格納部11に格納する。また、パラメータ推定部10は、上記で潜在変数として推定した移動人数を、移動人数格納部12に格納する。 The parameter estimation unit 10 stores the transition probability parameter estimated above in the transition probability parameter storage unit 11. Further, the parameter estimation unit 10 stores the number of moving people estimated as a latent variable above in the moving number storage unit 12.

本実施形態に係る予測人流量算出部13は、検索部5により入力を受け付けた対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻に対して、遷移確率パラメータ格納部11から、対象観測点以外の観測点から対象観測点へ移動する遷移確率のパラメータを取得し、移動人数格納部12から、予測時刻より前の時刻についての、対象観測点以外の観測点から対象観測点へ向かって移動した移動人数を表す潜在変数を取得し、割合格納部8から、対象クラスタにおける対象観測点からの人の流出量の割合を取得し、流出量格納部2から、予測時刻より前の時刻についての、対象観測点以外の観測点からの人の流出量を取得する。予測人流量算出部13は、上記で取得した遷移確率のパラメータ、潜在変数、流出量の割合、及び流出量に基づいて、対象クラスタについての予測時刻における対象観測点の予測流入量を算出する。 The predictor flow rate calculation unit 13 according to the present embodiment has a transition probability parameter storage unit 11 for an observation point other than the target observation point with respect to the target observation point, the target cluster, and the predicted time for which input has been received by the search unit 5. The parameter of the transition probability of moving from to the target observation point is acquired, and the number of people moving from the observation point other than the target observation point to the target observation point for the time before the predicted time is calculated from the moving number storage unit 12. The latent variable to be represented is acquired, the ratio of the outflow amount of a person from the target observation point in the target cluster is acquired from the ratio storage unit 8, and the target observation point for the time before the predicted time is obtained from the outflow amount storage unit 2. Obtain the outflow of people from observation points other than. The predictor flow rate calculation unit 13 calculates the predicted inflow of the target observation point at the predicted time for the target cluster based on the transition probability parameter, the latent variable, the ratio of the outflow amount, and the outflow amount acquired above.

本実施形態に係る出力部14は、予測人流量算出部13により算出された予測流入量を出力する。 The output unit 14 according to the present embodiment outputs the predicted inflow amount calculated by the predictor flow rate calculation unit 13.

本実施形態では、上記のクラスタリング部7を組み込んだ上に、人間の位置情報の集合データと少数のユーザに関する移動履歴データとを入力として、クラスタ毎に、観測点間のつながりをグラフとして表現し、グラフ上において人の流れを確率モデルにより表現する。 In the present embodiment, in addition to incorporating the above-mentioned clustering unit 7, the set data of human position information and the movement history data related to a small number of users are input, and the connection between observation points is expressed as a graph for each cluster. , The flow of people is expressed by a stochastic model on the graph.

以下、人の流れが表現された確率モデルについて具体的に説明する。 Hereinafter, the probabilistic model expressing the flow of people will be specifically described.

<観測データ>
ここでは、任意の2頂点間に枝があるグラフである完全グラフG=(V,E)上を、人が移動する状況について考える。なお、Vはノード集合を表し、Eはエッジ集合を表す。
<Observation data>
Here, we consider a situation in which a person moves on a complete graph G = (V, E), which is a graph having branches between arbitrary two vertices. Note that V represents a node set and E represents an edge set.

ここで、ノードiは観測点に、エッジEは観測点間をつなぐ通路等に対応する。時刻tにおいてノードi∈Vから流出する人の人数をNti OUTとし、時刻(t+1)においてノードi∈Vに流入する人の人数をNt+1,i INとする。観測時間ステップの数をTとしたとき、観測点における人の流出量は、 Here, the node i corresponds to the observation point, and the edge E corresponds to the passage connecting the observation points. Let N ti OUT be the number of people flowing out of node i ∈ V at time t, and let N t + 1, i IN be the number of people flowing into node i ∈ V at time (t + 1). When the number of observation time steps is T, the outflow of people at the observation point is

と表され、観測点における人の流入量は、 The inflow of people at the observation point is expressed as

と表される。 It is expressed as.

<観測人数データ>
また、移動履歴格納部3に格納されている集合データ(u,i,tout,j,tin)を用いて算出可能な、時刻tにおいて観測点iから観測点jへ移動する人数をLtijとし、観測点iから他の観測点jへ移動する人数をまとめて、
<Observed number data>
Also, movement history storage unit 3 stored in and aggregate data (u, i, t out, j, t in) can be calculated using the number of people moving from observation point i to measurement point j at time t L Let it be tij, and collect the number of people moving from observation point i to other observation points j.

と表す。ここで、 It is expressed as. here,

は、ノード集合Vからノードiを除くことを意味する。また、 Means that node i is excluded from the node set V. Also,

とする。 And.

<モデルパラメータ>
クラスタkに属する人々が、ノードiから他のノードjへと移動する遷移確率のパラメータを、
<Model parameters>
The parameter of the transition probability that people belonging to cluster k move from node i to another node j,

とする。 And.

を満たす。全てのノード間の遷移確率のパラメータをまとめて、 Meet. Collecting the parameters of transition probability between all nodes,

と表す。ここで、Kはクラスタ数を表す。 It is expressed as. Here, K represents the number of clusters.

<潜在変数>
クラスタkに属する人々が、時刻tにおいてノードiからノードjへ移動する人数をMktijとし、ノードiから他のノードjへ移動する人数をまとめて、
<Latent variable>
The number of people belonging to the cluster k moving from node i to node j at time t is defined as Mktij, and the number of people moving from node i to another node j is collectively defined .

と表す。これらの値は観測不可能であるものとし、 It is expressed as. These values shall be unobservable

を潜在変数とする。 Is a latent variable.

<クラスタリング>
まず、クラスタリング部7は、移動履歴格納部3に格納されている移動履歴データ(u,i,tout,j,tin)を用いて、ユーザの移動傾向を分析し、ユーザのクラスタリングを行う。
<Clustering>
First, the clustering section 7, movement history data stored in the movement history storage unit 3 (u, i, t out , j, t in) was used to analyze the movement tendency of the user, performs clustering of users ..

まず、少数のユーザ集合をUとして、そのユーザ集合Uに含まれるユーザuの移動傾向を表す特徴ベクトルを First, let U be a small number of user sets, and set a feature vector representing the movement tendency of the users u included in the user set U.

とする。ここで、Dは特徴ベクトルの次元数を表す。特徴ベクトルを表す特徴量xudには、どのようなものを用いてもよい。特徴量xudには、例えば、ユーザuが観測点dに滞在した時間や、滞在した回数等が適用される。この特徴ベクトルを用いて、クラスタリング手法を適用することにより、ユーザクラスタUを求める。ユーザクラスタUは、クラスタkに割り当てられたユーザ集合Uを表す。ここで、クラスタリング手法としては、特に限定されるものではないが、例えば、k-means法等が適用される。 And. Here, D represents the number of dimensions of the feature vector. Any feature quantity x ud representing the feature vector may be used. For example, the time the user u stayed at the observation point d, the number of times the user u stayed, and the like are applied to the feature amount x ud . The user cluster Uk is obtained by applying the clustering method using this feature vector. The user cluster U k represents a set of users U assigned to the cluster k. Here, the clustering method is not particularly limited, but for example, the k-means method or the like is applied.

次に、クラスタリング部7は、各クラスタに含まれるユーザ集合Uに対して、各ユーザの移動履歴データ(u,i,tout,j,tin)を用いて、出発人数Rkti out及び到着人数Rk,t+1,i inを算出する。ここで、出発人数Rkti outは、クラスタkに属するユーザが、時刻tにノードiを出発した人数を表し、到着人数Rk,t+1,i inは、クラスタkに属するユーザが、時刻(t+1)にノードiに到着した人数を表す。これらの出発人数Rkti out及び到着人数Rk,t+1,i inを用いて、クラスタkにおけるノードiからの流出量の割合 Then, the clustering unit 7, to the user set U k included in each cluster, using the movement history data of each user (u, i, t out, j, t in) the starting number R KTI out and Calculate the number of arrivals R k, t + 1, i in . Here, the number of departures R kti out represents the number of people who departed the node i at time t by the user belonging to the cluster k, and the number of arrivals R k, t + 1, i in indicates the time of the user belonging to the cluster k. (T + 1) represents the number of people arriving at node i. Using these departure number R kti out and arrival number R k, t + 1, i in , the ratio of outflow from node i in cluster k


と、クラスタkにおけるノードiへの流入量の割合

And the ratio of the inflow to node i in cluster k


とを、以下に示す式(1)及び式(2)により算出する。

Is calculated by the following equations (1) and (2).

(1) (1)

(2) (2)

これらをまとめて、 Put these together

を割合格納部8に格納する。 Is stored in the ratio storage unit 8.

<モデル>
まず、パラメータ推定部10は、割合格納部8に格納されているクラスタ毎の流入量の割合及び流出量の割合を用いて、観測された流入量Nin及び流出量Noutをクラスタ毎に分割する。具体的には、上記移動履歴データから算出された流出量の割合
<Model>
First, the parameter estimation unit 10 divides the observed inflow amount N in and outflow amount N out for each cluster by using the inflow amount ratio and the outflow amount ratio for each cluster stored in the ratio storage unit 8. To do. Specifically, the ratio of the outflow amount calculated from the above movement history data.

及び流入量の割合 And the ratio of inflow

を用いて、以下に示す式(3)及び式(4)に従って分割を行う。 Is used to perform division according to the following equations (3) and (4).

(3) (3)

(4) (4)

クラスタkの流入量の集合を、 A set of inflows of cluster k,

クラスタkの流出量の集合を、 A set of outflows of cluster k,

とする。 And.

次に、パラメータ推定部10は、移動履歴格納部3に格納されている移動履歴データ(u,i,tout,j,tin)と、クラスタリング部7により得られた出発人数Rkti outとを用いて、クラスタkに属する少数のユーザに対して、時間ステップtにおいて場所iから場所jへと移動した人数Lktijを計算する。クラスタkの移動人数をまとめて、 Then, the parameter estimation unit 10, the movement history data stored in the movement history storage unit 3 (u, i, t out , j, t in) and a starting number R KTI out obtained by the clustering section 7 Is used to calculate the number of people Lktij who have moved from place i to place j in time step t for a small number of users belonging to cluster k. Collecting the number of people moving in cluster k,

とする。 And.

以下では、各クラスタkに対して独立に、 In the following, independently for each cluster k,

を推定する方法について述べる。遷移確率のパラメータθkiと、流出量の集合Nkti outと、出発人数Rkti outとが与えられた場合、Mkti+Lktiは、多項分布 The method of estimating is described. Given the transition probability parameter θ ki , the set of outflows N kt i out, and the number of departures R kt i out , M kt i + L kt i is a multinomial distribution.

(5) (5)

から生成されるものと仮定する。このとき、移動人数を表す潜在変数Mktijは、以下に示す二つの関係式を満たすものとする。 It is assumed that it is generated from. At this time, it is assumed that the latent variable Mktij representing the number of people to be moved satisfies the following two relational expressions.

(6) (6)

(7) (7)

ここで、式(6)は、クラスタkに属し、時刻tにおいて、観測点iを出発した人の移動人数の和が、実際に観測された流出量に等しいことを意味する。また、式(7)は、クラスタkに属し、時刻(t+1)において、観測点iに移動してきた人数の和が、実際に観測された流入量に等しいことを意味する。 Here, the equation (6) means that the sum of the number of people moving from the observation point i, which belongs to the cluster k and departs from the observation point i, is equal to the actually observed outflow amount. Further, the equation (7) means that the sum of the number of people who belong to the cluster k and have moved to the observation point i at the time (t + 1) is equal to the actually observed inflow amount.

パラメータ推定部10は、上記の確率モデルに従って、観測データが生成されたと仮定した上で、観測点間の遷移確率のパラメータΘ、観測点間の移動人数を表す潜在変数Mを推定する。これらの未知変数は、様々な最適化手法(例えば、勾配に基づく最適化法や、マルコフ連鎖モンテカルロサンプリング法等)によって推定可能であるが、ここでは、一例として、以下に示す非特許文献3を参照して、勾配に基づく最適化法の一つであるL-BFGS-B法に基づいて、パラメータを推定する手法について述べる。 The parameter estimation unit 10 estimates the parameter Θ of the transition probability between the observation points and the latent variable M representing the number of people moving between the observation points, assuming that the observation data is generated according to the above probability model. These unknown variables can be estimated by various optimization methods (for example, gradient-based optimization method, Markov chain Monte Carlo sampling method, etc.), but here, as an example, Non-Patent Document 3 shown below is used. With reference to this, a method for estimating parameters based on the L-BFGS-B method, which is one of the gradient-based optimization methods, will be described.

非特許文献3.R. H. Byrd, P. Lu, J. Nocedal, and C. Zhu, “A Limited Memory Algorithm for Bound Constrained Optimization”, SIAM Journal on Scientific Computing, vol. 16, pp. 1190-1208, 1995. Non-patent document 3. R. H. Byrd, P. Lu, J. Nocedal, and C. Zhu, “A Limited Memory Algorithm for Bound Constrained Optimization”, SIAM Journal on Scientific Computing, vol. 16, pp. 1190-1208, 1995.

<L-BFGS-B法に基づくパラメータ推定手法>
上記式(5)より、対数尤度関数は、
<Parameter estimation method based on L-BFGS-B method>
From the above equation (5), the log-likelihood function is

(8) (8)

と表される。ここで、スターリン近似 It is expressed as. Here, Stalin approximation

を用いた。 Was used.

上記式(6)及び式(7)の制約を加味しつつ、上記式(8)が最大になるような、潜在変数M及び遷移確率のパラメータ Latent variable Mk and transition probability parameters that maximize the above equation (8) while taking into account the constraints of the above equations (6) and (7).

を推定することを考える。現実においては観測ノイズがあるため、上記式(6)及び式(7)を厳密に満たすことは難しい。そこで、ソフトな制約を加味した目的関数を最大化することを考える。目的関数を、 Consider estimating. In reality, it is difficult to strictly satisfy the above equations (6) and (7) due to observation noise. Therefore, consider maximizing the objective function with soft constraints. The objective function,

(9) (9)

とする。ここで、σは制約を加味する程度を決めるハイパーパラメータであり、交差検定法等を用いて決定することができる。上記式(9)を、潜在変数M及び遷移確率のパラメータθについて交互に最大化することにより局所最適解を得ることができる。つまり、パラメータ推定部10は、遷移確率のパラメータθを固定して潜在変数Mを算出するステップと、潜在変数Mを固定して遷移確率のパラメータθを算出するステップとを繰り返すことにより、上記式(9)により示される目的関数を最適化する、遷移確率のパラメータ及び潜在変数を推定することをクラスタ毎に行う。まず、潜在変数Mについての最適化は、遷移確率のパラメータθを固定した上で、以下の最適化問題を解く。 And. Here, σ is a hyperparameter that determines the degree to which constraints are added, and can be determined by using a cross-validation method or the like. A locally optimal solution can be obtained by alternately maximizing the above equation (9) with respect to the latent variable M k and the parameter θ k of the transition probability. That is, the parameter estimation unit 10 may be repeated calculating the latent variable M k by fixing the parameter theta k of the transition probabilities, and calculating a parameter theta k of the transition probabilities to secure the latent variable M k Therefore, the parameters of the transition probability and the latent variables that optimize the objective function represented by the above equation (9) are estimated for each cluster. First, in the optimization of the latent variable M k , the following optimization problem is solved after fixing the parameter θ k of the transition probability.

(10) (10)

この最適化問題は、潜在変数Mktijの定義域を制約として考慮できるL-BFGS-B法(非特許文献3)によって解くことができる。 This optimization problem can be solved by the L-BFGS-B method (Non-Patent Document 3), which can consider the domain of the latent variable Mktij as a constraint.

次に、潜在変数Mを固定した場合、遷移確率のパラメータθの最尤推定値は、閉形式で求めることができ、 Next, when the latent variable M k is fixed, the maximum likelihood estimation value of the transition probability parameter θ k can be obtained in a closed form.

(11) (11)

と記述される。 Is described.

上記式(10)及び式(11)を、目的関数である上記式(9)の値が収束するまで交互に繰り返すことにより By alternately repeating the above equations (10) and (11) until the values of the above equation (9), which is the objective function, converge.

を得る。さらに、以上の処理を各クラスタkについて独立に行うことによって、 To get. Furthermore, by performing the above processing independently for each cluster k,

を得ることができる。そして、潜在変数 Can be obtained. And latent variables

は、移動人数格納部12に格納され、遷移確率のパラメータ Is stored in the moving number storage unit 12, and is a parameter of the transition probability.

は、遷移確率パラメータ格納部11に各々格納される。 Are stored in the transition probability parameter storage unit 11.

なお、遷移確率パラメータ格納部11は、上記遷移確率のパラメータを格納すると共に、復元可能な記憶装置であれば特に限定されない。例えば、遷移確率パラメータ格納部11自体がデータベースであってもよく、遷移確率パラメータ格納部11が人流量予測装置90に予め設けられた汎用的な記憶装置(メモリ、ハードディスク装置等)の特定領域であってもよい。 The transition probability parameter storage unit 11 is not particularly limited as long as it stores the parameters of the transition probability and can be restored. For example, the transition probability parameter storage unit 11 itself may be a database, and the transition probability parameter storage unit 11 may be a specific area of a general-purpose storage device (memory, hard disk device, etc.) provided in advance in the human flow rate prediction device 90. There may be.

同様に、移動人数格納部12は、上記潜在変数を格納すると共に、復元可能な記憶装置であれば特に限定されない。例えば、移動人数格納部12自体がデータベースであってもよく、移動人数格納部12が人流量予測装置90に予め設けられた汎用的な記憶装置(メモリ、ハードディスク装置等)の特定領域であってもよい。 Similarly, the moving number storage unit 12 is not particularly limited as long as it stores the latent variable and can be restored. For example, the moving number storage unit 12 itself may be a database, and the moving number storage unit 12 is a specific area of a general-purpose storage device (memory, hard disk device, etc.) provided in advance in the person flow rate prediction device 90. May be good.

予測人流量算出部13は、検索部5を介して対象観測点i、対象クラスタk、及び予測時刻t’の入力を受け付けた場合、上述したように、遷移確率パラメータ格納部11に格納された遷移確率のパラメータ When the predictor flow rate calculation unit 13 receives the input of the target observation point i, the target cluster k, and the predicted time t'via the search unit 5, it is stored in the transition probability parameter storage unit 11 as described above. Transition probability parameters

と、移動人数格納部12に格納された潜在変数 And the latent variable stored in the moving number storage unit 12

と、割合格納部8に格納された流出量の割合 And the ratio of the outflow amount stored in the ratio storage unit 8.

と、流出量格納部2に格納された、予測時刻t’の1時刻ステップ前の時刻(t’-1)における観測点i以外の観測点からの流出量Nt’-1,j outとに基づいて、対象クラスタkについての予測時刻t’における観測点iの予測人流量(観測点iへの流入量)を計算する。 And the outflow amount N t'-1, j out from the observation points other than the observation point i at the time (t'-1) one time step before the predicted time t'stored in the outflow amount storage unit 2. Based on the above, the predicted human flow rate (inflow amount to the observation point i) of the observation point i at the prediction time t'for the target cluster k is calculated.

次に、図5を参照して、本実施形態に係る人流量予測装置90の作用を説明する。なお、図5は、本実施形態に係る人流量予測装置90により実行される予測人流量算出処理の流れの一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the human flow rate predictor 90 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of the predicted human flow rate calculation process executed by the human flow rate predictor 90 according to the present embodiment.

本実施形態に係る予測人流量算出処理のプログラムは、操作部4を用いて予め定められた操作が行われたタイミングで開始される。 The program of the predicted person flow rate calculation process according to the present embodiment is started at the timing when a predetermined operation is performed by using the operation unit 4.

図5のステップ100では、予測人流量算出部13が、検索部5を介して、対象観測点i、対象クラスタk、及び予測時刻t’の入力を受け付ける。 In step 100 of FIG. 5, the predictor flow rate calculation unit 13 receives the input of the target observation point i, the target cluster k, and the predicted time t'via the search unit 5.

ステップ102では、予測人流量算出部13が、予測流入量Ckt’jiを0に初期化する。 In step 102, the predictor flow rate calculation unit 13 initializes the predicted inflow amount Ckt'ji to 0.

ステップ104では、予測人流量算出部13が、一時変数jを0に初期化する。 In step 104, the predictor flow rate calculation unit 13 initializes the temporary variable j to 0.

ステップ106では、予測人流量算出部13が、観測点jがノード集合V\iに帰属するか否かを判定する。観測点jがノード集合V\iに帰属すると判定した場合(肯定判定の場合)、ステップ108に移行する。また、観測点jがノード集合V\iに帰属しないと判定した場合(否定判定の場合)、本プログラムによる一連の予測人流量算出処理を終了する。 In step 106, the predictor flow rate calculation unit 13 determines whether or not the observation point j belongs to the node set V \ i. When it is determined that the observation point j belongs to the node set V \ i (in the case of affirmative determination), the process proceeds to step 108. Further , when it is determined that the observation point j does not belong to the node set V \ i (in the case of a negative determination), a series of predicted person flow rate calculation processes by this program are terminated.

ステップ108では、予測人流量算出部13が、検索部5で指定されたクラスタkに対して、観測点i以外の観測点j∈V\iから、予測時刻t’の1時刻ステップ前の時刻(t’-1)に流出した人数Nk,t’-1,j outを、下記に示す式(12)を用いて計算する。 In step 108, the predictor flow rate calculation unit 13 sets the time one hour before the predicted time t'from the observation point j V \ i other than the observation point i with respect to the cluster k specified by the search unit 5. number N k flowing out in (t'-1), a t'-1, j out, be calculated using equation (12) shown below.

(12) (12)

なお、 In addition, it should be noted

は、割合格納部8に格納された流出量の割合を示し、Nt’-1,j outは、時刻(t’-1)において観測された観測点i以外の観測点j∈V\iからの人の流出量を示す。 Indicates the ratio of the outflow amount stored in the ratio storage unit 8, and N t'-1, j out is an observation point j V \ i other than the observation point i observed at the time (t'-1). Shows the outflow of people from.

ステップ110では、予測人流量算出部13が、検索部5で指定されたクラスタkに対して、観測点i以外の観測点j∈V\iから、予測時刻t’の1時刻ステップ前の時刻(t’-1)に流出し、観測点iへと移動する移動人数 In step 110, the predictor flow rate calculation unit 13 sets the time one hour before the predicted time t'from the observation point j V \ i other than the observation point i with respect to the cluster k specified by the search unit 5. Number of people moving to (t'-1) and moving to observation point i

を、下記に示す式(13)を用いて計算する。 Is calculated using the formula (13) shown below.

(13) (13)

なお、 In addition, it should be noted

は、遷移確率パラメータ格納部11に格納された遷移確率のパラメータを示し、Nk,t’-1,j outは、上記ステップ108で算出されたクラスタkに対する流出人数を示している。 Shows the parameters of the stored transition probabilities in the transition probability parameter storage unit 11, N k, t'-1 , j out indicates the outflow number for the cluster k calculated in step 108.

ステップ112では、予測人流量算出部13が、予測時刻t’より前の時刻(t’-1)に観測点i以外の観測点j∈V\iから流出し、予測時刻t’に観測点iに流入する流入量の総和Ckt’jiを、下記に示す式(14)を用いて計算する。 In step 112, the predictor flow rate calculation unit 13 flows out from the observation points j V \ i other than the observation point i at a time (t'-1) before the predicted time t', and the observation point is at the predicted time t'. The total C kt'ji of the inflow amount flowing into i is calculated using the formula (14) shown below.

(14) (14)

なお、 In addition, it should be noted

は、上記ステップ110で算出された移動人数を示し、右辺のCkt’jiは、前回のステップ112で算出された流入量を示す。 Indicates the number of moving people calculated in step 110, and Ckt'ji on the right side indicates the inflow amount calculated in the previous step 112.

ステップ114では、予測人流量算出部13が、一時変数jに1を加算して、ステップ106に移行して処理を繰り返す。 In step 114, the predictor flow rate calculation unit 13 adds 1 to the temporary variable j, shifts to step 106, and repeats the process.

出力部14は、以上のようにして予測人流量算出部13により算出された流入量の総和Ckt’jiに基づき、検索部5で指定された観測点iを対象として予測流入量を出力する。出力部14は、それと同時に、観測点iへの予測流入量を用いることで将来の時刻t’における観測点iの人口の予測値を出力する。このとき、人口を計算するためには、将来の時刻t’における予測流入量に加えて、予測流出量が必要となる。予測流出量の計算方法としては、過去の時刻における観測点iからの流出量に基づき、観測点iにおける人口に対する流出量の割合を求めておき、この割合にしたがって将来の時刻t’における予測流出量を計算する方法を用いる。このように、将来の時刻t’における観測点iの予測流入量に基づき、将来の時刻t’における、観測点iの予測流出量を計算し、観測点iの各時刻の人の流入量、各時刻の人の流出量、将来の時刻t’における予測流入量、及び将来の時刻t’における予測流出量に基づいて、観測点iにおける人口の推移を算出する。さらに、出力部14は、遷移確率パラメータ格納部11に格納されている遷移確率のパラメータ The output unit 14 outputs the predicted inflow amount to the observation point i designated by the search unit 5 based on the total inflow amount Ckt'ji calculated by the predictor flow rate calculation unit 13 as described above. .. At the same time, the output unit 14 outputs the predicted value of the population of the observation point i at the future time t'by using the predicted inflow amount to the observation point i. At this time, in order to calculate the population, the predicted outflow amount is required in addition to the predicted inflow amount at the future time t'. As a method of calculating the predicted outflow, the ratio of the outflow to the population at the observation point i is obtained based on the outflow from the observation point i at the past time, and the predicted outflow at the future time t'according to this ratio. Use the method of calculating the quantity. In this way, based on the predicted inflow of the observation point i at the future time t', the predicted outflow of the observation point i at the future time t'is calculated, and the inflow of people at each time of the observation point i, The transition of the population at the observation point i is calculated based on the outflow of people at each time, the predicted inflow at the future time t', and the predicted outflow at the future time t'. Further, the output unit 14 is a transition probability parameter stored in the transition probability parameter storage unit 11.

を用いて観測点間の人の流れやすさを表す人流グラフを可視化した結果を出力する。ここで、出力とは、ディスプレイへの表示、プリンタへの印字、音出力、外部装置への送信等を含む概念である。また、出力部14は、ディスプレイ、スピーカ等の出力デバイスを含むと考えても含まないと考えてもよい。出力部14は、出力デバイスのドライバソフト、又は、出力デバイスのドライバソフト及び出力デバイス等で実現される。 Outputs the result of visualizing a human flow graph showing the ease of flow of people between observation points using. Here, the output is a concept including display on a display, printing on a printer, sound output, transmission to an external device, and the like. Further, the output unit 14 may or may not include an output device such as a display and a speaker. The output unit 14 is realized by the driver software of the output device, the driver software of the output device, the output device, or the like.

以下、出力部14により出力される出力画面30の具体例について、図6を参照して説明する。 Hereinafter, a specific example of the output screen 30 output by the output unit 14 will be described with reference to FIG.

図6は、本実施形態に係る人流量予測装置90の検索部5が検索を行った場合の出力部14からの出力内容の一例を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of the output contents from the output unit 14 when the search unit 5 of the human flow rate prediction device 90 according to the present embodiment searches.

一例として図6に示すように、出力画面30は、検索内容を表示するための検索内容表示部31を有している。検索内容表示部31には、例えば、クラスタ番号を示すデータ、観測点IDを示すデータ、及び予測時刻を示すデータが表示される。これにより、ユーザは、クラスタkに属する人々について、将来の時刻t’における、上記観測点IDに示される観測点iの人口の予測値を知ることができる。 As an example, as shown in FIG. 6, the output screen 30 has a search content display unit 31 for displaying the search content. In the search content display unit 31, for example, data indicating the cluster number, data indicating the observation point ID, and data indicating the predicted time are displayed. Thus, the user, the people belonging to the cluster k, can be known at a future time t ', the predictive value of the population of the observation points i 1 shown above observation point ID.

また、出力画面30は、観測点iにおける人口の推移を表示するための推移表示部32を有している。推移表示部32には、例えば、検索部5により受け付けられたクラスタ番号、観測点ID、及び予測時刻に応じて、観測点iにおける人口の推移が表示される。これにより、ユーザは、クラスタkに属する人々について、指定した観測点iにおける人口がどのような推移をしているかについて分析することができる。 Further, the output screen 30 includes a transition display unit 32 for displaying the transition of the population in the observation point i 1. The transition display unit 32 is, for example, the search unit 5 by the accepted cluster number, observation point ID, and in accordance with the predicted time, changes in the population at observation points i 1 is displayed. As a result, the user is, for the people belonging to the cluster k, can be analyzed for whether the population in the specified observation point i 1 is what kind of transition.

また、出力画面30は、観測点間の人流グラフを表示するための人流グラフ表示部33を有している。人流グラフ表示部33には、例えば、各観測点から観測点iへの人の流れが示された二次元マップが表示される。これにより、ユーザは、クラスタkに属する人々について、指定した予測時刻t’における各観測点から観測点iへの流入量を知ることができる。 Further, the output screen 30 has a human flow graph display unit 33 for displaying a human flow graph between observation points. The pedestrian flow graph display unit 33, for example, two-dimensional map in which the flow is shown in humans to observation point i 1 from each observation point is displayed. Thus, the user, the people belonging to the cluster k, it is possible to know the flow rate from each observation point at specified prediction time t 'to the observation point i 1.

また、出力画面30は、各観測点からの流入量を表示するための流入量表示部34を有している。流入量表示部34には、例えば、各観測点から観測点iへの流入量が人数で示された表が表示される。これにより、ユーザは、クラスタkに属する人々について、指定した予測時刻t’における各観測点から観測点iへ流入する人数について分析することができる。 Further, the output screen 30 has an inflow amount display unit 34 for displaying the inflow amount from each observation point. The inflow amount display unit 34 is, for example, table inflow is indicated by the number of the observation points i 1 from each observation point is displayed. As a result, the user is, for the people belonging to the cluster k, can be analyzed for the number of people flowing from each observation point in the specified prediction time t 'to the observation point i 1.

なお、本実施形態では、検索部5において未来の時刻t’の入力を受け付けた場合について説明したが、これに限らない。例えば、検索部5で過去の時刻を受け付けることにより、過去の人流量についての分析を行い、過去の人流量についての分析結果を出力しても良い。 In the present embodiment, the case where the search unit 5 accepts the input of the future time t'has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the search unit 5 may receive the past time to analyze the past human flow rate and output the analysis result of the past human flow rate.

このように本実施形態によれば、推定された「クラスタ毎の観測点間の遷移確率」を用いることで、各観測点間の人の流れ方を、クラスタ毎に分析することができる。例えば、クラスタ1(ゲーム好きな人たち)は展示ブースA、展示ブースB、展示ブースCという順に人が流れやすく、クラスタ2(スポーツ好きな人たち)は展示ブースD、展示ブースB、展示ブースEという順に人が流れやすい、というような知識を抽出することができる。 As described above, according to the present embodiment, by using the estimated "transition probability between observation points for each cluster", the flow of people between each observation point can be analyzed for each cluster. For example, cluster 1 (people who like games) tends to flow in the order of exhibition booth A, exhibition booth B, and exhibition booth C, and cluster 2 (people who like sports) has exhibition booth D, exhibition booth B, and exhibition booth. It is possible to extract knowledge that people tend to flow in the order of E.

また、推定された「クラスタ毎の各時刻における観測点間の移動人数」を用いることで、“いつ”、“どこからどこへ”、“何人の人が”移動したかを、クラスタ毎に分析することができる。例えば、観測点Aにおいて時刻tに混雑が発生したとき、その原因として観測点Bからの流入数が多い、というような知識をクラスタ毎に抽出することができる。 In addition, by using the estimated "number of people moving between observation points at each time in each cluster", "when", "where to where", and "how many people" moved are analyzed for each cluster. be able to. For example, when congestion occurs at the observation point A at time t, it is possible to extract knowledge for each cluster that the number of inflows from the observation point B is large as the cause.

また、将来の時刻t’における、ある観測点Aへの人の流入数を予測することを考える。クラスタ毎の移動人数を予測することで、ある観測点Aへの流入量が求まるだけでなく、どのようなクラスタに含まれる人たちが移動してくるのか、というようなことを知ることができる。 Also, consider predicting the number of inflows of people to a certain observation point A at a future time t'. By predicting the number of people moving in each cluster, it is possible to know not only the amount of inflow to a certain observation point A, but also what kind of cluster the people are included in. ..

以上、実施形態として人流量予測装置を例示して説明した。実施形態は、コンピュータを、人流量予測装置が備える各部として機能させるためのプログラムの形態としてもよい。実施形態は、このプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体の形態としてもよい。 As described above, the human flow rate predictor has been illustrated and described as an embodiment. The embodiment may be in the form of a program for causing the computer to function as each part included in the human flow rate predictor. The embodiment may be in the form of a storage medium that can be read by a computer that stores this program.

その他、上記実施形態で説明した人流量予測装置の構成は、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において状況に応じて変更してもよい。 In addition, the configuration of the human flow rate predictor described in the above embodiment is an example, and may be changed depending on the situation within a range that does not deviate from the gist.

また、上記実施形態で説明したプログラムの処理の流れも、一例であり、主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。 Further, the processing flow of the program described in the above embodiment is also an example, and even if unnecessary steps are deleted, new steps are added, or the processing order is changed within a range that does not deviate from the purpose. Good.

また、上記実施形態では、プログラムを実行することにより、実施形態に係る処理がコンピュータを利用してソフトウェア構成により実現される場合について説明したが、これに限らない。実施形態は、例えば、ハードウェア構成や、ハードウェア構成とソフトウェア構成との組み合わせによって実現してもよい。 Further, in the above embodiment, the case where the processing according to the embodiment is realized by the software configuration by using the computer by executing the program has been described, but the present invention is not limited to this. The embodiment may be realized by, for example, a hardware configuration or a combination of a hardware configuration and a software configuration.

1 流入量格納部
2 流出量格納部
3 移動履歴格納部
4 操作部
5 検索部
6 ユーザクラスタリング部
7 クラスタリング部
8 割合格納部
9 人流量モデル学習部
10 パラメータ推定部
11 遷移確率パラメータ格納部
12 移動人数格納部
13 予測人流量算出部
14 出力部
30 出力画面
31 検索内容表示部
32 推移表示部
33 人流グラフ表示部
34 流入量表示部
90 人流量予測装置
1 Inflow amount storage unit 2 Outflow amount storage unit 3 Movement history storage unit 4 Operation unit 5 Search unit 6 User clustering unit 7 Clustering unit 8 Percentage storage unit 9 Person flow rate model learning unit 10 Parameter estimation unit 11 Transition probability parameter storage unit 12 Movement Number of people storage unit 13 Predicted person flow rate calculation unit 14 Output unit 30 Output screen 31 Search content display unit 32 Transition display unit 33 Person flow graph display unit 34 Inflow amount display unit 90 Person flow rate prediction device

Claims (5)

複数のユーザについて観測した、観測点のペア間での移動毎に、出発観測点、出発時刻、到着観測点、及び到着時刻が対応付けられた移動履歴データから得られる特徴量に基づいて、前記複数のユーザを複数種類のクラスタに分類し、各クラスタに分類された各ユーザの移動履歴データを用いて、各クラスタについて各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合を各々算出するクラスタリング部と、
前記観測点の各々における各時刻の人の流出量からなる集合データ、前記観測点の各々における各時刻の人の流入量からなる集合データ、前記移動履歴データ及び前記複数のユーザの分類結果からクラスタ毎に得られる、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す観測人数データ、並びに、前記クラスタリング部により各クラスタについて算出された各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合に基づいて、クラスタ毎に、前記流出量の集合データ、前記流入量の集合データ、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ人が移動する遷移確率、及び前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す潜在変数を用いて表される目的関数を最適化するように、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定するパラメータ推定部と、
予測の対象とする対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻の入力を受け付ける検索部と、
前記検索部により入力を受け付けた対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻に対して、前記パラメータ推定部により推定された、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ移動する前記遷移確率のパラメータと、前記パラメータ推定部により推定された、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ向かって移動した移動人数を表す前記潜在変数と、前記対象クラスタにおける前記対象観測点からの人の流出量の割合と、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点からの人の流出量とに基づいて、前記対象クラスタについての前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量を算出する予測人流量算出部と、
を備えた人流量予測装置。
Based on the feature quantity obtained from the movement history data associated with the departure observation point, the departure time, the arrival observation point, and the arrival time for each movement between the observation point pairs observed for a plurality of users. Multiple users are classified into multiple types of clusters, and the movement history data of each user classified into each cluster is used to determine the ratio of human outflow and inflow at each time of each observation point for each cluster. The clustering part to calculate each and
Cluster data from the set data consisting of the outflow of people at each time at each of the observation points, the set data consisting of the inflow of people at each time at each of the observation points, the movement history data, and the classification results of the plurality of users. Observed number data representing the number of people moving from one to the other at each time for each of the pair of observation points obtained for each, and each of the observation points calculated for each cluster by the clustering unit. Based on the ratio of the outflow of people and the ratio of the inflow at the time, for each cluster, one person to the other for each of the set data of the outflow amount, the set data of the inflow amount, and the pair of the observation points. The transition probability so as to optimize the objective function represented by the moving transition probability and the latent variable representing the number of people moving from one to the other for each of the pairs of observation points. And the parameter estimation unit that estimates the latent variable
A search unit that accepts input of the target observation point, target cluster, and predicted time to be predicted,
The transition probability of moving from an observation point other than the target observation point to the target observation point estimated by the parameter estimation unit with respect to the target observation point, the target cluster, and the predicted time for which input is received by the search unit. And the latent variable representing the number of people who have moved from an observation point other than the target observation point to the target observation point at a time before the predicted time estimated by the parameter estimation unit. The target cluster is based on the ratio of the outflow of people from the target observation point in the target cluster and the outflow of people from observation points other than the target observation point at a time before the predicted time. And the predictor flow rate calculation unit that calculates the predicted inflow of the target observation point at the predicted time of
A human flow rate predictor equipped with.
前記パラメータ推定部は、前記遷移確率のパラメータを固定して前記潜在変数を算出するステップと、前記潜在変数を固定して前記遷移確率のパラメータを算出するステップとを繰り返すことにより、前記目的関数を最適化する、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定することをクラスタ毎に行う請求項1に記載の人流量予測装置。 The parameter estimation unit performs the objective function by repeating a step of fixing the parameter of the transition probability and calculating the latent variable and a step of fixing the latent variable and calculating the parameter of the transition probability. The person flow rate predictor according to claim 1, wherein the parameters of the transition probability and the latent variables to be optimized are estimated for each cluster. 前記予測人流量算出部は、前記対象クラスタについて、前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量に基づいて、前記予測時刻における、前記対象観測点の予測流出量を計算し、前記対象観測点の各時刻の人の流入量、各時刻の人の流出量、前記予測流入量、及び前記予測流出量に基づいて、前記対象観測点における人口の推移を算出する請求項1又は2に記載の人流量予測装置。 The predictor flow rate calculation unit calculates the predicted outflow amount of the target observation point at the predicted time based on the predicted inflow amount of the target observation point at the predicted time for the target cluster, and calculates the predicted outflow amount of the target observation point at the predicted time. The invention according to claim 1 or 2, wherein the transition of the population at the target observation point is calculated based on the inflow amount of people at each time, the outflow amount of people at each time, the predicted inflow amount, and the predicted outflow amount. Human flow forecaster. クラスタリング部が、複数のユーザについて観測した、観測点のペア間での移動毎に、出発観測点、出発時刻、到着観測点、及び到着時刻が対応付けられた移動履歴データから得られる特徴量に基づいて、前記複数のユーザを複数種類のクラスタに分類し、各クラスタに分類された各ユーザの移動履歴データを用いて、各クラスタについて各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合を各々算出するステップと、
パラメータ推定部が、前記観測点の各々における各時刻の人の流出量からなる集合データ、前記観測点の各々における各時刻の人の流入量からなる集合データ、前記移動履歴データ及び前記複数のユーザの分類結果からクラスタ毎に得られる、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す観測人数データ、並びに、前記クラスタリング部により各クラスタについて算出された各観測点の各時刻における人の流出量の割合及び流入量の割合に基づいて、クラスタ毎に、前記流出量の集合データ、前記流入量の集合データ、前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ人が移動する遷移確率、及び前記観測点のペアの各々についての一方から他方へ向かって移動した各時刻の移動人数を表す潜在変数を用いて表される目的関数を最適化するように、前記遷移確率のパラメータ及び前記潜在変数を推定するステップと、
検索部が、予測の対象とする対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻の入力を受け付けるステップと、
予測人流量算出部が、前記検索部により入力を受け付けた対象観測点、対象クラスタ、及び予測時刻に対して、前記パラメータ推定部により推定された、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ移動する前記遷移確率のパラメータと、前記パラメータ推定部により推定された、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点から前記対象観測点へ向かって移動した移動人数を表す前記潜在変数と、前記対象クラスタにおける前記対象観測点からの人の流出量の割合と、前記予測時刻より前の時刻についての、前記対象観測点以外の観測点からの人の流出量とに基づいて、前記対象クラスタについての前記予測時刻における前記対象観測点の予測流入量を算出するステップと、
を含む人流量予測方法。
For each movement between pairs of observation points observed by the clustering unit for multiple users, the feature quantity obtained from the movement history data associated with the departure observation point, departure time, arrival observation point, and arrival time Based on this, the plurality of users are classified into a plurality of types of clusters, and using the movement history data of each user classified into each cluster, the ratio of the outflow amount and the inflow of people at each observation point at each time for each cluster. Steps to calculate each quantity ratio and
The parameter estimation unit uses a set data consisting of the outflow amount of people at each time at each of the observation points, a set data consisting of an inflow amount of people at each time at each of the observation points, the movement history data, and the plurality of users. The number of observed people data representing the number of people moving from one to the other at each time for each of the pair of observation points obtained for each cluster from the classification result of the above, and calculated for each cluster by the clustering unit. One of the set data of the outflow amount, the set data of the inflow amount, and each of the pair of the observation points for each cluster based on the ratio of the outflow amount of the person and the ratio of the inflow amount at each time of each observation point. To optimize the objective function expressed using the transition probability of a person moving from one to the other and the latent variable representing the number of people moving from one to the other at each time for each of the pairs of observation points. In addition, the step of estimating the transition probability parameter and the latent variable,
The step in which the search unit accepts the input of the target observation point, the target cluster, and the predicted time to be predicted,
The target observation point, the target cluster, and the predicted time received by the predictor flow calculation unit from the target observation point other than the target observation point estimated by the parameter estimation unit. The number of people who have moved from an observation point other than the target observation point to the target observation point for the parameter of the transition probability to move to the point and the time before the predicted time estimated by the parameter estimation unit. The latent variable representing the above, the ratio of the outflow of people from the target observation point in the target cluster, and the outflow of people from observation points other than the target observation point at a time before the predicted time. Based on the step of calculating the predicted inflow amount of the target observation point at the predicted time for the target cluster, and
Person flow rate prediction method including.
コンピュータを、請求項1〜3のいずれか1項に記載の人流量予測装置が備える各部として機能させるためのプログラム。 A program for causing a computer to function as each part included in the human flow rate predictor according to any one of claims 1 to 3.
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