JP2017010307A - Measuring device, measuring system, measuring result collection method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測定装置、測定システム、測定結果収集方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a measurement apparatus, a measurement system, a measurement result collection method, and a program.
近年、農業分野において、作物の育成のために測定装置を使って土壌や空気、温度などの作物の育成状況に係わる自然界の情報を集めることで、より効率的に営農活動を行おうという動きがある。例えばグリーンハウス内の空気中に含有される二酸化炭素量を、測定装置を用いて測定し、必要に応じて二酸化炭素を追加するというような場面が考えられる。このような特に農業分野に役立つ自然界の情報を、測定装置を用いて収集する行為のことを「農業向けセンシング」と呼ぶ。 In recent years, in the field of agriculture, there has been a movement to conduct more efficient farming activities by collecting information on the natural world related to the cultivation status of crops such as soil, air, and temperature using a measuring device for growing crops. is there. For example, it is conceivable that the amount of carbon dioxide contained in the air in the green house is measured using a measuring device, and carbon dioxide is added as necessary. Such an act of collecting information in the natural world that is particularly useful in the agricultural field using a measuring device is called “sensing for agriculture”.
農業向けセンシングにより、最終的に利益を享受するのは営農者である。しかし農業向けセンシングにより収集された情報は、それ単体では単なる数値の羅列であり、そのまま営農者が活用することは非常に難しい。従ってこれらの情報を処理するための装置を作製・運用し、農業ICTサービスという形で営農者に提供するサービス事業者も存在する。またセンシングされた情報を元に作物の出来高を予測し、それを取引市場などに農作物の価格決定の際に考慮する情報として提供する事業者も存在する。このように農業向けセンシングによって収集された情報を仲介・間接的に活用する利用者は営農者以外にも幅広く存在する。従って需要についても多岐に渡る。 Farmers ultimately benefit from sensing for agriculture. However, the information collected by sensing for agriculture is simply a list of numerical values, and it is very difficult for farmers to use as it is. Accordingly, there are service providers that produce and operate devices for processing these information and provide them to farmers in the form of agricultural ICT services. There are also businesses that predict crop yields based on sensed information and provide them as information to be considered when determining the price of crops in a trading market. In this way, there are a wide range of users other than farmers who mediate and indirectly use information collected by sensing for agriculture. Therefore, the demand also varies widely.
農業向けセンシングに対する需要は、情報の新鮮さ、つまり情報が測定されてから最終的に営農者に渡るまでかかる時間に注目して、即応性と正確性による現状把握と、蓄積と分析による知見の獲得、の二つに大別できる。まず即応と正確性による現状把握であるが、例えば、現在の室温を常に測定して、室温の急上昇に対する警報を営農者に伝達するというサービスを実現するニーズがある。そのため測定装置は現状を出来るだけ早く利用者に伝える必要がある。また緊急事態における重要な判断に用いられるため、正確性を求められる場合も多い。しかし現状では重要な判断を行うためには情報量が少ない場合も多い。また、蓄積と分析による知見の獲得であるが、例えば、蓄積された過去の気温情報を元に気温の動向を観察し、収穫量予測などの知見を得るというニーズがある。このニーズにおいては全体としての傾向を観察するため、個別の情報の正確性・収集情報の網羅性はそれほど重要ではない。また即時性は求められない。この場合、過去の情報が多いほど、情報の粒度が細かいほど分析が容易になるため、情報量が大きくなる傾向がある。 Demand for sensing for agriculture focuses on the freshness of information, that is, the time it takes for the farmer to finally reach the farmer. It can be divided into two categories: acquisition. First, there is a need to realize a service that constantly measures the current room temperature and communicates a warning to a farmer about a sudden rise in room temperature. Therefore, the measuring device needs to inform the user as soon as possible about the current situation. Also, it is often used for important decisions in emergency situations, so accuracy is often required. However, at present, the amount of information is often small in order to make an important decision. Furthermore, there is a need to acquire knowledge such as yield prediction by observing the trend of temperature based on accumulated past temperature information, for example, to acquire knowledge by accumulation and analysis. In order to observe the overall trend in this need, the accuracy of individual information and the comprehensiveness of collected information are not so important. Immediacy is not required. In this case, the more information in the past, the easier the analysis becomes as the granularity of the information becomes finer, and the amount of information tends to increase.
これらのニーズを満たすための情報は、元々は同じ測定装置で測定されている。従って各々のニーズを満たすための情報の違いは、情報の伝達手段や処理過程で生まれると言える。極端な例で言えば、ある都市の気温について着目した時に、現在の気温を知りたければ、オンラインで接続された測定装置の値をWebページで確認するという手段が考えられる。一方で、通年の気温の推移を知りたければ、気象庁などの機関が提供する気象年鑑のうち、CD等の記憶媒体で発行されているものを購入すればよい。このように、伝達手段や処理過程の構造は情報の特性に大きな影響を与え、目的とするサービスの実現可否を決定づける。 Information to meet these needs is originally measured by the same measuring device. Therefore, it can be said that the difference in information to satisfy each need arises in the information transmission means and the processing process. In an extreme example, if you want to know the current temperature when you focus on the temperature in a certain city, you can check the value of the measurement device connected online on the Web page. On the other hand, if you want to know the change in temperature throughout the year, you can purchase a weather yearbook provided by an organization such as the Japan Meteorological Agency, which is issued on a storage medium such as a CD. As described above, the structure of the transmission means and the processing process has a great influence on the characteristics of information, and determines whether or not the target service can be realized.
注意すべき点は、元となる測定装置からの観測結果はその過程において最高の正確性と粒度を持つという事である。この情報だけを使う限りにおいて、伝達や処理過程で情報の正確性と粒度が上がることはない。いわゆる補正や校正は、以前の観測結果から得られた知見という「外部情報」を利用して行われている。つまり以前の情報という情報を追加することで測定された情報の情報量をかさ上げしている。 It should be noted that the observations from the original measuring device have the highest accuracy and granularity in the process. As long as only this information is used, the accuracy and granularity of the information will not increase during transmission or processing. So-called corrections and calibrations are carried out using “external information” that is knowledge obtained from previous observations. In other words, the information amount of the measured information is increased by adding information called previous information.
また別な観点から考えると、情報活用のための下準備に対するニーズに基づいた分類が考えられる。たとえば統一・整形された形式の情報に対するニーズである。コンピュータ処理によるサービス実行の際に、コンピュータが処理できる形式で情報を収集するのが望ましい。コンピュータによる情報の監視・自動解析の際には、同一のモジュールで反復的に情報を読み込む場合が多いため、情報の形式が統一されていることが必要である。また完全に統一されていなくても、コンピュータで整形できる範囲に元の情報が収まっている必要がある。また、情報を閲覧しようとするユーザのインターフェイスに対するニーズがある。人間による情報分析のため、より簡便な情報の整形と提示に対するニーズ(特に視覚化に関するニーズ)がある。現在、収集された情報からビジネス分野固有の知見を得るために、情報を元に人間がそれを考察するというシーンが多々ある。この場合、情報を閲覧しようとするユーザに対して観測結果がそのまま提示されることは稀である。多くの場合、例えばグラフによる視覚化、表による全体の集約、平均値など特性を示す値の抽出といった形で情報が提示される。これらの提示方法がより洗練されることで、ユーザはより簡便に、より有効な知見を得ることができる。 From another point of view, classification can be based on the need for preparation for information utilization. For example, there is a need for information in a unified and formatted format. When executing a service by computer processing, it is desirable to collect information in a format that can be processed by the computer. When monitoring and automatic analysis of information by a computer, information is often read repeatedly with the same module, so the format of the information needs to be unified. Even if it is not completely unified, the original information must be within the range that can be shaped by a computer. There is also a need for an interface for users who want to view information. There is a need (particularly a need for visualization) for simpler information shaping and presentation for human information analysis. At present, there are many scenes where human beings consider information based on information in order to obtain knowledge specific to the business field from the collected information. In this case, the observation result is rarely presented as it is to the user who wants to browse the information. In many cases, information is presented in the form of, for example, visualization by graphs, total aggregation by tables, and extraction of values indicating characteristics such as average values. By refining these presentation methods, the user can obtain more effective knowledge more easily.
農業向けセンシングに対するニーズやサービスの具体例をいくつか挙げる。一つにはグリーンハウス内部の温度急上昇警報メールサービスである。温度が上昇すると半日程度で作物が葉焼けして駄目になってしまう。これを防ぐため、営農者に対して温度上昇の警報をメールで通知し、営農者による事態の改善を促すというサービス形態である。次に圃場の日照量積算値を知りたいというニーズである。作物の生育の度合は太陽に当たった時間と関係があることが分かっている。従って、ある地点の日照量の積算値を知ることで、作物の完成に必要な残りの日照量を求められる。この情報と過去の通年観測結果を組み合わせ、作物出来高の予測を行うというニーズである。また灌水制御のための湿度測定というニーズもある。自動で灌水を行うための設備は、コンピュータを用いて遠隔操作する。そのために、機器起動のトリガーとなる湿度情報を遠隔地で知りたいというニーズが生まれる。 Here are some examples of needs and services for agricultural sensing. One is an email service that alerts the temperature inside the greenhouse. When the temperature rises, the crops burnt down in about half a day and become useless. In order to prevent this, it is a service form in which the farmer is notified of a temperature rise warning by e-mail and encourages the farmer to improve the situation. Next, there is a need to know the integrated amount of sunlight in the field. It is known that the degree of crop growth is related to the time of sun exposure. Therefore, knowing the integrated value of the amount of sunlight at a certain point, the remaining amount of sunlight necessary for the completion of the crop can be obtained. There is a need to combine this information with past year-round observations to predict crop yield. There is also a need for humidity measurement for irrigation control. Equipment for automatic irrigation is remotely controlled using a computer. This creates a need for remote information on humidity information that triggers device activation.
さて、農業向けセンシングを実施するに当たり、いくつかの本質的な課題がある。まず情報送信のために回線を利用する場合の通信コストの負担回避である。特に測定装置から無線通信で情報通信をする際の送信電力抑制である。次に通信路や処理過程に由来する情報への異常値・不正値の混入への対処である。また情報蓄積量の限界の回避である。特に測定装置側でのバッファリング情報量という問題もある。そしてユーザに対する情報の提示方法の改善についても改善の余地がある。 Now, there are some essential issues in implementing sensing for agriculture. First, communication costs are avoided when a line is used for information transmission. In particular, transmission power is suppressed when information communication is performed by wireless communication from a measuring device. Next, it is a countermeasure for mixing abnormal values and illegal values into information derived from the communication path and processing. It also avoids the limit of the amount of information stored. In particular, there is a problem of the amount of buffering information on the measuring device side. There is also room for improvement in improving the method of presenting information to the user.
通信コストの負担回避については、農業向けセンシングは観測対象となる圃場が屋外に広範囲に広がっている場合がほとんどである。従って携帯電話通信を利用していることが多い。通信網の利用コストが通信量に関する従量課金の場合、通信コスト削減のためには観測結果を間引きして情報の間隔を広げ、送信情報量を減らすなどの処置をとる。一方で情報量を減らすことで情報の正確性が失われることになる。そのため、この場合はサービスを維持できる範囲で通信コストを削減する策が必要である。
この問題に対し、例えば、特許文献1には、太陽光発電システムに設けられた運転データや気象データを送信するデータ送信装置において、それらの送信データに重要度を示す情報を付与し、重要度が高いデータを優先的に送信するデータ送信装置について記載されている。
As for avoidance of communication cost burden, most of the sensings for agriculture have a wide range of fields to be observed outdoors. Therefore, mobile phone communication is often used. When the usage cost of the communication network is a pay-per-use charge related to the communication amount, measures such as reducing the amount of transmission information by thinning the observation results by thinning the observation results to reduce the communication cost. On the other hand, the accuracy of information is lost by reducing the amount of information. Therefore, in this case, it is necessary to take measures to reduce the communication cost as long as the service can be maintained.
For this problem, for example, in
送信電力抑制についても、同様の理由から農業用測定装置は太陽電池による給電を行っている場合がある。太陽電池は、周囲の情報の測定や内部のコンピュータを動作させるためには十分な電力を供給する。しかし無線通信はコンピュータ動作と比較すると大量の電力を必要とする。特に、屋外で長距離・広範囲な場所で利用する場合に、電波の利得を十分に得るために消費電力が拡大することが多い。
この問題に対し、例えば、特許文献2には、農場などに設けられた多数のセンサのうち、所定の範囲内に設けられた複数のセンサの測定値を比較し、それらの測定値が同一とみなせる場合には、その範囲内における代表センサを選択し、他のセンサを停止させることで省電力効果を得ることができるデータ収集制御方法が記載されている。
Regarding the transmission power suppression, there are cases where the agricultural measurement apparatus is powered by solar cells for the same reason. Solar cells supply enough power to measure ambient information and to operate an internal computer. However, wireless communication requires a large amount of power compared to computer operation. In particular, when used outdoors over a long distance and in a wide area, power consumption often increases in order to obtain a sufficient gain of radio waves.
To deal with this problem, for example, in
情報への不正値・異常値の混入については幾つかの要因が存在する。まずは測定装置の周囲環境の異常である。例えばこれは、農作業のために測定装置が一時的に人の影で隠れて、日照量がその短時間だけ激減してしまうという状態である。これは確かに正確な周囲環境の情報であるが、農業のために有用な情報ではない。次に考えられる要因は、測定装置の測定端子の異常である。測定装置の測定端子は、測定端子の先端にある電子的な構造物の抵抗値・電気容量などのアナログ値の変化を、直接測定装置のアナログデジタル変換回路でコンピュータが扱える数値にしている場合が多い。この場合、測定端子の断線や回路のループ部分が一種のアンテナとして動作してしまうことによる電気的なノイズの混入により、瞬間的に値が変化をしてしまう場合がある。このような情報は大抵、俊急な変化を伴う。これらの情報は農業用途とは全く無関係である。 There are several factors regarding the mixing of illegal values and abnormal values into information. First, there is an abnormality in the surrounding environment of the measuring device. For example, this is a state in which the measuring device is temporarily hidden by a person's shadow for farm work, and the amount of sunlight is drastically reduced for that short time. This is certainly accurate ambient information, but not useful for agriculture. The next possible factor is an abnormality in the measurement terminal of the measurement device. The measurement device's measurement terminal may be set to a value that can be handled by a computer directly in the analog-to-digital conversion circuit of the measurement device, with respect to changes in analog values such as resistance and capacitance of the electronic structure at the tip of the measurement device Many. In this case, the value may change instantaneously due to electrical noise mixed due to disconnection of the measurement terminal or the loop portion of the circuit operating as a kind of antenna. Such information is often accompanied by rapid changes. This information is completely unrelated to agricultural use.
さらに別な要因として、測定装置本体の異常が考えられる。例えば測定装置の電源が一時的に喪失する事態である。これには測定装置が太陽電池などで駆動している際に、太陽電池に落ち葉がかかってしまう等の状況が考えられる。この場合は情報がある時点から突然欠落し、また状況が回復したら何事もなかったかのように情報を送信される。環境の変化は確かに測定装置の置かれた状況の変化ではあるが、このような環境の変化を検出することは目的ではない。また別な要因として電波状況の悪化による情報送信の一時中断がある。これは特に情報送受信を無線に頼っている測定装置に起きうる事態である。電波状況の悪化の要因は多岐に渡り、単純な電波到達性の変化の他に、通信先である移動体通信局への収容端末の超過による通信局の性能低下などが考えられる。
この問題に対する処置には、一般的に閾値による測定値の取捨選択や、ローパスフィルタなどのフィードバック回路による特異点の除去などがある。
Another factor may be an abnormality of the measuring device main body. For example, the power supply of the measuring device is temporarily lost. This can be a situation in which, when the measuring device is driven by a solar cell or the like, a fallen leaf is applied to the solar cell. In this case, the information is suddenly lost from a certain point, and when the situation recovers, the information is transmitted as if nothing happened. Although the change in the environment is certainly a change in the situation where the measuring device is placed, it is not the purpose to detect such a change in the environment. Another factor is temporary suspension of information transmission due to deterioration of radio wave conditions. This is a situation that can occur particularly in measuring devices that rely on radio for information transmission and reception. There are various causes of the deterioration of radio wave conditions, and in addition to simple changes in radio wave reachability, it is conceivable that the performance of communication stations deteriorates due to excess of terminals accommodated in mobile communication stations as communication destinations.
In general, measures for this problem include selection of measured values based on threshold values and removal of singularities by a feedback circuit such as a low-pass filter.
測定装置側における情報蓄積量の問題については、先に挙げたアナログからデジタルに値を変換するという近年の測定装置の特性から、測定装置側では最低限、1回分のデジタル情報がバッファリングされることになる。実際には無線送信の通信を効率化するために、これを複数個バッファリングして送信する。情報の送信には、例えば通信セッション構築のための予備通信が必要になる。このような予備通信はオーバーヘッドとして1回毎の通信量を増加させる。通信情報が微量である場合、このオーバーヘッドによる通信量増加が無視できない値となる。従って大抵の測定装置では、サービスに影響がない範囲で、なるべく多くの情報をバッファリングして、一度にそれらの情報を送信する。当然このためには多くの情報を一時的に蓄積するためのメモリが必要である。メモリの増加は測定装置の製造コストの増加につながる。メモリ駆動のために電源が必要な構成の場合には、次の送信が成功するまでメモリの内容を維持しなければならないし、その間にも次々と入力されてくる情報を蓄積し続けなければならない。先に挙げた電波状況の悪化などによる通信路の遮断など、復旧の見込みが測定装置側で立たないような事態の場合、測定装置は自身が保持できる最大容量まで情報を蓄積したのち、それらのどれかを破棄しなければならないため、情報の損失が生じる。この問題に対しては、不可逆圧縮による情報量そのものの削減というアプローチが主流である。例えば、不可逆圧縮のパターンをいくつか用意し、情報の特性に合ったものを適用するという方法がしばしば用いられる。 Regarding the problem of the amount of information stored on the measuring device side, at least one piece of digital information is buffered on the measuring device side because of the recent characteristics of measuring devices that convert values from analog to digital. It will be. Actually, in order to improve the efficiency of wireless transmission, a plurality of these are buffered and transmitted. For the transmission of information, for example, preliminary communication for establishing a communication session is required. Such spare communication increases the amount of communication per time as overhead. When the amount of communication information is very small, an increase in communication amount due to this overhead is a value that cannot be ignored. Therefore, in most measuring apparatuses, as much information as possible is buffered within a range that does not affect the service, and the information is transmitted at a time. Naturally, this requires a memory for temporarily storing a large amount of information. An increase in memory leads to an increase in manufacturing cost of the measuring device. In the case of a configuration that requires power to drive the memory, the contents of the memory must be maintained until the next transmission is successful, and information that is input one after another must be accumulated during that time. . In cases where the measurement device is unlikely to be restored, such as when the communication path is interrupted due to the deterioration of the radio wave conditions mentioned above, the measurement device accumulates information up to the maximum capacity it can hold, and then Because one has to be destroyed, information loss occurs. The mainstream approach to this problem is to reduce the amount of information itself by lossy compression. For example, a method is often used in which several irreversible compression patterns are prepared and a pattern suitable for information characteristics is applied.
ユーザに対する情報の提示方法については、情報から何らかの知見を得る方法は多岐に渡る。まず、第一に代表値を見つけるという方法である。これについては統計学など体系的な学問がある。一方近年では情報をそのままグラフやビットマップに可視化して提示することで、ユーザによる情報から知見の獲得を支援する方法がある。後者に関しては、特にグラフをディスプレイ装置などに表示して用いられることが多い。グラフの形状に関しては一長一短があり、目的に応じて使い分けられている。農業分野の自然環境情報の表示によく使われているグラフは折れ線グラフであり、これは自然環境が連続で推移するという特徴に合致する。ユーザに対する情報の提示方法は多数提案されており、時系列情報においても例えば折れ線グラフや、ろうそくチャートなどが考案されている。また近年のコンピュータの発達により対話的なインターフェイスも多数考案されている。 Regarding the method of presenting information to the user, there are various methods for obtaining some knowledge from the information. First, a method of finding a representative value. There are systematic studies such as statistics. On the other hand, in recent years, there is a method for assisting a user in acquiring knowledge from information by visualizing and presenting information as it is in a graph or bitmap. In particular, the latter is often used by displaying a graph on a display device or the like. There are advantages and disadvantages regarding the shape of the graph, and they are used according to the purpose. A graph often used for displaying natural environment information in the agricultural field is a line graph, which matches the feature that the natural environment continuously changes. Many methods of presenting information to the user have been proposed, and for example, a line graph or a candle chart has been devised for time series information. Many interactive interfaces have also been devised due to the recent development of computers.
また、上述のような課題の他にも以下のような課題が存在する。例えば農業という分野における圃場監視という業務において、測定装置は屋外の圃場に設置され、容易に故障ないしは破壊される可能性がある。そのため測定装置の価格はできるだけ抑制される必要がある。測定装置の価格抑制のための有効な方法は測定装置を構成する部材の価格を下げることである。例えば観測結果を中央制御装置に情報送信する前に一時的に観測結果を記録する記録部品の数量を減らすことである。また例えば測定装置に設けられた独立電源の容量や電気特性などの品質を下げることで独立電源の価格を抑制することができる。しかしながら、これらの方法を選択すると、測定装置がより頻繁に観測結果を中央制御装置に送信する必要が生じるという課題がある。
また別な課題として観測結果の高精細化が難しいという点が挙げられる。遠隔型自然情報測定装置群において測定装置と中央制御装置を接続する情報伝送路は、第三者により有料で提供されることも多い。そのような情報伝送路には、例えば、携帯電話事業者による携帯電話通信網がある。大抵の場合、情報送信の対価は送信した情報の量で決定される。観測結果を高精細にするということは、より短い時間間隔で観測をすることで実現される。その結果、観測結果の記録量は増えることになる。結果、増加した観測結果を送信するためには、より多い情報送信の対価が必要となる。これらの課題への対策としては、ハフマン符号などによる情報圧縮技術を用いた記録量削減がある。しかしながらこれらの圧縮においても観測結果の構造によっては期待した記録量削減効果が得られないことがある。
In addition to the problems described above, there are the following problems. For example, in the field of field monitoring in the field of agriculture, the measuring device is installed in an outdoor field and may easily break down or be destroyed. Therefore, the price of the measuring device needs to be suppressed as much as possible. An effective method for controlling the price of the measuring device is to reduce the price of the members constituting the measuring device. For example, the number of recording parts for temporarily recording observation results before the information is transmitted to the central control unit is reduced. Further, for example, the price of the independent power source can be reduced by reducing the quality of the capacity and electrical characteristics of the independent power source provided in the measuring apparatus. However, when these methods are selected, there is a problem that the measurement apparatus needs to transmit observation results to the central control apparatus more frequently.
Another issue is that it is difficult to improve the observation results. An information transmission path that connects the measuring device and the central control device in the remote natural information measuring device group is often provided by a third party for a fee. An example of such an information transmission path is a cellular phone communication network by a cellular phone operator. In most cases, the price for transmitting information is determined by the amount of information transmitted. High-definition observation results can be realized by observing at shorter time intervals. As a result, the amount of recorded observation results increases. As a result, in order to transmit the increased observation results, more information transmission is required. As measures against these problems, there is a reduction in recording amount using an information compression technique such as a Huffman code. However, even in such compression, the expected recording amount reduction effect may not be obtained depending on the structure of the observation result.
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる測定装置、測定システム、測定結果収集方法およびプログラムを提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a measurement apparatus, a measurement system, a measurement result collection method, and a program that can solve the above-described problems.
本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、センサが測定した観測結果を取得し、時系列の前記観測結果が示す点の集合に近似する曲線である近似曲線を表す情報を生成する近似曲線生成部と、前記近似曲線生成部が生成した近似曲線を表す情報を送信する通信部と、を備える測定装置である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, obtains observation results measured by a sensor, and generates information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the time-series observation results. And a communication unit that transmits information representing the approximate curve generated by the approximate curve generation unit.
また本発明は、1つまたは複数の上述した測定装置と、前記測定装置から受信した前記近似曲線を表す情報に基づいて近似曲線のグラフを生成する画像生成部、を備える中央制御装置と、を備える測定システムである。 The present invention also includes a central control device including one or a plurality of the above-described measurement devices and an image generation unit that generates a graph of an approximate curve based on information representing the approximate curve received from the measurement device. It is a measurement system provided.
また本発明は、センサが測定した観測結果を取得し、時系列の前記観測結果が示す点の集合に近似する曲線である近似曲線を表す情報を生成し、前記生成した近似曲線を表す情報を送信する測定結果収集方法である。 Further, the present invention acquires observation results measured by the sensor, generates information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the time-series observation results, and generates information representing the generated approximate curve. This is a method for collecting measurement results to be transmitted.
また本発明は、測定装置のコンピュータを、センサが測定した観測結果を取得し、時系列の前記観測結果が示す点の集合に近似する曲線である近似曲線を表す情報を生成する手段、前記生成した近似曲線を表す情報を送信する手段、として機能させるためのプログラムである。 According to another aspect of the present invention, the computer of the measuring device acquires the observation result measured by the sensor, and generates information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the observation result in time series, the generation It is a program for functioning as means for transmitting information representing the approximated curve.
本発明によれば、測定装置が送信する観測結果の通信量を抑制し、測定の高精細化にも対応することができる。特に情報通信の際の電文について、電文に含まれるデータの削減を行いつつ、一部の異常値に関しては正確で高精細な情報をユーザに提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the communication amount of the observation result which a measuring apparatus transmits can be suppressed, and it can respond also to high definition of a measurement. In particular, with regard to telegrams during information communication, accurate and high-definition information can be provided to the user regarding some abnormal values while reducing data included in the telegram.
<一実施形態>
以下、本発明の一実施形態による遠隔型自然情報測定システムを図1〜図53を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態による測定装置の最小構成を示す図である。
図1に示す通り、測定装置10は、近似曲線生成部104と、通信部107とを少なくとも備えている。
近似曲線生成部104は、時間経過とともにセンサが測定した観測結果を取得し、当該時系列の観測結果が示すグラフに近似する曲線を表す情報を生成する。
通信部107は、近似曲線生成部104が生成した曲線を表す情報を送信する。
<One Embodiment>
Hereinafter, a remote natural information measuring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a minimum configuration of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the measuring
The approximate
The
図2は、本発明の一実施形態による遠隔型自然情報測定システム1の概略ブロック図である。
図2が示すように自然情報測定システム1は、測定装置10と中央制御装置20とを含む。なお、図2では、1台の測定装置10しか記載されていないが、通常、中央制御装置20には、複数の測定装置10がネットワークを介して接続されている。
図2が示すように測定装置10は、センサ101と、センサ情報取得部102と、即時送信判定部103と、近似曲線生成部104と、指示情報解析部105と、異常値送信制御部106と、通信部107と、タイマ108と、記憶部109と、を備えている。
センサ101は、測定装置10の周囲の環境の情報を測定する1つまたは複数のセンサである。
センサ情報取得部102は、センサ101が測定した観測結果をセンサ101から取得し、デジタル値に変換する等の処理を行う。
即時送信判定部103は、センサ情報取得部102が取得した観測結果について、直ちに中央制御装置20へ送信する必要があるかどうかを判定する。
近似曲線生成部104は、センサ情報取得部102が取得した観測結果を取得して、時系列の観測結果が示すグラフ情報に近似する曲線を計算する。また、近似曲線生成部104は、観測結果に異常値が含まれる区間が存在する場合、その区間に含まれる異常値を包摂する曲線を計算する。
指示情報解析部105は、中央制御装置20が送信した指示情報を解析する。例えば、指示情報解析部105は、中央制御装置20が送信した指示情報を解析して異常値の送信を要求する情報を抽出する。
異常値送信制御部106は、指示情報解析部105が指示情報から異常値の送信要求を抽出した場合、その送信要求において指示された区間の異常値の真の観測結果を中央制御装置20へ送信するよう制御する。
通信部107は、中央制御装置20との情報の送受信を行う。例えば、指示情報解析部105は、通信部107を介して中央制御装置20から指示情報を取得する。また、異常値送信制御部106は、通信部107を介して中央制御装置20に異常値の真の観測結果を送信する。また、近似曲線生成部104は、通信部107を介して中央制御装置20に近似曲線を表す情報を送信する。また、即時送信判定部103は、通信部107を介して中央制御装置20に緊急を要する観測結果を送信する。
タイマ108は、時間を計時する。
記憶部109は、センサ情報取得部102が取得した観測結果、近似曲線生成部104が生成した近似曲線を表す情報、など様々な情報を記憶する。
FIG. 2 is a schematic block diagram of the remote natural
As shown in FIG. 2, the natural
As shown in FIG. 2, the measuring
The
The sensor
The immediate
The approximate
The instruction
When the instruction
The
The
The
図2が示すように中央制御装置20は、入力受付部201と、取得情報識別部202と、画像生成部203と、指示情報生成部204と、記憶部205と、通信部206と、を備えている。
入力受付部201は、ユーザからの指示情報の入力を受け付ける。
取得情報識別部202は、測定装置10が送信した情報を通信部206を介して取得し、例えば、それが観測結果であるか、近似曲線を表す情報であるか、異常値の真の観測結果であるかを識別し、識別した情報をその種類ごとに記憶部205に格納する。
画像生成部203は、ユーザが閲覧する様々な画像を生成し、中央制御装置20に接続されたディスプレイ装置に表示する。
指示情報生成部204は、入力受付部201がユーザから受け付けた指示操作に基づいて、測定装置10に対する指示情報を含む電文を生成する。
記憶部205は、測定装置10から受信した情報などを記憶する。
通信部206は、1つまたは複数の測定装置10との通信を行う。
以下、図面を用いて本実施形態のさらに詳細な構成や動作について説明する。
As shown in FIG. 2, the
The
The acquisition
The
The instruction
The
The
Hereinafter, a more detailed configuration and operation of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図3は、本発明の一実施形態による遠隔型自然情報測定システムを示す図である。
この図において、自然情報測定システム1は、測定装置10A〜10F、ネットワーク3、中央制御装置20を含んで構成される。測定装置10A〜10Fを総称して測定装置10と称する。
測定装置10は、近似曲線計算処理部品を内包した遠隔型の自然情報測定装置である。測定装置10は、農業における圃場に設置されている。複数の測定装置10は、ネットワーク3を介して中央制御装置20と接続されている。ネットワーク3は、例えば、携帯電話会社の提供する携帯電話網である。また、中央制御装置20とネットワーク3とは、無線通信やインターネットを介して接続されている。測定装置10は、センサが測定した観測結果を送信する装置である。測定装置10は、マイクロコンピュータと例えば電気抵抗やキャパシタを接続した測定端子とを備えている。中央制御装置20は汎用コンピュータを用いたサーバ端末装置である。中央制御装置20は、例えば遠隔地のデータセンターに格納されていてもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating a remote natural information measurement system according to an embodiment of the present invention.
In this figure, the natural
The measuring
図4は、本発明の一実施形態による遠隔型自然情報測定システムのブロック図である。
図4が示すように測定装置10は、少なくとも1つの測定端子11(11a、11b、11c)と、測定端子毎にインターフェイスPr12(12a、12b、12c)とを備えている。Pr12は、1組以上の電線や結線であり、測定装置10が備えるADコンバータに接続される。また、測定装置10は、インターフェイスSr31を介してネットワーク3に接続する。測定装置10は、測定した情報を中央制御装置20へ送信するために、例えばURL(Uniform Resource Locator)などで表現される中央制御装置20の識別子を保持している。中央制御装置20は、ネットワーク3とインターフェイスSw32で接続している。Sw32は、例えばデータセンターに敷設されている専用回線である。中央制御装置20は測定装置10より受信したデータをGUI(graphical user interface)でユーザに提供する。ユーザへの提供形態の一つはWebブラウザによるサイト上へのグラフ表示である。
FIG. 4 is a block diagram of a remote natural information measurement system according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the
図5は、本発明の一実施形態による測定装置の一例を示すブロック図である。
図5が示すように測定装置10は、測定端子11(11a、11b、11c)、インターフェイスPr12(12a、12b、12c)、AD_CONV部13(13a、13b、13c)、インターフェイスDi14(14a、14b、14c)、TIMING部15、インターフェイスTm151、CU部16(16a、16b、16c)、インターフェイスDo161(161a、161b、161c)、MESSAGE_AGGREGATOR部17、インターフェイスAm171a、RU部18、インターフェイスMc181、CP部19、インターフェイスCm191を備えている。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the measuring
また、測定装置10は、Pr12より入力された観測結果を定期的にSrDT31経由で中央制御装置20に送信する機能と、SrCM31経由で受信した中央制御装置20からの観測結果中の異常値の送信要求に応答して、観測結果中の異常値の真の値を送信する機能を有している。なお上述のSr31は、測定装置10への入力インターフェイスであるSrCM31aと、観測結果及び真の観測結果中の異常値を中央制御装置20へ送信するためのインターフェイスであるSrDT31bを備えている。
なお、インターフェイスPr12をPr12と表記する。他のインターフェイスDi14、Tm151、Do161、Am171a、Mc181、Cm191、SrCM31、SrCM31a、SrDT31bについても同様である。
In addition, the
The interface Pr12 is expressed as Pr12. The same applies to the other interfaces Di14, Tm151, Do161, Am171a, Mc181, Cm191, SrCM31, SrCM31a, and SrDT31b.
測定装置10の各部品について説明する。測定端子11、Pr12については図3を用いて説明したとおりである。
AD_CONV部13は、アナログ−デジタルコンバータである。AD_CONV部13は、測定端子11が出力する電気信号をPr12経由で取得し、観測結果として意味のある形式に変換する。例えば測定端子11が温度計として機能している電気抵抗である場合、AD_CONV部13は、取得した電気抵抗値を絶対温度に読み替える。AD_CONV部13は、ハードウェアとソフトウェアが混然一体となっている部品で、測定端子11側の信号を終端するPr12は物理的な装置、CU部16側へ信号を伝える際には、コンバータから情報を得るための電子機器としての側面を持つ。AD_CONV部13は、例えばワンチップのチップセットとして実装されており、そのチップセットのドライバが、測定装置10のマイクロコンピュータを動作させる組み込みOS(operating system)内部で動作して、OS上のソフトウェアに測定端子11からの観測結果を提供する。AD_CONV部13が実装されたチップセットを構成する集積回路は、多数の製品が提供されている。このような集積回路は、ビット列を出力するが、ビット列は最低限の情報しか含まれないため、これを有意な観測データとするためには、ビット列の情報を、観測結果へ読み替えたり、単位の変換を行ったり、また観測成功/失敗などの付加情報を付与したりすることが必要である。AD_CONV部13は、これらの処理も行う。
Di14は、AD_CONV部13からCU部16へのインターフェイスである。Di14は、OS上のソフトウェアが動作することによって実現される。
Each component of the measuring
The
Di 14 is an interface from the
TIMING部15は、タイマである。TIMING部15は、時間を計時し、定期的な情報の送信のための時刻情報をTm151経由でCU部16へ出力する。測定装置10がLinux(登録商標)等の高度なOSにより動作するマイコンボードで実現される場合、OSでは時間を取得する関数が提供することが多い。TIMING部15は、例えばこのような関数によって実現される。CU部16はこの時刻情報を元に観測結果を定期的に中央制御装置20へ送信する。Tm151は、TIMING部15とCU部16間のインターフェイスである。Tm151は、単なる時刻情報をCU16へ出力してもよいし、CU部16が動作する時刻に実行を指示する指示情報を出力してもよい。後述するようにCU部16は、送信タイミングを判断するため、Tm151は、現在時刻を常に出力するものとする。
The
CU部16は、AD_CONV部13が変換した観測結果を中央制御装置20に送信するよう制御する。CU部16は、まず観測結果のうち、直ちに送信すべき情報を選別して中央制御装置20への送信制御を行う。また、CU部16は、観測結果を一定期間、図示しない記憶部に一時的に蓄積した後、そこから近似曲線を生成する。また、CU部16は、最後に近似できなかった観測結果中の異常値を図示しない記憶部に蓄積して、中央制御装置20からの指示に応じてそれを送信するよう制御する。CU部16は、本実施形態の中心的な機能を有している。CU部16については、後に図7を用いてさらに詳しく説明する。CU部16は、Do161経由で観測結果をMESSAGE_AGGREGATOR部17へ出力する。Do161は、CU部16とMESSAGE_AGGREGATOR部17間のインターフェイスである。
The
MESSAGE_AGGREGATOR部17は、インターフェイスDo161経由で中央制御装置20に送信するための観測結果を取得し、それらをまとめて一組の送信用電文を生成する。これにより、測定端子11の種類毎に設けられた各CU部16が出力した複数の観測結果や、各測定端子11から出力された観測結果の時刻が重なった場合などの複数の観測結果を1つの電文にまとめることができるので効率よく情報を送信することができる。MESSAGE_AGGREGATOR部17は、インターフェイスAm171経由で生成した電文をRU部18に出力する。MESSAGE_AGGREGATOR部17は、各CU部16から送信すべき情報を取得し、一つの電文に集約する際、Do161経由で取得した情報に加え、測定装置10の識別子や測定端子11の種類を示す情報の追加や、集約された電文へ格納する情報の書式の統一、文字列の2進数信号化、電文送信の際に電文が規定された情報量に達しない場合に不足する情報量を予め定められた意味の無い値を付加して電文の情報量を規定された情報量に調整する処理、電文の圧縮、送信形式への変換などを行う。
The
RU部18は、ネットワーク3へのデータ送受信を行う部品である。RU部18は、電文を直接送受信するためのハードウェアと、それを動作させるためのドライバプログラムを含む。RU部18は、マイコンボードにPCI−eバスで接続された3G通信モジュールなどによって実現される。RU部18は、受信した情報をインターフェイスMc181経由でCP部19へ出力する。
The
CP部19は、RU部18が中央制御装置20から受信した情報を解釈して異常値送信要求情報を抽出する。CP部19は、異常値送信要求情報をインターフェイスCm191経由でCU部16に出力する。異常値送信要求情報とは、観測結果中の異常値について真の測定値の送信を要求する指示情報である。CP部19は、観測結果中の異常値の真の測定値の送信をCU部16に命じる。CP部19は、異常値送信要求を含む情報を取得してすぐにCU部16に対して命令を出力するのではなく、測定装置10の状態に応じて命令を出力するタイミングを決定する。例えば、CP19は、測定装置10が備える図示しない独立電源の残容量を監視し、電文を送信するのに十分な電力が残されていないと判定した場合には、独立電源の残容量が十分に回復するまで命令の出力を保留する。他の例としては、CP部19は、例えば図示しない独立電源として太陽電池が備えられている場合、その発電量が送信電力を賄えるか否か、電波状況は送信に適しているか否か、送信予定の電文の情報量は送信可能な大きさに収まっているか否か、図示しない独立電源の残電力量は送信処理後の測定装置の継続動作に十分であるか否か、図示しない記憶部の空き領域に余裕はあるか否か、などである。送信可能な条件を満たすと判定すると、CP部19は、該当する観測結果中の異常値の真の観測結果を持つCU部16に対して、観測結果中の異常値の真の測定値の送信を指示する。
The
図6は、本発明の一実施形態による測定装置の実装例を示す図である。
図6が示すように測定装置10は、一例としてFPGA(field-programmable gate array)30と3G通信モジュール31を備える。FPGA30と3G通信モジュール31は、PCI−eバス32で接続されている。また、3G通信モジュール31は、同軸ケーブル33を介してアンテナ34と接続されている。3G通信モジュール31は、アンテナ34を用いてネットワーク3と無線通信を行う。図4で説明したAD_CONV部13、Di14、TIMING部15、Tm151、CU部16、Do161、MESSAGE_AGGREGATOR部17、Am171a、CP部19、Cm191は、FPGA30が動作することによって実現される。また、CP19部、Mc181は、3G通信モジュール31によって実現される。
FIG. 6 is a diagram illustrating an implementation example of a measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 6, the
図7は、本発明の一実施形態による測定装置が備えるCU部のブロック図である。
図が示すようにCU部16は、SELECTOR部600、BUFFER部601、CREATE_MESSAGE部602、APF部603、APF_POOL部604、DET_LOG部605、DETAIL_SENDER部606、インターフェイスDd611、インターフェイスDi612、インターフェイスAs613、インターフェイスAp614、インターフェイスAs615、インターフェイスAp616、インターフェイスAs617の各部品を備えている。
なお、インターフェイスDd611をDd611と表記する。他のインターフェイスDd611、Di612、As613、Ap614、As615、Ap616、As617についても同様である。
FIG. 7 is a block diagram of a CU unit included in the measurement apparatus according to the embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the
The interface Dd611 is expressed as Dd611. The same applies to the other interfaces Dd611, Di612, As613, Ap614, As615, Ap616, As617.
SELECTOR部600は、Di14から観測結果を取得し、Tm151から取得した時刻情報及び予め定められた信号形状情報に基づいて、観測結果を直ちに中央制御装置に送信するか否かを決定する。送信すると決定した場合、SELECTOR部600は、インターフェイスDd611経由で、観測結果をCREATE_MESSAGE部602に出力する。予め定められた信号形状情報とは、温度の異常上昇などの、緊急を要する事態を識別するための信号の形を判別するための情報である。これは例えば値の閾値や変化率などで与えられ、図示しない記憶部に記録されている。Dd611経由でCREATE_MESSAGE部602に送られた観測結果は、直ちに中央制御装置20へ送信するための電文に変換されてインターフェイスDo161よりMESSAGE_AGGREGATOR部17に出力される。
The
BUFFER部601は、Di14から観測結果を取得してその情報を蓄積し、APF部603で実行される処理を待つ。APF部603が処理を実行している間はAPF部603が情報を受け取れないので、BUFFER部601は、観測結果の情報をバッファする。また、APF部603での処理が常に次の情報を中央制御装置20へ送信する予定時刻に間に合うとは限らないため、BUFFER部601は、その間、観測結果の情報をバッファする。例えば予定時刻の間隔が一定でない場合に、短い時刻間隔の区間でAPF部603の処理が間に合わなくとも、次の予定時間までに処理が完了して、処理結果である近似曲線を表す情報を送信できる可能性がある。BUFFER部601は、そのような場合に備えてDi14から取得した観測結果を一時的に蓄積する。
The
CREATE_MESSAGE部602は、CU部16から情報を出力する際に電文を整形し送信電文を生成する。送信電文作成の際に、もし同時に近似曲線を表す情報を送信できるようであればCREATE_MESSAGE部602は、近似曲線を表す情報をAPF_POOL部604から読み出して、近似曲線を表す情報も送信電文に含める。
The
APF部603は、時間経過に伴う観測結果から近似曲線を生成する。APF部603は、BUFFER部601が記憶する観測結果を一定区間分だけ読み出して、その観測結果を近似曲線に変換する。変換に成功した場合、APF部603は、近似曲線に対応する観測結果の情報をBUFFER部601から削除し、変換した近似曲線を表す情報をAPF_POOL部604に記録する。変換に失敗した場合、APF部603は、観測結果中の異常値として、変換に失敗した区間の観測結果をDET_LOG部605に記録し、一方変換に失敗した区間の観測結果の情報をBUFFER部601から削除する。
The
APF_POOL部604は、APF部603が生成した近似曲線を表す情報を記憶する。
DET_LOG部605は、近似曲線の変換に失敗した区間の観測結果(異常値)を記憶する。
DETAIL_SENDER部606は、Cm191経由で中央制御装置20からの異常値送信要求情報を取得して、中央制御装置20に観測結果中の異常値の真の測定値を送信するための準備を行う。DETAIL_SENDER部606は、As615経由でDET_LOG部605より観測結果中の異常値の真の測定値を読み出し、CREATE_MESSAGE部602に異常値の真の測定値の送信を指示する。
The
The
The
Dd611は、SELECTOR部600とCREATE_MESSAGE部602の間のインターフェイスである。Di612は、BUFFER部601、APF部603の間のインターフェイスである。As613は、APF部603とDET_LOG部605の間のインターフェイスである。Ap614は、APF部603とAPF_POOL部604の間のインターフェイスである。As615は、DET_LOG部605とDETAIL_SENDER部606の間のインターフェイスである。Ap616は、APF_POOL部604とCREATE_MESSAGE部602の間のインターフェイスである。As617は、DETAIL_SENDER部606とCREATE_MESSAGE部602の間のインターフェイスである。
なお、BUFFER部601、APF_POOL部604、DET_LOG部605は、コンピュータ用メモリや、ハードディスクなどで実現できる。
Dd611 is an interface between the
Note that the
図8は、本発明の一実施形態による中央制御装置の一例を示すブロック図である。
図が示すように中央制御装置20は、MESSAGE_RECOGNIZER部21、APF_POOL部22、DET_LOG部23、GG部24、COMMAND_GENERATOR部25、インターフェイスAp211、インターフェイスAs212、インターフェイスAp213、インターフェイスAs214、インターフェイスMc215、インターフェイスUi216の各部品を備えている。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a central control device according to an embodiment of the present invention.
As shown in the figure, the
測定装置10と同様の理由から、インターフェイスSw32はインターフェイスSwCM32a、インターフェイスSwDT32bを備えている。
なお、インターフェイスAp211をAp211と表記する。他のインターフェイスAs212、Ap213、As214、Mc215、Ui216、Sr32、SwCM32a、SwDT32bについても同様である。
中央制御装置20は、測定装置10から受信した近似曲線などの情報を蓄積してGUIで表示する。また、中央制御装置20は、GUI経由でユーザが指定した異常値の範囲について、その部分の真の観測結果を測定装置10から収集する。
For the same reason as the
The interface Ap211 is referred to as Ap211. The same applies to the other interfaces As212, Ap213, As214, Mc215, Ui216, Sr32, SwCM32a, and SwDT32b.
The
MESSAGE_RECOGNIZER部21は、SwDT32b経由で直ちに送信された観測結果と近似曲線及び異常値の真の測定値を取得する。MESSAGE_RECOGNIZER部21は、Ap211経由で近似曲線を表す情報をAPF_POOL部22に出力する。MESSAGE_RECOGNIZER部21は、As212経由で異常値の真の測定値をDET_LOG部23に出力する。
APF_POOL部22は、近似曲線を表す情報を記憶する。
DET_LOG部23は、APF部603が近似曲線の変換に失敗した区間の異常値の真の観測結果を記憶する。
The
The
The
GG部24は、APF_POOL部22が記憶する近似曲線を表す情報やDET_LOG部23が記憶する異常値の真の測定値を読み出して、これらの情報を用いてグラフ等を生成し、Ui216を介してGUIで表示する。当初、グラフには観測結果中の異常値の範囲だけが表示されている。ユーザは、GUI上で任意の範囲を指定する。するとGG部24はMc215経由でCOMMAND_GENERATOR部25に対して真の測定値の要求を行う。
COMMAND_GENERATOR部25は、GG部24を介してユーザにより指定された測定装置10に対して、SwCM32a経由で異常値の真の測定値の送信要求情報を送信する。測定装置10を指定する必要があるため、中央制御装置20は各測定装置10の識別子を記憶している。測定装置10の識別子は例えば、URLのリストなどである。
Ap211は、MESSAGE_RECOGNIZER部21とAPF_POOL部22の間のインターフェイスである。As212は、MESSAGE_RECOGNIZER部21とDET_LOG部23の間のインターフェイスである。Ap213は、APF_POOL部22とGG部24の間のインターフェイスである。As214は、DET_LOG部23とGG部24の間のインターフェイスである。Mc215は、GG部24とCOMMAND_GENERATOR部25の間のインターフェイスである。
The
The COMMAND_GENEATOR unit 25 transmits the transmission request information of the true measurement value of the abnormal value to the
次に本実施形態の自然情報測定システム1の動作説明を行う。上述のとおりCU部16は、本実施形態の中心的な機能を有している。以下でCU部16の動作を中心にさらに詳しく説明を行う。
CU部16は、2種類の異なるタイミングで始動する。1つ目のタイミングは、CU部16がDi14から収集された観測結果を取得した場合である。2つ目のタイミングは、CU部16がCm191から観測結果中の異常値の真の観測結果の送信要求情報を取得した場合である。Di14から情報を取得して始動する場合(1つ目のタイミング)は、CU部16は、即時観測結果(直ちに送信しなければならない観測結果)と、さらに現時点までに計算完了している未送信分の近似曲線をインターフェイスDo161から出力する。Cm191から情報を取得し始動する場合(2つ目のタイミング)、CU部16は、内部の記憶部(DET_LOG部605)に蓄積されている観測結果中の異常値の真の測定値のうち、指定された範囲の観測結果をDo161から出力する。
Next, the operation of the natural
The
本実施形態においては、測定装置10における自然情報の測定の間隔は、中央制御装置20に即時観測結果を送信する間隔よりも、非常に短いことを想定している。例えば、毎秒1回の観測結果を収集して1時間に1回、近似曲線に圧縮された観測結果を送信する。そのためAPF部603は、1つ目のタイミングで始動する度に、インターフェイスTm151から時刻情報を取得して、それらの観測結果または圧縮された観測結果を中央制御装置20に送信すべきか否か判断している。送信すべきでない観測結果または圧縮された観測結果の場合にはDo161からの電文送信を行わず、APF部603の内部の未送信の観測結果のために用意された記録部品(APF_POOL部604)に保管する。
また、APF部603は、所定の条件に合致した場合に、内部のBUFFER部601に格納されている未処理分の観測結果と未送信の圧縮済み観測結果と観測結果中の異常値の真の観測結果を削除する。そのような条件を一つ挙げると、近似曲線計算処理が時間的に不可能であった場合の観測結果の消去である。これは内部での近似曲線計算による観測結果の圧縮処理が、次の電文送信時点までに間に合わないという状況が連続で起きた場合に行われる。これにより、消去対象の観測結果に対しては近似曲線計算処理を行わず、改めて以降に収集された観測結果の近似曲線計算処理を試行する。この場合の処理について図9を用いて説明する。
In the present embodiment, it is assumed that the natural information measurement interval in the
In addition, when the
図9は、本発明の一実施形態による観測結果の間引き処理の説明を行う第一の図である。
図9は、近似曲線の計算に時間がかかり観測結果の取得タイミングに対して近似曲線の計算タイミングが遅れる場合の動作例を示している。時刻T1は、観測結果区間1において観測された観測結果を中央制御装置20へ送信するタイミングである。時刻T2は、観測結果区間2において観測された観測結果を中央制御装置20へ送信するタイミングである。時刻T3、T4、T5、T6、T7についても同様である。つまり、時刻T1〜T7において、CU部16は、観測結果だけではなく、その時点で送信できる近似曲線を表す情報があれば近似曲線を表す情報も共に出力する。なお、この図の例の場合、近似曲線の計算処理は、現在観測している区間より2つ前の区間において観測された観測結果を対象に処理を行うものとする。例えば、CU部16は、観測結果区間1の近似計算を、観測結果区間3の開始と同時に開始する。ここで観測結果区間1に対する近似曲線の計算が観測結果区間3以内に完了すれば、CU部16は、時刻T3に次の観測結果区間2に対する近似計算を開始することができる。また、CU部16は、観測結果区間1に対する近似曲線の計算結果を時刻T3にMESSAGE_AGGREGATOR部17へ出力し、RU部18などを介して観測結果と近似曲線を表す情報を中央制御装置20へ送信することができる。しかし、図示するように観測結果区間1に対する近似曲線の計算に要する時間(近似曲線計算区間1)が観測結果区間3より長くかかる場合、観測結果区間2に対する近似曲線の計算の開始は遅れることになる。また、観測結果区間1に対する近似曲線を表す情報を時刻T3に送信することもできなくなる。このような場合、CU部16は、BUFFER部601の情報を削除する。
FIG. 9 is a first diagram illustrating the thinning-out process of observation results according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows an operation example when the approximate curve calculation takes time and the approximate curve calculation timing is delayed with respect to the observation result acquisition timing. Time T1 is a timing at which the observation result observed in the
このように処理が遅れがちになる場合としては、例えば、測定装置10の情報処理能力の設計に問題があり、送信のタイミングを調整しても近似曲線計算処理が間に合わず、連続して送信タイミングの調整処理が必要となる場合がある。このような場合に対処するため、本実施形態では送信タイミング調整後の近似曲線計算処理の再開の前に、観測結果の間引きを行って全体としての計算量を減らす。この場合、BUFFER部601に格納されている観測結果は時間間隔を指標として均等に間引かれる。例えば、1秒間隔で観測結果が収集されており、その全観測結果が近似曲線計算処理の対象であった場合に計算処理が間に合わなかったとする。そのような場合に本実施形態では、例えば後は5秒間隔の観測結果のみを計算対象とするように間引きを行う。この間引きを高速で実行するためには、BUFFER部601がコンピュータ用のメモリで構成されている場合、観測結果をメモリ上に保存する際に連続したメモリ空間を利用するか、リングバッファを作製する。リングバッファの一例を図10に示す。
As a case where the processing tends to be delayed in this way, for example, there is a problem in the design of the information processing capability of the measuring
図10は、本発明の一実施形態による観測結果の間引き処理の説明を行う第二の図である。
図10は、本実施形態で用いる特殊な形状のリングバッファの一例を示している。
図10の例の場合、12個のリングバッファ領域B1〜B12が記憶領域に設けられている。各リングバッファ領域B1〜B12には、通常のリング形式のポインタの他に、間引き時に使う系列用のポインタを張っておく。通常のリング形式のポインタは、図の縦方向、かつ左の列から右の列に向かってポインタを張る。これにより、通常の処理の際には、リングバッファ領域B1→B2→B3→B4→B5→B6→B7→B8→B9→B10→B11→B12の順にデータが処理される。一方、間引き時に使うポインタは系列ごとに張り、現在処理していた観測結果が存在する系列が存在する方向に処理する。例えば、系列1に対応するポインタは、リングバッファ領域B1についてはB5、領域B5についてはB9となるように張っておく。これにより、現在処理しているのがリングバッファ領域B1であれば、間引き処理時には、リングバッファ領域B1→B5→B9の順でデータ処理を行う。
FIG. 10 is a second diagram illustrating the thinning-out process of observation results according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows an example of a ring buffer having a special shape used in this embodiment.
In the example of FIG. 10, twelve ring buffer areas B1 to B12 are provided in the storage area. In each of the ring buffer areas B1 to B12, in addition to a normal ring pointer, a series pointer used for thinning is provided. A normal ring-shaped pointer extends in the vertical direction in the figure and from the left column to the right column. As a result, during normal processing, data is processed in the order of the ring buffer areas B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9, B10, B11, and B12. On the other hand, the pointer used at the time of thinning is extended for each series, and is processed in the direction in which the series in which the observation result currently processed exists exists. For example, the pointer corresponding to the
図11は、本発明の一実施形態による観測結果の間引き処理のフローチャートの一例である。
図11を用いて間引き処理を行うか否かの判定処理について説明する。
前提として、間引き処理を行うか否かを示す間引き処理フラグ、送信時刻に近似曲線の計算処理が完了した回数を記憶する成功数フラグ、送信時刻に近似曲線の計算処理が完了していない回数を記憶する失敗数フラグが設けられ、間引き処理フラグの初期値がFalse、成功数フラグおよび失敗数フラグの初期値が0であるとする。
まず、APF部603は、観測結果を取得する(ステップS1)。次に、APF部603は、間引き処理を行うか否かを間引き処理フラグに基づいて判定する(ステップS2)。間引き処理フラグの値がFalseであれば、APF部603は、間引き処理を行わず通常処理を行うと判定する。間引き処理フラグの値がTrueであれば、APF部603は、間引き処理を行うと判定する。通常処理を行うと判定と判定した場合、APF部603は、通常処理を行う(ステップS3)。つまり、APF部603は、全ての観測結果について近似曲線の計算を行う。間引き処理を行うと判定と判定した場合、APF部603は、間引き処理を行う(ステップS4)。例えば、APF部603は、図10で説明したリングバッファにおいてある系列のリングバッファに格納されたデータだけ近似曲線計算を行う。次にAPF部603は、近似曲線計算処理が成功したかどうかを判定する(ステップS5)。近似曲線計算処理に遅延が生じず、近似曲線計算結果を送信することができる場合、APF部603は近似曲線計算処理が成功したと判定する。近似曲線計算処理に遅延が生じ近似曲線計算結果を送信できなかった場合、APF部603は近似曲線計算処理が失敗したと判定する。
FIG. 11 is an example of a flowchart of the thinning process of observation results according to an embodiment of the present invention.
A determination process for determining whether or not to perform the thinning process will be described with reference to FIG.
As a premise, a decimation process flag indicating whether or not to perform a decimation process, a success number flag that stores the number of times the approximate curve calculation process has been completed at the transmission time, and a number of times that the approximate curve calculation process has not been completed at the transmission time It is assumed that a failure number flag to be stored is provided, the initial value of the thinning-out processing flag is False, and the initial value of the success number flag and the failure number flag is 0.
First, the
近似曲線計算が成功したと判定した場合、APF部603は、失敗数フラグの値が0より大きいか否かを判定する(ステップS6)。失敗数フラグの値が0の場合、ステップS1からの処理を繰り返す。一方、失敗数フラグの値が0より大きい場合、APF部603は、成功数フラグの値を1カウントアップする(ステップS7)。続いてAPF部603は、成功数フラグの値と所定の閾値との値を比較する(ステップS8)。成功数フラグの値が所定の閾値より小さい場合、ステップS1からの処理を繰り返す。成功数フラグの値が所定の閾値以上の場合、APF部603は、間引き処理フラグの値にFalseを設定し(ステップS9)、ステップS1からの処理を繰り返す。
When it is determined that the approximate curve calculation is successful, the
近似曲線計算が失敗したと判定した場合、CU部16は、失敗数フラグの値を1カウントアップする(ステップS10)。続いてCU部16は、失敗数フラグの値と所定の閾値との値を比較する(ステップS11)。失敗数フラグの値が所定の閾値より小さい場合、ステップS1からの処理を繰り返す。失敗数フラグの値が所定の閾値以上の場合、CU部16は、間引き処理フラグの値にTrueを設定し(ステップS12)、ステップS1からの処理を繰り返す。
When it is determined that the approximate curve calculation has failed, the
次にCU部16が備える内部の機能の動作について説明する。
SELECTOR部600は、Di14から取得した観測結果が、中央制御装置20にすぐ送信する即時観測結果か否かを判断する。即時観測結果は、直ちに送信することを要する観測結果のことをいう。例えば、SELECTOR部600は、観測結果と所定の閾値(例えば温度など)とを比較し、例えば観測結果がその閾値を上回れば、即時観測結果であると判定する。また、SELECTOR部600は、取得した観測結果が観測された時刻とTm151から取得した時刻情報とを比較する。そして、SELECTOR部600は、Tm151から取得した現在時刻が観測時刻より所定の時間以上経過していれば、即時観測結果であると判定する。
SELECTOR部600は、即時観測結果であると判定するとその観測結果の情報をDd611経由でCREATE_MESSAGE部602へ出力する。CREATE_MESSAGE部602は観測結果を送信する電文を生成し、MESSAGE_AGGREGATOR部17がその電文を他の電文と共にRU部18経由で中央制御装置20へ送信する。これにより、即時観測結果と判定された観測結果の情報は、直ちに中央制御装置20へ送信される。
SELECTOR部600の実装形態の一つとして、SELECTOR部600が起動時に緊急情報と判断する閾値を記録した外部情報を読み込む形態が考えられる。この実装形態を用いると、外部情報をコンピュータ上のファイルなどで実現して、それの内容を書き換えてSELECTOR部600を再起動すれば、測定装置10を構築後にも別な閾値を用いることが可能となる。
Next, operation of internal functions provided in the
The
If the
As one of the implementation forms of the
BUFFER部601は、Di14より取得した測定端子11の測定した観測結果を、時系列順にそのままの形で格納するキューと呼ばれるデータ構造を持つ。BUFFER部601は、APF部603での近似曲線計算処理が完了するまでこれらの観測結果を保存する。上述のとおり、APF部603が取得して近似曲線計算処理に成功した観測結果はBUFFER部601から削除される。BUFFER部601は、例えば、図10で例示した構造をしており、BUFFER部601が記憶する情報量が記憶容量を超過すると、ある系列のデータだけを残して他の系列の観測結果を破棄してもよい。これにより時系列順の観測結果を間引いて保存することができ、記憶容量の超過による情報の損失を最低限に抑えることができる。BUFFER部601が保存する観測結果をある系列だけにする間引き処理を行った場合の影響について図12を用いて説明する。
The
図12は、本発明の一実施形態による観測結果の間引き処理の影響を説明する図である。
図12において、時刻Tαまでは全ての系列(系列1〜4)のバッファに格納された観測結果の値が近似曲線に反映されている。時刻Tα以降は、系列1の観測結果のみが近似曲線に反映されている。このように観測結果の値が分散されるように系列をうまく選択すれば、一部の系列のデータだけを用いても近似曲線の外形をある程度保持できることが分かる。
FIG. 12 is a diagram for explaining the influence of thinning processing of observation results according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 12, the values of the observation results stored in the buffers of all series (
APF部603は、近似曲線を生成する。APF部603は、Tm151から取得した時刻情報を起点として動作する。動作開始するタイミングは、予め定められているものとする。例えば、動作開始タイミングは、時刻毎秒0.5秒目などと指定されている。この動作開始タイミングは、あくまでもAPF部603が動作を開始するタイミングであり、Ap614やAs613から結果が出力されるタイミングとは異なる場合がある。APF部603の動作の詳細な説明に入る前に、観測結果を処理する過程を説明するために必要となる用語について説明する。
The
「点」:点とは一つの観測結果に相当する。点が保持する情報は観測された時刻、観測結果、本装置群の内部処理のために追加される情報を持つ。 “Point”: A point corresponds to one observation result. The information held by the point has information that is added for the internal processing of this device group, the observation time, the observation result, and the observation result.
「点群」:点群とは、1つ以上の点の集合である。なんらかの異常事態が無い限り、同時刻に測定される観測結果は存在しないため、点群に属する点は全て一意に識別できる。従って点群に属する点には識別のために一意の点番号を与えることができる。 “Point cloud”: A point cloud is a set of one or more points. Unless there is any abnormal situation, there are no observation results measured at the same time, so all points belonging to the point cloud can be uniquely identified. Therefore, a unique point number can be given to a point belonging to the point group for identification.
「点列」:点列とは、点が保有する任意の情報を基準として点を整列させたものである。点は一意であるから、点列に属するすべての点の間には順序関係がある。 “Point sequence”: A point sequence is a sequence of points based on arbitrary information held by the points. Since the points are unique, there is an order relationship between all the points belonging to the point sequence.
「区間」:本実施形態においては、特に時刻によって整列された、ある点列における、その中の任意の連続した一部分を区間と呼ぶ。点の順序関係を考慮すれば、区間を表現するためには、その開始点と終了点だけを指定すればよい。 “Section”: In the present embodiment, any continuous part of a sequence of points arranged in particular by time is called a section. If the order relation of points is taken into consideration, only the start point and end point need be specified in order to represent a section.
「フレーム」:十分に長い、ある期間の観測結果を点として持つ点列(観測点列と呼ぶ)において、観測点列の部分区間であり、1回の近似曲線計算処理の際に計算対象となる点列である。ある観測点列に含まれるフレームは複数あってもよいが、その要素は互いに重複しない。すなわち観測点列は、隣り合うフレームの連続で構成出来る。すなわち、複数回の近似曲線計算処理にて観測結果が処理されていくが、その際には必ず隣り合ったフレームを順番に処理していくことになる。フレームを通じた処理の順番の例を図12を用いて説明する。
図13は、本発明の一実施形態による用語を説明する第一の図である。
図13の一連の区間において、フレームK1〜K6を示す。APF部603は、左から順に、フレームK1、フレームK2、といった順番で近似曲線計算を行う。なお、図に示す通り、即時観測結果は直ちに中央制御装置20へ送信され、近似曲線計算は、2フレーム遅れて中央制御装置20へ送信される。
“Frame”: A sufficiently long point sequence (referred to as an observation point sequence) having observation results for a certain period as a point. It is a partial section of the observation point sequence and is subject to calculation during one approximate curve calculation process. This is a sequence of points. There may be a plurality of frames included in a certain observation point sequence, but the elements do not overlap each other. That is, the observation point sequence can be composed of a series of adjacent frames. That is, the observation result is processed by a plurality of approximate curve calculation processes, but in this case, adjacent frames are always processed in order. An example of the order of processing through frames will be described with reference to FIG.
FIG. 13 is a first diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
Frames K1 to K6 are shown in a series of sections in FIG. The
「ターゲットフレーム」:ターゲットフレームとは、現在、近似曲線計算の対象になっているフレームを指す。
「ペリフェリアルファクター」:近似曲線計算処理の詳細については後述するが、近似曲線計算処理のためにはターゲットフレームの他に、その周囲の点が必要になる。これらの点は近似曲線計算における中間処理のためだけに使われる。これらの点の集合を本実施形態では、ペリフェリアルファクターと呼ぶ。ペリフェリアルファクターは、ターゲットフレームの左右に分かれて存在することになる。ペリフェリアルファクターとターゲットフレームの関係を、図14を用いて説明する。
“Target frame”: A target frame refers to a frame that is currently the target of approximate curve calculation.
“Peripheral factor”: Although the details of the approximate curve calculation process will be described later, in addition to the target frame, the surrounding points are required for the approximate curve calculation process. These points are used only for intermediate processing in the approximate curve calculation. In this embodiment, a set of these points is called a peripheral factor. Peripheral factors exist separately on the left and right sides of the target frame. The relationship between the peripheral factor and the target frame will be described with reference to FIG.
図14は、本発明の一実施形態による用語を説明する第二の図である。
図中、「ターゲットフレーム」と記載された区間の点列がターゲットフレームである。また、図中、「ターゲットフレーム+ペリフェリアルファクター」と記載された区間のうち、ターゲットフレームを除いた点列がペリフェリアルファクターである。図が示すようにペリフェリアルファクターは、ターゲットフレームの左右にそれぞれ存在する。なお、図中の直線計算レンジについては、後に説明を行う。
FIG. 14 is a second diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
In the figure, the point sequence in the section described as “target frame” is the target frame. In the drawing, the point sequence excluding the target frame in the section described as “target frame + peripheral factor” is the peripheral factor. As shown in the figure, the peripheral factors exist on the left and right of the target frame, respectively. The linear calculation range in the figure will be described later.
「近似曲線」:近似曲線とは、ターゲットフレームの点の並び方の傾向、つまり時刻と観測結果の2つを基底ベクトルとして考えた時の2次元空間に写像される点の形状を、もっともよく表現した比較的低次元の関数で表される線分である。もっともよい表現とは、近似曲線がターゲットフレーム中のなるべく多くの点の近傍を、できるだけ近距離で通過する、なるべく低い次元で表現される線分のことを指す。近似曲線の生成例を図15で示す。 “Approximate curve”: Approximate curve best represents the tendency of the arrangement of points in the target frame, that is, the shape of a point mapped to a two-dimensional space when the time and observation results are considered as basis vectors. It is a line segment represented by a relatively low-dimensional function. The best expression refers to a line segment expressed in as low a dimension as possible so that the approximate curve passes as close as possible to as many points in the target frame as possible. An example of generating an approximate curve is shown in FIG.
図15は、本発明の一実施形態による用語を説明する第三の図である。
図15(a)は、あるターゲットフレームを示している。図15(b)のグラフValは、APF部603が計算した当該ターゲットフレームの近似曲線を示している。図15(c)は、測定装置10から中央制御装置20へ送信する近似曲線を表す情報の一例である。
中央制御装置20へ送信する近似曲線を表す情報には、近似曲線を示す関数、その近似曲線が有効な時間範囲を規定する情報などが含まれている。
FIG. 15 is a third diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
FIG. 15A shows a target frame. A graph Val in FIG. 15B shows an approximate curve of the target frame calculated by the
The information representing the approximate curve transmitted to the
「角度変化率」:角度変化率とは、元のデータの点群が無限に細かく連続した線分と見ることが出来る場合の、ある点における二階微分導関数の値である。実際には点群は離散的であるため、ここでは前後の差分を用いて、ある点の角度変化率を定義する。 “Angle change rate”: The angle change rate is the value of the second derivative at a certain point when the point group of the original data can be viewed as an infinitely fine continuous line segment. Actually, the point group is discrete, and here, the angle change rate of a certain point is defined using the difference between the front and rear.
図16は、本発明の一実施形態による用語を説明する第四の図である。
図16は、時刻と観測結果を含むある点におけるグラフの角度、ある点における角度変化率を説明する図である。時刻tに対応する点におけるグラフの角度Degtは、時刻tにおける観測結果Valtと時刻t−1における観測結果Valt−1の差で表すことができる。また、時刻tに対応する点における角度変化率Difftはグラフの角度Degtとグラフの角度Degt−1の差で表すことができる。角度変化率Difftは、以下の式で表すことができる。
Difft = Degt−Degt−1 =
(Valt−Valt−1)−(Valt−1−Valt−2)
FIG. 16 is a fourth diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining the angle of the graph at a certain point including the time and the observation result, and the angle change rate at the certain point. The angle Deg t of the graph at the point corresponding to time t can be expressed by the difference between the observation result Val t at time t and the observation result Val t−1 at time t−1. Further, the angle change rate Diff t at the point corresponding to the time t can be expressed by the difference between the graph angle Deg t and the graph angle Deg t−1 . The angle change rate Diff t can be expressed by the following equation.
Diff t = Deg t -Deg t-1 =
(Val t -Val t-1 )-(Val t-1 -Val t-2 )
「特徴点」:特徴点とは、近似曲線の形状を決定するのに大きな影響力を持つ点を指す。特徴点はターゲットフレーム中に複数あってもよい。二次関数に近似されるターゲットフレームと、その中の特徴的な点について図17を用いて説明する。
「点の特徴量」:点の特徴量とは、近似曲線の形状を決定する点が与える影響力を数値化したものである。本実施形態では、点の特徴量を近似直線の計算を介して求める。
“Feature point”: A feature point refers to a point having a great influence on the shape of an approximate curve. There may be a plurality of feature points in the target frame. A target frame approximated to a quadratic function and characteristic points therein will be described with reference to FIG.
“Point feature value”: The point feature value is a numerical value of the influence exerted by a point that determines the shape of the approximate curve. In this embodiment, the feature amount of a point is obtained through calculation of an approximate line.
図17は、本発明の一実施形態による用語を説明する第五の図である。
図17を用いて特徴点および点の特徴量について説明する。
図17(a)は、二次関数に近似されるターゲットフレーム(点1〜点10)とその近似曲線を示すグラフである。図17(b)は、点1〜点10の特徴量を示した図である。図が示すように点1〜点10の特徴量のうち、点1〜点6、点10は、閾値V1を上回っている。しかし、点7〜点9は、点6と点10によって補間することができるので、近似曲線の形状を決定するのに大きな影響力を持たず、特徴量が低くなる。例えば、特徴量が閾値V1を上回る点を特徴点とすることができる。点の特徴量の計算については後述する。
FIG. 17 is a fifth diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
The feature points and the feature amounts of the points will be described with reference to FIG.
FIG. 17A is a graph showing a target frame (
「近似直線」:ターゲットフレームの各点の特徴量を算出するために必要な線である。これは本装置の内部処理のためだけに使われる一時的な情報である。
「直線計算レンジ」:ある点の近似直線を計算する際に必要な周囲の時間の幅である。この時間の幅に含まれる点が計算の際に利用される。直線計算レンジを上述の図13に示す。図13中、「左側端の直線計算レンジ」、「右側端の直線計算レンジ」と記載された区間が直線計算レンジである。例えば、左側端の直線計算レンジは、ターゲットフレームにおける左端の点について近似直線を計算する際に必要な時間幅である。
“Approximate line”: A line necessary for calculating the feature amount of each point of the target frame. This is temporary information used only for internal processing of the apparatus.
“Straight line calculation range”: a range of time required for calculating an approximate straight line at a certain point. Points included in this time width are used in the calculation. The straight line calculation range is shown in FIG. In FIG. 13, the sections described as “the straight line calculation range at the left end” and “the straight line calculation range at the right end” are the straight line calculation ranges. For example, the straight line calculation range at the left end is a time width necessary for calculating an approximate straight line for the left end point in the target frame.
「エッジ」:エッジとは、ある点列において、前後どちらかの点と比較して、観測結果の値が急激に変わる点である。値の変化には、高い値から低い値とその逆がある。これをエッジの方向と呼ぶ。高い値から低い値を右側エッジ、低い値から高い値を左側エッジと呼ぶ。
「テーブル」:テーブルとは、方向の異なる2つのエッジに囲まれた、ある点列中の部分点列。このような部分点列は、観測結果を可視化した際に、テーブル状に突出する。左側エッジから始まり右側エッジで終わるテーブルを上に凸のテーブル、逆を下に凸のテーブルと呼ぶ。
「スパイク」:スパイクとは、テーブルを構成する点の個数が非常に少ないテーブルの事。単一の点で構成される場合もある。
“Edge”: An edge is a point where the value of an observation result changes abruptly in a given point sequence as compared to either the previous or next point. The change in value ranges from a high value to a low value and vice versa. This is called the edge direction. A high value to a low value is called a right edge, and a low value to a high value is called a left edge.
“Table”: A table is a partial point sequence in a point sequence surrounded by two edges having different directions. Such a partial point sequence protrudes like a table when the observation result is visualized. A table starting from the left edge and ending at the right edge is called an upward convex table, and the opposite is called a downward convex table.
“Spike”: A spike is a table with very few points. Sometimes it consists of a single point.
図18は、本発明の一実施形態による用語を説明する第六の図である。
図18を用いてエッジ、テーブル、スパイクについて説明する。
図18において点P1は、スパイクである。また、点P2、P3は、エッジである。点P2は、低い値から高い値へ変化する点なので左側エッジである。また、P3は、高い値から低い値へ変化する点なので右側エッジである。また、点P2、P3に囲まれた部分点列はテーブルである。この例の場合、左側エッジで始まり、右側エッジで終わるので上に凸のテーブルである。
FIG. 18 is a sixth diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
Edges, tables, and spikes will be described with reference to FIG.
In FIG. 18, a point P1 is a spike. Points P2 and P3 are edges. The point P2 is a left edge because it changes from a low value to a high value. P3 is a right edge because it changes from a high value to a low value. Further, the partial point sequence surrounded by the points P2 and P3 is a table. In this example, the table is convex upward because it starts at the left edge and ends at the right edge.
「パターンファイル」:パターンファイルとは、特徴点の配置のうち、代表的な配置を記録したものである。
「Uiグラフ」:Uiグラフとは、時刻と観測結果の2つを基底ベクトルとして考えた時の2次元空間に写像される点の形状である。本装置群の情報表示部品においては、例えばディスプレイ装置上に表示された波形に近い形で表現される。
“Pattern file”: A pattern file is a recording of representative arrangements among arrangements of feature points.
“Ui graph”: A Ui graph is a shape of a point mapped to a two-dimensional space when two of time and observation result are considered as basis vectors. In the information display component of this device group, for example, it is expressed in a form close to the waveform displayed on the display device.
図19は、本発明の一実施形態による用語を説明する第七の図である。
図19(a)は、観測結果の点列を示している。図19(b)は、図19(a)の点列に対応するUiグラフを示している。ユーザは、Uiグラフを見て観測結果の推移を知ることができる。図19(b)で例示したUiグラフにおいて点線で囲った表示は、その範囲の観測結果が異常値を含んでいることを示す強調表示である。この強調表示によりユーザは、異常値が含まれている区間を把握することができる。点線で囲った範囲のUiグラフには凸包の近似曲線上・下が表示されている。凸包の近似曲線上・下は、凸包の近似曲線上・下で囲まれた範囲に異常値が存在することを示している。上述のとおり、測定装置10は、近似曲線を表す情報とともに観測結果中の異常値の真の観測結果を中央制御装置20へ送信する。ユーザが、例えば、この点線で囲った位置をクリックするなどの操作を行うと、中央制御装置20は、測定装置10から受信した観測結果中の異常値の真の値を表示する。ユーザは、異常値が含まれる区間の実際の観測結果を把握することができる。
FIG. 19 is a seventh diagram illustrating terms according to an embodiment of the present invention.
FIG. 19A shows a point sequence of observation results. FIG. 19B shows a Ui graph corresponding to the point sequence of FIG. The user can know the transition of the observation result by looking at the Ui graph. The display surrounded by the dotted line in the Ui graph illustrated in FIG. 19B is a highlighted display indicating that the observation result in the range includes an abnormal value. By this highlighting, the user can grasp a section in which an abnormal value is included. The upper and lower approximate curves of the convex hull are displayed on the Ui graph surrounded by the dotted line. The upper and lower convex hull approximate curves indicate that there are abnormal values in the range enclosed by the upper and lower convex hull approximate curves. As described above, the measuring
「プローブ」:点の特徴量を算出する際に用いられる計算方法に関連する概念。点列を走査し、最終的に特徴量を決定する。点の特徴量の算出、プローブについて後に詳しく説明する。
以上が用語の説明である。
“Probe”: A concept related to a calculation method used when calculating a feature amount of a point. The point sequence is scanned, and the feature amount is finally determined. The calculation of the point feature value and the probe will be described in detail later.
The above is an explanation of terms.
次にAPF部603の近似曲線圧縮計算処理の流れについて図20、図21を用いて説明を行う。
図20は、本発明の一実施形態による近似曲線計算処理の第一のフローチャートである。図21は、本発明の一実施形態による近似曲線計算処理の第二のフローチャートである。
APF部603は、Tm151から取得した時刻情報に基づいて例えば所定の時間間隔で起動する(ステップS20)。APF部603は、まずDi612を介してBUFFER部601より観測結果の情報を読み出して、処理対象となる区間であるターゲットフレームの読み込み(ステップS21)、ペリフェリアルファクターの読み込み(ステップS22)を行う。近似曲線計算処理に必要となるため、APF部603は、今回ターゲットとなる情報(ターゲットフレーム)の他に前後の情報(ペリフェリアルファクター)も読み込む。ペリフェリアルファクターは、ターゲットフレーム両端の点の近似直線の計算に用いる。APF部603は、観測結果の情報から所定の時間区間の観測結果情報を読み込んでターゲットフレームとし、ターゲットフレームの左右端のそれぞれを中心とする所定の時間区間の観測結果情報を読み込んでそれぞれペリフェリアルファクターとする。次に、APF部603は、情報欠損の確認を行う(ステップS23)。情報欠損の確認とは、ターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターに近似曲線計算処理に必要な情報が含まれているかどうかを確認する処理である。「情報欠損の確認」処理については、後に図24を用いて詳しく説明する。
Next, the flow of the approximate curve compression calculation process of the
FIG. 20 is a first flowchart of approximate curve calculation processing according to an embodiment of the present invention. FIG. 21 is a second flowchart of approximate curve calculation processing according to an embodiment of the present invention.
The
次に、APF部603は、データ欠損の確認処理後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについてスパイクを除去するスパイク除去を行う(ステップS24)。「スパイク除去」処理については、後に図25を用いて詳しく説明する。また、APF部603は、データ欠損確認後のターゲットフレームについて極端な点の選別を行う(ステップS25)。極端な点とは、例えば、値が最大、最小となる点や変曲点である。APF部603は、これらの点をそれぞれに対して定められた閾値に基づいて極端な点の選別を行う。
次に、APF部603は、スパイク除去後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについてエッジ発見を行い(ステップS26)、エッジ点群を抽出する。「エッジ発見」処理については、後に図26を用いて詳しく説明する。次に、APF部603は、抽出したエッジ点群に含まれる要素数が後述する「区間近似処理」の実行に可能な個数に収まっているかどうかを判定する(ステップS27)。例えば、APF部603は、要素数と閾値(第三閾値)とを比較して、要素数が閾値以上であれば、要素数が「区間近似処理」の実行に可能な個数に収まっていないと判定する。要素数が「区間近似処理」の実行に可能な個数に収まっていると判定した場合、APF部603は、スパイク除去後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについてテーブル分割を行う(ステップS28)。「テーブル分割」処理については、後に図28を用いて詳しく説明する。次に、APF部603は、テーブル分割後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについて区間近似処理を行う(ステップS29)。区間近似処理とは、ターゲットフレームを分割した区間に含まれる点列について近似曲線を計算する処理である。「区間近似処理」については、後に図31を用いて詳しく説明する。
一方、ステップS27で要素数が「区間近似処理」の実行に可能な個数に収まっていないと判定した場合、APF部603は、スパイク除去後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについて異常点列の処理を行う(ステップS291)。APF部603は、異常点列の処理によって異常区間の両側に存在する点群に対する近似曲線2本を組にした情報、異常値の存在範囲を示す異常範囲の要約情報、異常点列の情報を生成する。「異常点列の処理」については、後に図48を用いて詳しく説明する。
Next, the
Next, the
On the other hand, if it is determined in step S27 that the number of elements does not fall within the number that can be executed for the “section approximation process”, the
次に、APF部603は、ステップS29で生成した近似曲線の組の情報、または、ステップS291で生成した近似曲線の組および異常範囲の要約情報を所定のApフォーマットに設定してAplファイルを生成する(ステップS292)。また、APF部603は、ステップS25で選別した極端な点の情報を生成したApl情報に設定する。APF部603は、生成したApl情報をAp614経由でAPF_POOL部604へ出力する。また、APF部603は、異常点列の情報をAs613経由でDET_LOG部605へ出力する。以上が近似曲線計算処理の大まかな流れである。各部品の処理の説明に戻る。
Next, the
APF部603からの出力結果は、Ap614(近似曲線もしくは異常値の存在範囲を示すデータ)と、As613(近似に失敗時のその部分の観測結果中の異常値)の2種類のインターフェイスから出力される。Ap614への情報は常に出力され、As613へは近似曲線計算処理が失敗した場合にだけ出力される。Ap614の出力電文を本実施形態ではApl情報と呼ぶ。Apl情報の記述形式を本実施形態ではApフォーマットと呼ぶ。中央制御装置20に情報が送信される際、並びに中央制御装置20に蓄積される際には情報はApフォーマットで蓄積される。
The output result from the
APF_POOL部604は、APF部603から出力されるApl情報をキュー型で蓄積する。CREATE_MESSAGE部602がSELECTOR部600からの指示に基づいて送信電文作成をする段階で、APF_POOL部604を確認し、必要があれば即時観測結果の電文にAPF_POOL部604が記憶するApl情報を追加して送信する。どの時点でApl情報を送信するかはCREATE_MESSAGE部602が決定する。APF_POOL部604への観測結果の蓄積は測定が行われる限り継続する。
The
DET_LOG部605は、異常点列と判定された観測結果中の異常値の真の値を記憶する。それらの値がDET_LOG部605に記録される際には、観測結果中の異常値が発生した時刻と終了した時刻が、検索用の指標値として付加される。DETAIL_SENDER部606は、中央制御装置20から観測結果中の異常値の真の値の要求があった際に、指定されている時間を付加された指標値と比較することで、対象となる観測結果中の異常値の真の値を取得できる。DET_LOG部605は、自身の空き記憶容量が所定の閾値よりも少なくなった場合に、比較的不要と判断される観測結果中の異常値の真の値を自動的に消去する機能を持つ。判断の条件は、観測結果の発生時刻や観測結果中の異常値の統計的な指標、たとえば分散度が小さいものを優先して破棄するなどの方法が考えられる。
The
CREATE_MESSAGE部602は、Do161経由で中央制御装置20へ即時観測結果、近似曲線情報、観測結果中の異常値の要約情報を送信するための送信電文を生成する。CREATE_MESSAGE部602は、Dd611もしくはAs617の情報送信要求の時点で動作する。CREATE_MESSAGE部602は、即時観測結果、Apl情報に含まれる近似曲線情報、観測結果中の異常値の真の観測結果という3種の異なる情報を送信する。そのためCREATE_MESSAGE部602は、これらの情報を同一の電文形式に変換して電文として成形して、測定端子の種別と測定端子の識別子を各測定端子11から取得する観測結果に対応付けて付加してDo161から出力する。CREATE_MESSAGE部602は、各時点でAPF_POOL部604を参照して、送信可能な最大量の情報を読み出して送信する。これは、本来送信すべき情報がごく少量で、通信の負荷にならない場合に行われる制御方法である。特に即時観測結果の送付の際にApl情報を出来る限り付加して送信する。これにより中央制御装置20との情報通信量を最小限にしつつ、なるべく多くのAPF_POOL部604が記憶するApl情報を中央制御装置20に送信することができる。また、CREATE_MESSAGE部602は、APF_POOL部604が記憶する情報量が増加して記憶容量が不足すると判断された場合、特別にApl情報専用の電文を生成して中央制御装置20に送信する機能も有している。
The
DETAIL_SENDER部606は、Cm191経由で中央制御装置20からの要求を受け付ける。DETAIL_SENDER部606は、この要求に対する返信を直接は行わず、インターフェイスAs617経由で送信指示を出力し、CREATE_MESSAGE部602に返信を行わせる。また、DETAIL_SENDER部606は、As615経由で、ユーザが閲覧したい観測結果中の異常値の区間を指定するための情報と、この要求の固有識別子に基づいて異常値の真の値を取得する。固有識別子に利用できる情報の例としては、観測結果中の異常値区間の発生時刻などが考えられる。また同時に測定端子11の種別も固有識別子となりうる。このようにすると、測定端子11毎に観測結果中の異常値の時刻は異なるため、中央制御装置20に返信する情報量を最小に抑えるために特定の測定端子11の情報だけを送信することができる。場合によっては、DET_LOG部605により、該当する観測結果中の異常値の真の値が既に破棄されていることもある。この場合にはDETAIL_SENDER部606は、情報が回収不能である旨の情報をCREATE_MESSAGE部602に出力する。DETAIL_SENDER部606は、観測結果中の異常値の真の値をCREATE_MESSAGE部602が送信可能な形式に変換する処理も行う。また、中央制御装置20は、観測結果中の異常値の真の値の解像度を指定する情報を送信する。解像度とはある観測結果の異常値の真の値の集合がある場合に、その中のどれだけの部分を送信するかという、その割合のことである。解像度が高いと中央制御装置20は、それだけ正確な情報を受信できる。これは通信量削減のための方法の一例である。DETAIL_SENDER部606は、解像度に応じて情報を間引いた情報を出力する。情報の間引き方は単純に時間間隔をあけることで間引いてもよいし、観測結果の統計的な特徴を計算して、特徴量の多い情報だけを送信してもよい。特徴量計算は、APF部603の近似曲線計算の際に用いる処理(後述する図44〜図45の処理)と同じものが利用できる。
The
以上の処理により、CU部16は、即時観測結果や近似曲線情報を含むApl情報や観測結果中の異常値の真の値を中央制御装置20へ送信する。次にこれらの情報を受信した中央制御装置20の各部品の動作について説明する。
Through the above processing, the
MESSAGE_RECOGNIZER部21は、SwDT32b経由で送信された各測定装置10からの情報を受信し、それを解析し、即時送信情報または近似曲線または観測結果中の異常値の真の観測結果に分割して、分割した情報をAPF_POOL部22またはDET_LOG部23などの所定の記憶部に蓄積する。MESSAGE_RECOGNIZER部21は、即時送信情報と近似曲線情報をAp211経由でAPF_POOL部22に、観測結果中の異常値の真の観測結果はAs212経由でDET_LOG部23に蓄積する。GG部24にて複数の測定装置10からの情報を並べて可視化して表示するために、各情報には測定装置10の識別子が付与される。中央制御装置20が汎用コンピュータの上に実装される都合上、MESSAGE_RECOGNIZER部21の基本的な機能である情報伝送路の物理的な終端処理や、情報送受信のための合意形成、符号誤り訂正、悪意のある第3者による本装置群への不正な攻撃への対策などは、下位の汎用コンピュータ及びその上のOSの機能を利用することを想定している。このような機能は一般的なものを利用できる。その他にも、MESSAGE_RECOGNIZER部21に必要な機能には、各測定装置10からの情報を受信する際の認証がある。例えば屋外へ設置された測定装置10が悪意のある第三者により破壊され不正な改造を施されるような場合に備え、測定装置10の正常性確認を行ってもよい。この場合、測定装置10のRU部18との間で正常性確認処理を行う仕組みが必要となる。この正常性確認を行う仕組みについても一般的な技術を用いることができる。
The
APF_POOL部22は、測定装置10と同様にApフォーマット形式で情報を記憶する。但し、APF_POOL部22は、当該中央制御装置20に接続されている全ての観測装置ごとに記憶領域が設けられている。情報を閲覧しようとするユーザは、GG部24経由で測定装置10と、その測定端子11を指定することで、所定の測定装置のCU部16のAPF_POOL部604に蓄積されていた情報を閲覧することができる。
DET_LOG部23の情報格納形式は測定装置10と同様である。DET_LOG部23においても、測定装置10ごとに記憶領域が設けられている。
The
The information storage format of the
GG部24は、情報を閲覧しようとするユーザへ観測結果を可視化して提供する。GG部24の実装例を図21に示す。
図22は、本発明の一実施形態による画面画像の一例を示す図である。
図22は、この実装の一例として情報を閲覧しようとするユーザに対して情報をWebブラウザへ時系列順に可視化して表示している例を示している。図21において画像121は、中央制御装置20に接続されたディスプレイ装置の画面に表示された画像である。画像121には、ブラウザ122が表示され、ブラウザ122には、中央制御装置20と通信可能に接続された複数の測定装置10のうち「センサ#01」、センサ#01が備える複数の測定端子11のうち「温度センサ」で測定された温度の観測結果についてのUiグラフが表示されている。
図22で例示した観測結果は、例えば、ユーザが測定装置10について「センサ#01」、測定端子の種別について「温度センサ」を指定する操作を行うとGG部24が、APF_POOL部22が記憶するApl情報の中から該当する情報を読み出してUiグラフを生成し表示する。
GG部24は、ユーザが直接操作を行う画像を生成するため、そのユーザが正当であるかどうかの認証を行う機能が必要である。このような機能は、例えば、下位のOSによって提供されるものとする。また、ディスプレイ装置の種別によってはディスプレイ表示信号の生成が必要であるが、これについても既存の技術を活用するものとしてここでは省略する。またUiグラフを可視化するためのソフトウェアについて、ブラウザは一例であり、他の一般的な技術による方法で表示されていてもよい。
The
FIG. 22 is a diagram showing an example of a screen image according to an embodiment of the present invention.
FIG. 22 shows an example in which information is visualized and displayed on a Web browser in chronological order for a user who wants to browse information as an example of this implementation. In FIG. 21, an
The observation results illustrated in FIG. 22 are stored in the
Since the
COMMAND_GENERATOR部25は、GG部24が生成した情報を閲覧したユーザによる異常値の真の観測結果の送信要求情報をMc215経由で取得して動作する。COMMAND_GENERATOR部25は、指定範囲を持つ測定装置10がすぐに応答可能か、応答可能でなければいつ応答可能か、またどのような条件により応答可能かといった情報を保持し、この情報に基づいて異常値の真の観測結果の送信要求情報を実際に測定装置10に送信する時点を決定する。すなわち、GG部24が出力してから異常値の真の観測結果の送信要求情報が直ちに測定装置10に送られて、その後すぐに測定装置10からの応答が返ってくるわけでは無い。COMMAND_GENERATOR部25は、自身が決定したタイミングで異常値の真の観測結果の送信要求情報をSwCM32a経由で、測定装置10へ送信する。測定装置10では、Cm191経由でDETAIL_SENDER部606がこの要求を受け付け、上述の処理により、CREATE_MESSAGE部602に観測結果中の異常値の真の値を送信するよう指示を行う。CREATE_MESSAGE部602は、この指示に基づいて異常値の真の値をDo161経由でMESSAGE_AGGREGATOR部17に出力する。MESSAGE_AGGREGATOR部17は、異常値の真の値を含んだ電文を生成し、RU部18は、この電文をSrDT31b経由で中央制御装置20へ送信する。中央制御装置20では、MESSAGE_RECOGNIZER部21がSwDT32b経由でこの電文を受信し、ユーザが要求した異常値の真の値をAs212経由でDET_LOG部23へ出力する。GG部24は、As214経由でDET_LOG部23からユーザが要求した異常値の真の値を読み出し、異常値の真の値をディスプレイ装置に表示する。これにより、ユーザは、異常値の真の値を閲覧することができる。
The COMMAND_GENEATOR section 25 operates by acquiring transmission request information of the true observation result of the abnormal value by the user who has browsed the information generated by the
以降では、図20、21において詳細な説明を省略した処理を中心に説明を行う。本実施形態を実現する手段のうち特に特徴的な手段は、大きく分けて5種類ある。1つ目は、観測結果がそもそも本実施形態の処理によって処理可能か否かを判定する「情報欠損の確認」である。2つ目は、観測結果について近似曲線計算処理が可能であるか否かを判定するための「エッジ発見」である。3つ目は、観測結果を近似曲線化するための「区間近似処理」である。4つ目は、観測結果が近似曲線計算不可能な観測結果中の異常値である場合に、それらの観測結果を異常値として取り扱い、それの概要を観測結果の異常値要約情報に変換するための「異常値点列の処理」である。5つ目は、近似曲線や異常値を含む情報を、情報を閲覧しようとするユーザに対して簡便に提供するための「対話的な情報表示」である。 Hereinafter, the description will be focused on the processing in which detailed description is omitted in FIGS. Of the means for realizing the present embodiment, there are five types of particularly characteristic means. The first is “confirmation of information loss” for determining whether or not the observation result can be processed by the processing of the present embodiment. The second is “edge discovery” for determining whether approximate curve calculation processing is possible for the observation result. The third is “section approximation processing” for converting the observation result into an approximate curve. Fourth, when the observation results are outliers in the observation results that cannot be approximated curve calculation, to treat the observation results as outliers and convert the summary to the outlier summary information of the observation results Is “Abnormal Value Point Sequence Processing”. The fifth is “interactive information display” for easily providing information including approximate curves and abnormal values to a user who wants to browse the information.
まず、「情報欠損の確認」処理について説明する。情報欠損とは、例えば測定装置の起動時や測定装置の故障などで長期間に渡り観測結果を収集できないことがある場合の、その間の観測結果情報の欠落のことである。この場合、APF部603は、この区間の情報を、情報が何もない異常値として取り扱う。
図23は、本発明の一実施形態による情報欠損の確認処理を説明する図である。
図23は、情報が欠損した区間を含む観測結果の一例である。図23が示す情報が欠損した区間(観測結果欠損区間123)に隣接する区間を隣接区間124、さらに隣接区間124に隣接する区間を準隣接区間125とする。本実施形態の近似曲線の計算の際には、計算対象の区間に含まれる点群の前後2区間の情報が必要である。しかし隣接区間124の左側の区間は観測結果欠損区間123であり、この計算ができない。従って本実施形態では隣接区間124についても異常値区間として取り扱う。近似曲線の計算は次の準隣接区間125から再開する。「情報欠損の確認」処理では、異常値区間として取り扱う区間と正常区間を区別する処理を行う。
First, the “information deficiency confirmation” process will be described. An information loss is a lack of observation result information during a case where the observation results may not be collected over a long period of time due to, for example, the start-up of the measurement device or a failure of the measurement device. In this case, the
FIG. 23 is a diagram for explaining information loss confirmation processing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 23 is an example of an observation result including a section in which information is missing. A section adjacent to the section in which the information shown in FIG. When calculating the approximate curve of this embodiment, information on two sections before and after the point group included in the section to be calculated is necessary. However, the section on the left side of the
図24は、本発明の一実施形態による情報欠損の確認処理のフローチャートである。
まず、APF部603は、図20のフローチャートのステップS21で読み込んだターゲットフレームについて、そのターゲットフレームの要素数は、区間近似処理などのAPF部603における処理に十分な量が含まれているかどうかを、例えば、必要量の基準となる所定の閾値(第一閾値)と比較して判定する(ステップS30)。例えば、図23の観測結果欠損区間123について、APF部603は、その区間の要素数は十分な量ではないと判定する。また、隣接区間124や準隣接区間125について、APF部603は、その区間の要素数は十分な量であると判定する。要素数が必要量以上存在すると判定した場合、APF部603は、ステップS22で読み込んだペリフェリアルファクターについて、区間近似処理などのAPF部603における処理に必要なペリフェリアルファクターは存在するかどうかを判定する(ステップS31)。例えば、ターゲットフレームが隣接区間124の場合、APF部603は、隣接区間124の左側の区間が観測結果欠損区間123であることに基づいて、隣接区間124には、必要なペリフェリアルファクターが存在しないと判定する。また、例えば、準隣接区間125について、APF部603は、準隣接区間125の両側の隣接区間には要素数が十分な量存在することに基づいて、準隣接区間125には、必要なペリフェリアルファクターが存在すると判定する。必要なペリフェリアルファクターが存在すると判定した場合、APF部603は、当該ターゲットフレームを正常区間であると見做し、現在読み込んだターゲットフレームとペリフェリアルファクターについて、ステップS23以降の処理を行う。一方、ステップS30で要素数は十分な量ではないと判定した場合およびステップS31で必要なペリフェリアルファクターが存在しないと判定した場合、APF部603は、現在読み込んだターゲットフレームを異常区間として取り扱うと決定する(ステップS32)。具体的には、APF部603は、異常区間の各要素(異常点列)をAs613経由でDET_LOG部605に出力する。また、APF部603は、異常区間の範囲の要約情報をApフォーマットに設定してApl情報を生成し(ステップS33)、Ap614経由でAPF_POOL部604へ出力する。これにより、APF部603は、観測結果を異常値区間と正常区間に分けることができる。
FIG. 24 is a flowchart of information loss confirmation processing according to an embodiment of the present invention.
First, the
次に、「スパイク除去」処理について説明する。この処理は、図20のステップS24に該当する。例えば、農業分野の情報は、自然界の変化を示した情報である。農業に関する気温や湿度など自然情報に関して言えば、それらの測定値ではない真の値は、連続値である。また各真の値について秒単位での急激な変化はない。また、これらの真の値の推移に関しては基本的な傾向がある。例えば気温は殆どの場合、夜より昼のほうが高く、気温を1日における時間の経過に伴ってグラフ化すれば山なりのカーブを描く。本実施形態では、このような経験則的な知見を元に異常値・不正値を定義して、それらの値を機械的に観測結果から除去する方法を用いる。 Next, the “spike removal” process will be described. This process corresponds to step S24 in FIG. For example, information on the agricultural field is information indicating changes in the natural world. Speaking of natural information such as temperature and humidity related to agriculture, true values that are not measured values are continuous values. There is no abrupt change in seconds for each true value. There is also a basic trend with respect to the transition of these true values. For example, in most cases, the temperature is higher in the daytime than in the night, and if the temperature is graphed over time in a day, a mountainous curve is drawn. In the present embodiment, an abnormal value / incorrect value is defined based on such empirical knowledge, and a method of mechanically removing those values from the observation result is used.
図25は、本発明の一実施形態によるスパイク除去処理のフローチャートである。
まず、APF部603は、角度変化率の計算を行う(ステップS40)。角度変化率については図16を用いて説明した。次に、APF部603は、角度変化率の計算によって得た角度変化列数列の各要素についてスパイクかどうかの判定を繰り返す(ステップS41)。具体的には、APF部603は、角度変化列数列の各要素について、前の点との角度変化率の差の絶対値が予め与えられている閾値より大きいかどうかの判定を行う(ステップS42)。閾値より大きい場合、APF部603は、その要素(点)をスパイク点群
に加える(ステップS43)。閾値以下の場合、APF部603は、その要素について何もしない。APF部603は、この判定処理を全要素について繰り返し行い、スパイク点群を生成する。次にAPF部603は、ターゲットフレームからスパイク点群に含まれる要素を取り除くスパイク除去を行い(ステップS45)、スパイク除去後のターゲットフレームを生成する。
FIG. 25 is a flowchart of spike removal processing according to an embodiment of the present invention.
First, the
角度変化列数列は、その点における角度の変化を示しているため、角度の変化が俊急であればあるほど高い値になる。すなわちスパイクのような周囲から突出ないしは陥没している場合に絶対値が多い値を示す。スパイクとエッジの顕著な違いは、スパイクはその一点だけが突出しているために、その点の手前では角度変化率が上に高くなり、その後方では下に低くなるが、一方エッジの場合は、どちらか一方のみが発生することである。従ってエッジとスパイクの検出は容易である。また、スパイクとテーブルの識別においても、スパイクは非常に瞬急に角度変化率が変化するためテーブルとの識別は容易である。 Since the angle change sequence number sequence indicates the change in angle at that point, the higher the change in angle, the higher the value. In other words, a value having a large absolute value is shown when protruding or depressed from the periphery such as a spike. The notable difference between a spike and an edge is that since only one point of the spike protrudes, the rate of change in angle is high at the front of that point, and it is low at the back of that point. Only one of them will occur. Therefore, detection of edges and spikes is easy. In addition, spikes can be easily distinguished from tables because spikes change the angle change rate very quickly.
図26は、本発明の一実施形態によるスパイク及びテーブルの違いの例を説明する図である。
図26(a)は、スパイクの一例を示しているグラフである。図26(b)は、図26(a)のグラフの角度変化率を示している。スパイク部分に対応する角度変化率は、短時間の間に急激に上下に変化していることがわかる。図26(c)は、テーブルの一例を示しているグラフである。図26(d)は、図26(c)のグラフの角度変化率を示している。テーブル部分に対応する角度変化率では、上下の変動がある程度の間隔を持って生じることがわかる。
スパイクは常に1点のみで発生するとは限らず、微小なテーブルとしても存在する。よって本発明では、ヒューリスティックな閾値を与えテーブルとスパイクを区別する。スパイクとして検出された点に関しては、元の点群から除去される。ただしスパイクが連続で発生しているような場合には近似曲線のパターンにマッチしない特殊形式として、後で示す異常点列の処理に移行する。また、スパイク部分の情報を除去したのち、代替情報を内挿してもよい。これは測定時間間隔が一定の場合などに、スパイク部分の情報が消えてしまうと間隔がずれてしまう際の対策となる。
FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a difference between a spike and a table according to an embodiment of the present invention.
FIG. 26A is a graph showing an example of spikes. FIG.26 (b) has shown the angle change rate of the graph of Fig.26 (a). It can be seen that the angle change rate corresponding to the spike part changes rapidly up and down in a short time. FIG. 26C is a graph showing an example of a table. FIG.26 (d) has shown the angle change rate of the graph of FIG.26 (c). In the angle change rate corresponding to the table portion, it can be seen that the vertical fluctuation occurs with a certain interval.
Spikes do not always occur at only one point, and exist as a minute table. Therefore, in the present invention, a heuristic threshold is given to distinguish between the table and the spike. The points detected as spikes are removed from the original point group. However, when spikes are continuously generated, the processing shifts to the abnormal point sequence processing described later as a special format that does not match the approximate curve pattern. Further, after the information on the spike portion is removed, alternative information may be interpolated. This is a measure against the deviation of the spike information if the measurement time interval is constant.
次にテーブルを見つける際に用いる前段階の「エッジ発見」処理について説明する。この処理は、図21のステップS26に該当する。エッジとはスパイクが上下(または下上)に変化するのに対しその変化の片側のようなものであり、これは角度変化率が俊急に変化する点の事を指す。角度変化率の求め方に関しては上述した。エッジ点の集合であるエッジ点群とは、角度変化率が周囲に比べて極端に高い点の集合である。これは角度変化率を順番に比較していくだけでよい。例えば、隣接する点の変化率の差が閾値(第二閾値)より大きければエッジであると判定する。
次に「テーブル処理」について説明する。テーブルとは図26(c)に示したような形状を持つ点群の情報である。このような点群が生じる要因として考えられるのは、測定対象の局地的な変化である。例えばハウスへの二酸化炭素散布などで一時的に濃度を上げ、一定時間経過後に天窓を開けてハウス内部の空気を放出するような場合である。この場合、二酸化炭素がハウス内に封入されている前後は外部の大気に沿った推移をする。しかし二酸化炭素が散布されている間はハウスが外気と遮断されて内部に独自の系が生まれる。このような場合、局地的・部分的な変化がその前後とはっきり区別されないと、その区間を除く全体としての傾向が見えづらくなる。また近似曲線を生成する際に、このようなテーブルは二次関数と誤解しやすく、測定情報の精度低下の一因となる。従って本実施形態では、エッジ発見の一環としてテーブルの検出を行う。具体的には、テーブルを構成するエッジを検出して、エッジ点の前後で点群を分割して別な区間とする方法を採る。
Next, the “edge discovery” process at the previous stage used when finding the table will be described. This process corresponds to step S26 in FIG. An edge is like one side of a spike that changes up and down (or down and up), and this refers to the point at which the rate of change in angle changes rapidly. The method for obtaining the angle change rate has been described above. An edge point group, which is a set of edge points, is a set of points whose angle change rate is extremely higher than the surroundings. It is only necessary to compare the angle change rates in order. For example, if the difference between the change rates of adjacent points is larger than a threshold (second threshold), it is determined that the edge.
Next, “table processing” will be described. The table is information of a point group having a shape as shown in FIG. A possible cause of such a point cloud is a local change in the measurement target. For example, the concentration is temporarily increased by, for example, carbon dioxide spraying in a house, and after a certain period of time, the skylight is opened to release the air inside the house. In this case, before and after the carbon dioxide is enclosed in the house, the transition follows the external atmosphere. However, while carbon dioxide is being sprayed, the house is cut off from the outside air, creating a unique system inside. In such a case, if local and partial changes are not clearly distinguished from before and after, it becomes difficult to see the trend as a whole excluding the section. Further, when generating an approximate curve, such a table is easily misunderstood as a quadratic function, which causes a decrease in the accuracy of measurement information. Therefore, in this embodiment, the table is detected as part of the edge discovery. Specifically, a method is adopted in which the edges constituting the table are detected and the point cloud is divided before and after the edge points to form separate sections.
図27は、本発明の一実施形態によるエッジ前後の分割を説明する図である。
図27は、方向の違うエッジ点に囲まれたテーブルを元に、元のターゲットフレームを3分割している例を示している。本実施形態では、エッジ前後で区間を分割し、この各々の区間を新たなターゲットフレームとして区間近似処理を行う。
FIG. 27 is a diagram illustrating division before and after an edge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 27 shows an example in which the original target frame is divided into three based on a table surrounded by edge points in different directions. In the present embodiment, sections are divided before and after the edge, and section approximation processing is performed using each section as a new target frame.
図28は、本発明の一実施形態によるテーブルの分割処理のフローチャートである。
前提として、APF部603は、処理対象とするターゲットフレームについてのエッジ発見を行い、その結果のエッジ点群の集合を生成しているものとする(図21ステップS26)。この処理は、図21のステップS28の処理である。
まず、APF部603は、分割処理における変数の初期化を行う(ステップS50)。具体的には、AP603は、現在の処理対象の点を示す変数p_now、現在の点のエッジを示す変数E_now、最新のエッジを示す変数E_lastを初期化する。次にAPF部603は、スパイク除去後のターゲットフレームおよびペリフェリアルファクターについて時刻の要素を比較した場合の最大点、最小点を見つける(ステップS51)。APF部603は、最大点の座標情報(x軸:時間。y軸:観測結果)をp_maxに、最小点の座標情報をp_minに格納する。次にAPF部603は、p_minをp_nowに設定する(ステップS52)。次にAPF部603は、p_nowがエッジ点かどうかを判定する(ステップS53)。p_nowがエッジ点の場合、APF部603は、p_nowをE_nowに設定する(ステップS54)。次にAPF部603は、E_nowの角度変化率の方向をE_lastの角度変化率と比較し、E_nowの角度変化率の方向がE_lastの角度変化率と違うか、これはつまり符号が異なるか否か判定する(ステップS55)。
FIG. 28 is a flowchart of table division processing according to an embodiment of the present invention.
As a premise, it is assumed that the
First, the
E_nowの角度変化率の方向がE_lastと異なる場合、APF部603は、E_sartとp_nowを組にしてテーブルの情報を格納するリスト変数Table_Listに追加する。また、APF部603は、p_nowをE_nowに設定する(ステップS56)。
E_nowの角度変化率の方向がE_lastと等しい場合、APF部603は、p_nowをエッジ(非テーブル)の情報を格納するリスト変数Edge_Listに追加する。また、APF部603は、p_nowをE_nowに設定する(ステップS57)。
When the direction of the angle change rate of E_now is different from E_last, the
When the direction of the angle change rate of E_now is equal to E_last, the
次にAPF部603は、p_nowとp_maxが等しいかどうかを判定する(ステップS58)。p_nowとp_maxが等しい場合、APF部603は、Table_ListおよびEdge_Listに従って、ターゲットフレームを分割し(ステップS59)、分割されたターゲットフレームを生成する。
一方、p_nowとp_maxが等しくない場合およびステップS53でp_nowがエッジ点ではないと判定した場合、p_nowに次の点を設定して(ステップS591)、ステップS53からの処理を繰り返す。
これにより、エッジ点群を用いて、ターゲットフレームからテーブルを見つけ、テーブル部分と他の部分を分割することができる。
Next, the
On the other hand, if p_now is not equal to p_max and if it is determined in step S53 that p_now is not an edge point, the next point is set in p_now (step S591), and the processing from step S53 is repeated.
Thereby, the table can be found from the target frame using the edge point group, and the table portion and other portions can be divided.
なお、テーブル発見処理の別な方法としてクラスタリングを利用する方法もある。図29、図30を用いてクラスタリングを利用する方法を説明する。
図29は、本発明の一実施形態によるテーブル発見処理を説明する第一の図である。
図30は、本発明の一実施形態によるテーブル発見処理を説明する第二の図である。
一般的なクラスタリングとは複数の要素を持つ群を、幾つかの部分群に分割する行為を指す。クラスタリング可能な群の上では、その要素の間に距離を定義できる。例えば、ある点を時刻と特徴量の2次元空間内にマッピングすることで距離を定義できる。この場合、距離は2点間のユークリッドノルムである。時刻t方向の単位ベクトルは、観測値valの差diffの最大値と最小値の差に合わせて正規化される。これはがdiffが最大でマイナス無限大からプラス無限大という大きな値を取る可能性があるのに対して、tは時刻の差分なので有限な範囲に留まるからである。以降の説明では、点の位置と距離は正規化された後の値であるものとして取り扱う。正規化処理の例を図29に示した。正規化処理後の点群に対してクラスタリングを適用した例を図30に示した。
Note that clustering is another method for the table discovery process. A method of using clustering will be described with reference to FIGS.
FIG. 29 is a first diagram illustrating a table finding process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 30 is a second diagram illustrating the table finding process according to an embodiment of the present invention.
General clustering refers to an act of dividing a group having a plurality of elements into several subgroups. On a clusterable group, a distance can be defined between the elements. For example, the distance can be defined by mapping a point in a two-dimensional space of time and feature amount. In this case, the distance is the Euclidean norm between the two points. The unit vector in the time t direction is normalized according to the difference between the maximum value and the minimum value of the difference diff of the observed values val. This is because diff is a maximum and can take a large value from minus infinity to plus infinity, whereas t is a time difference and remains in a finite range. In the following description, the positions and distances of points are treated as values after normalization. An example of normalization processing is shown in FIG. An example in which clustering is applied to the point group after normalization processing is shown in FIG.
次に「区間近似処理」について図31を用いて説明する。この処理は、図21のステップS29に該当する。
図31は、本発明の一実施形態による区間近似処理のフローチャートである。
まず、APF部603は、ターゲットフレーム内の各点について点の特徴量計算を行う(ステップS60)。「点の特徴量計算」については後述する。ターゲットフレーム内各点の特徴量の集合を求めると、次にAPF部603は、それらの点に関してサブブロック「パターンマッチング」を適用する(ステップS61)。「パターンマッチング」については後述する。APF部603は、パターンマッチングにより最適な形状である、ターゲットフレームに最も近い形を持つ線の形状を得る。
また、「パターンマッチング」と並行してAPF部603は、近似パラメータ計算のための候補点の選択を行う(ステップS62)。例えば、APF部603は、ターゲットフレーム内各点の特徴量の集合の中から最大値、最小値、その他の特徴量が特に大きい値に対応する点、両端に対応する点などを選択する。これらの点を特徴点という。
次にAPF部603は、パターンマッチングにより得た最適な形状に対して近似パラメータ計算を行う(ステップS63)。近似パラメータ計算では、近似曲線の最適な形状を元にして、ステップS62で選択した具体的な特徴点を代入して具体的な近似曲線を表す関数式の各係数や定数などのパラメータの値を求める。例えば、APF部603は、特徴点の中でも特に特徴量が高い点を近似曲線の式に代入して、近似曲線のパラメータを得る。近似曲線の完全な形状が求まったら、APF部603は、それらと、幾つかの特徴的な点を用いて近似曲線を示す数式へ表現形式を変換し(ステップS64)、その数式を出力する。
Next, the “section approximation process” will be described with reference to FIG. This process corresponds to step S29 in FIG.
FIG. 31 is a flowchart of section approximation processing according to an embodiment of the present invention.
First, the
In parallel with the “pattern matching”, the
Next, the
次に「パターンマッチング」について説明する。本実施形態では、観測結果を近似曲線に変換して、その数式のパラメータと、最大値・極大値など特徴的な点の値を中央制御装置20に送信する。農業に関する自然情報は連続した曲線に近似できる。ある時間の区間において、農業分野では情報がそれほど急激に変化しないため曲線は低い次元で済む。従って情報であるセンシング結果の点列の近似曲線を作成する際には、それらを時間に基づいた区間に分割して、概ね4次元以下の曲線に近似する。
Next, “pattern matching” will be described. In the present embodiment, the observation result is converted into an approximate curve, and the parameters of the mathematical formula and the values of characteristic points such as the maximum value and the maximum value are transmitted to the
図32は、本発明の一実施形態によるパターンマッチングのフローチャートである。
図33は、本発明の一実施形態によるパターンマッチングにおける圧縮処理を説明する図である。
図34は、本発明の一実施形態による近似曲線の発見処理を説明する図である。
まずFPについて説明する。FPとは、特徴点群をパターンにマッチ可能な形式にしたものである。FPを導出する処理を説明する。時刻tについて同じ値を持つ点は無いため同一の位置にある点は存在せず、となりあう二つの点の間には方向をつけることができる。例えば元の特徴点群をcp=[p1、p2、・・・、pn]とした時に、点間の方向を表現するベクトルをcvi=pi+1−piとし、その列を[cv1、cv2、・・・、cvn−1]とする。次に特徴点群のうちの最大(pmax)・最小(pmin)の点を見つけ出し、この列の元の位置に挿入する。最終的には[cv1、cv2、cvr、pmax、cvr+1、・・・、cvs、pmin、cvs+1、・・・、cvn−1]のような情報列を得る。これをFPとする。
FIG. 32 is a flowchart of pattern matching according to an embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a diagram illustrating compression processing in pattern matching according to an embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a diagram for explaining approximate curve finding processing according to an embodiment of the present invention.
First, FP will be described. The FP is a format in which a feature point group can be matched with a pattern. A process for deriving the FP will be described. Since there is no point having the same value at time t, there is no point at the same position, and a direction can be set between two adjacent points. For example the original feature point group cp = [p 1, p 2 , ···, p n] when a, the vector representing the direction between the points and cv i = p i + 1 -p i, the column [ cv 1,
パターンマッチングの処理の流れを説明する。まず、APF603部は、パターンファイルを読み込み、全パターンのうち、要素の個数の最大値(ステップS70)と要素の個数の最小値(ステップS71)を見つける。最大の要素の個数を特定すると、それを変数nに設定する(ステップS72)。このnは、マッチング対象と比較されるパターンの長さを表している。
FPの長さがn以上の場合、パターンファイルと比較処理をするためにFPを長さnに調整する(圧縮処理)(ステップS73)。圧縮は、隣り合うFPの要素を結合する処理を繰り返すことで行う。処理の内容としては、まず全cviを確認し隣り合うcviのうち値がもっとも近い2つを選ぶ。この2つを(cvj,cvk)とする。次にこれらの値から中間値を生成する。中間値を(cvi´=(cvj+cvk)/2)とする。最後に、先ほどの(cvj,cvk)をFPから除去し、そこにcvi´を挿入する。これをFPの長さがnになるまで繰り返す。これらの処理のイメージを図33に示す。図33の点1〜点10は、FPである。
A flow of pattern matching processing will be described. First, the
If the length of the FP is greater than or equal to n, the FP is adjusted to the length n in order to perform a comparison process with the pattern file (compression process) (step S73). Compression is performed by repeating the process of combining adjacent FP elements. As the contents of processing, first, all cv i are confirmed, and two nearest cv i are selected. Let these two be (cv j , cv k ). Next, an intermediate value is generated from these values. The intermediate value is (cv i ′ = (cv j + cv k ) / 2). Finally, (cv j , cv k ) is removed from the FP, and cv i ′ is inserted therein. This is repeated until the length of FP becomes n. An image of these processes is shown in FIG.
次にAPF部603は、必要に応じて圧縮処理したFPとパターン長nのパターンファイルを読み込み比較処理(マッチング)する(ステップS74)。パターンファイルの構成方法と準備するパターンに関しては後述する。マッチングの際には、まずパターンファイルと形状の一致を確認する。近似曲線の形状が仮決定されたら次に特徴点の中でも特に特徴量が高い点を近似曲線の式に代入して、近似曲線のパラメータを得る。近似曲線のパラメータが仮決定されたら、今度はこの近似曲線と残りの特徴点の距離の合計を求める。これの逆数を一致度とする(一致度の範囲を0〜1の範囲に落とすため)。一致度が大きい程よりよく近似していると言える。パターンには似通った形状のものがあるため、あるnについて同時に複数のパターンがマッチする。従って一致度を記録していき、全パターン中から尤も高い一致度を持つ曲線を探し出す。近似曲線の発見処理の例を図34に示す。図34において、点128と曲線126の距離はd1、点128と曲線127の距離はd´1、点129と曲線126の距離はd2、点129と曲線127の距離はd´2である。このときAPF部603は、特徴点と曲線126との一致度(1/(d1+d2))、特徴点と曲線127との一致度(1/(d´1+d´2))を比較して、曲線126をよりマッチした曲線と判定する。
次にAPF部603は、これまでに計算した既存の一致度と今回のパターン長=nのパターンファイルについて計算した一致度とを比較し、今回計算した一致度が、既存の一致度を超えるかどうかを判定する(ステップS75)。既存の一致度を超えない場合、APF部603は、既存の一致度に対応するパターンを最適なパターンとして決定する。既存の一致度を超えた場合、APF部603は、nにn−1を設定する(ステップS76)。次にAPF部603は、新たに設定したnがステップS71で求めた要素の個数の最小値と一致するかどうかを判定する(ステップS77)。一致する場合、今回計算した最高の一致度に対応するパターンを最適なパターンとして決定する。一致しない場合、APF部603は、新たに設定したnについてステップS73からの処理を繰り返す。
Next, the
Next, the
図35は、本発明の一実施形態によるパターンファイルを説明する第一の図である。
図36は、本発明の一実施形態によるパターンファイルを説明する第二の図である。
パターンファイルの構成方法であるが、既知の点の配置を記したファイルをパターンファイルと呼ぶ。パターンファイルは曲線の形状毎に準備されている。具体的な曲線の形状の例については後述する。パターンファイルには次の情報が記載されている。まずは突入角・射出角の許容範囲である。次に線分の変化方向である。最後に最大/最小値・極値・変曲点・変化の順序である。図35に三次曲線のパターンを例にパターンファイルに記載される情報について示す。また、図36にパターンファイルのファイルレイアウトの一例を示す。この例では、5行目から13行目に渡って、全部で9個の要素が記載されている。
FIG. 35 is a first diagram illustrating a pattern file according to an embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a second diagram illustrating a pattern file according to an embodiment of the present invention.
This is a pattern file configuration method, and a file describing the arrangement of known points is called a pattern file. A pattern file is prepared for each curve shape. Examples of specific curve shapes will be described later. The pattern file contains the following information. The first is the allowable range of the entry angle / injection angle. Next, the change direction of the line segment. Finally, the maximum / minimum value, extreme value, inflection point, and change order. FIG. 35 shows information described in the pattern file by taking a cubic curve pattern as an example. FIG. 36 shows an example of the file layout of the pattern file. In this example, a total of 9 elements are described from the 5th line to the 13th line.
図37は、本発明の一実施形態によるパターンファイルの種類を説明する第一の図である。
図38は、本発明の一実施形態によるパターンファイルの種類を説明する第二の図である。
図39は、本発明の一実施形態によるパターンファイルの種類を説明する第三の図である。
図40は、本発明の一実施形態によるパターンファイルの種類を説明する第四の図である。
図37(a)、図37(b)は、一次関数で表される関数のパターンを示している。図38(c)〜図38(h)は、二次関数で表される関数を示している。図39(i)〜図39(n)は、三次関数で表される関数のパターンを示している。図40(o)、図40(p)、図40(q)、図40(r)、図40(t)、図40(u)は、四次関数で表される関数を示している。これらのパターンは予め用意され、APF部603は、これらのパターンが示す近似曲線とFPとの比較を行う。つまり本実施形態では、近似曲線はこれらのいずれかに分類されることになる。図37〜図40に示した各関数パターンにおいて、黒点は極値、白点は変曲点、矢印は突入角、射出角である。本実施形態では、これらのパターンファイルが図示しない記憶部に格納されている。
FIG. 37 is a first diagram illustrating the types of pattern files according to an embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a second diagram for explaining the types of pattern files according to an embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a third diagram for explaining the types of pattern files according to an embodiment of the present invention.
FIG. 40 is a fourth diagram illustrating the types of pattern files according to an embodiment of the present invention.
FIG. 37A and FIG. 37B show function patterns represented by linear functions. FIG. 38C to FIG. 38H show functions represented by quadratic functions. FIG. 39 (i) to FIG. 39 (n) show function patterns represented by cubic functions. 40 (o), FIG. 40 (p), FIG. 40 (q), FIG. 40 (r), FIG. 40 (t), and FIG. 40 (u) show functions represented by a quartic function. These patterns are prepared in advance, and the
次に「点の特徴量の計算」について説明する。まずは本実施形態における点の特徴量の考え方について説明する。
はじめに最終的に求める近似曲線と元々の点群の関係を説明する。本実装で最終的に求める近似曲線は、その区間を構成する各点の位置の近傍を尤も通過するように引かれている。逆に言えば、各点は近似曲線を描く際に、近似曲線の決定に少しずつ影響を与えている。ここで例えば近似曲線Cを与える点群Pのうち、点aと点bがあるとする。このとき、点群Pからaを除いた点群P´から計算した近似曲線C´と、同様にbを除いた点群P´から求めた近似曲線C´´を考える。ここで、もしC´よりC´´のほうが元のCの形状に近いとすると、これはC´´を求めたほうがよりよくCを再現していると言える。つまり点群P´より点群P´´のほうが、元の点群Pの特徴をよく残している。翻って言えば、取り除かれた情報である点bより点aのほうが、それが持っている情報量が多かったため、多くの情報が失われたと考えられる。以降、この相対的な情報量を点の特徴量と呼ぶ。ここで点の特徴量の差を与えている要因を考える。ここで近似曲線は時間軸と測定数値軸から成る2次元空間に描かれた線である。さて、もし全観測結果がこの空間上で一直線上に並んでいる場合、この直線を再現するためには2つの点の情報があれば十分である。この観測結果からどれか一つ点を取り除いても最終的に完成する直線は同じである。この取り除かれた点は特徴量が少ないと言える。一方で、全観測結果がスパイク上に並んでいる場合、その俊急なスパイクの先端の点が失われると、最終的に作られる近似曲線の形状に大きな差が出ることになる。この点は非常に特徴量が多い。このように点の特徴量に大きな影響を与えているのは、基本的には点の近傍の値の変化である。これは点の接線の傾きとその変化率で表される。
Next, “calculation of point feature value” will be described. First, the concept of the point feature amount in this embodiment will be described.
First, the relationship between the approximate curve finally obtained and the original point group will be described. The approximate curve finally obtained in this implementation is drawn so as to pass through the vicinity of the position of each point constituting the section. In other words, each point slightly affects the determination of the approximate curve when drawing the approximate curve. Here, for example, it is assumed that there are a point a and a point b in the point group P giving the approximate curve C. At this time, the approximate curve C ′ calculated from the point group P ′ obtained by removing a from the point group P and the approximate curve C ″ obtained from the point group P ′ obtained by removing b similarly are considered. Here, if C ″ is closer to the original shape of C than C ′, it can be said that C is better reproduced when C ″ is obtained. That is, the point group P ″ retains the characteristics of the original point group P better than the point group P ′. In other words, it can be considered that a lot of information has been lost because the point a has a larger amount of information than the point b which is the removed information. Hereinafter, this relative information amount is referred to as a point feature amount. Here, consider the factors that give the difference in the feature quantity of points. Here, the approximate curve is a line drawn in a two-dimensional space consisting of a time axis and a measurement value axis. Now, if all the observation results are arranged in a straight line in this space, it is sufficient to have information on two points in order to reproduce this straight line. Even if one point is removed from this observation result, the straight line finally completed is the same. It can be said that this removed point has a small feature amount. On the other hand, when all the observation results are arranged on the spike, if the point at the tip of the rapid spike is lost, there will be a large difference in the shape of the approximate curve that is finally created. This point has very many features. In this way, it is the change of the value in the vicinity of the point that has a great influence on the feature amount of the point. This is expressed by the slope of the tangent of the point and its rate of change.
図41は、本発明の一実施形態による点の特徴量の計算を説明する第一の図である。
図42は、本発明の一実施形態による点の特徴量の計算を説明する第二の図である。
図43は、本発明の一実施形態による点の特徴量の計算を説明する第三の図である。
一方で単に傾きと変化率だけでは区別がつかない場合もある。例えば図41の例では点40と点41は単なる拡大・縮小の関係にあり、全く同一の傾きと変化率を持つ。この点40、点41を含む区間全体で見た時に区間の大枠の形状を決定しているのは点41である。この場合、二つの点の、全体の形状における影響力の差をもたらした要因は、その点が特徴的であると言えるその範囲の大きさである。すなわちその点の左右に存在するであろう同等に特徴的な他の点までの距離の長さである。この距離を周囲のサイズと呼ぶ。周囲のサイズが大きい場合、点の近傍の近似曲線の形状にその点は大きな影響を与えていると言える。なぜなら、その点の周囲には他の特徴的な点が存在しないからである。
以上の事から点の特徴量を与える要因は、点における傾きと変化率及び周囲のサイズである。そこで本実装では、式(1)のScoretargetがとりうる範囲のうち最小の値min(Scoretarget)を選ぶ。
Scoretarget= a1×(norm1+norm−1)+
a2×(norm2+norm−2)+ ・・・+
a3×(norm3+norm−3)・・・・(1)
ここで、式(1)のa1、norm1などについて図42に示す。また、以下が成り立つようにパラメータa1〜an、pを設定する。ここでfは直線を示す。
2×a1+2×a2+2×a3+・・・+2×an = 1
a1≧a2≧a3≧・・・≧an = 0
normm= ((点mの値)−f(tm))2
m = {p|p=±1、±2、・・・、±n、an=0}
FIG. 41 is a first diagram illustrating calculation of a point feature amount according to an embodiment of the present invention.
FIG. 42 is a second diagram illustrating calculation of a point feature amount according to an embodiment of the present invention.
FIG. 43 is a third diagram illustrating calculation of a point feature amount according to an embodiment of the present invention.
On the other hand, there are cases where it is not possible to distinguish between the slope and the rate of change. For example, in the example of FIG. 41, the
From the above, the factors that give the feature amount of the point are the slope and change rate at the point and the size of the surrounding area. Therefore, in this implementation, the minimum value min (Score target ) is selected from the range that can be taken by the Score target of Expression (1).
Score target = a 1 × (norm 1 + norm −1 ) +
a 2 × (norm 2 + norm −2 ) +.
a 3 × (norm 3 + norm −3 ) (1)
Here, FIG. 42 shows a 1 , norm 1 and the like of the formula (1). Also, set the parameters a 1 ~a n, p to following holds. Here, f represents a straight line.
2 × a 1 + 2 × a 2 + 2 × a 3 +... + 2 × a n = 1
a 1 ≧ a 2 ≧ a 3 ≧ ··· ≧ a n = 0
norm m = ((value of point m) −f (t m )) 2
m = {p | p = ± 1, ± 2,..., ± n, a n = 0 }
本実施形態では、ターゲットフレーム内部での、ある点の特徴量を次のように導く。まずある点を中心とした直線計算レンジにおいて、その点を通過する直線が図42の式を最小にする際の、直線の傾きを計算する。この傾き点のスロープと呼ぶ。ターゲットフレームのすべての点のスロープを計算したら、それらを時間軸基準で整列する。この点列内部では、もし隣り合った3点のスロープがほとんど変わらない場合、その中央の点が無くとも、中央の点のスロープは両端のスロープから推測できる。このような点を情報量が少ない点と呼ぶ。周囲から容易に推測できる情報量の少ない点の例を図43に示した。図43において中央の点131の値は、点130、点132から推定可能である。このように情報の少ない点131は、点群から除去される。点131は、情報の少ないスロープである。
In the present embodiment, a feature amount at a certain point in the target frame is derived as follows. First, in the straight line calculation range centered on a certain point, the inclination of the straight line when the straight line passing through the point minimizes the equation of FIG. 42 is calculated. This is called the slope of the tilt point. After calculating the slopes of all points in the target frame, align them with respect to the time axis. In this point sequence, if the slopes of three adjacent points are almost unchanged, the slope of the center point can be inferred from the slopes of both ends even if there is no center point. Such a point is called a point with a small amount of information. An example of a small amount of information that can be easily estimated from the surroundings is shown in FIG. In FIG. 43, the value of the
式(1)の最小の値min(Scoretarget)を計算する方法を示す。ある時刻をtiと記す。また測定値はViと記す。今回扱う情報(観測結果)や計算処理はこのふたつのパラメータで構成される二次元空間に対してのものである。近似直線はNtarget(ti)=ati+bと表現できる。この直線の切片aがScoretargetそのものである。
近似直線を求めるために必要な観測結果を含む時間の区間を「スコア算出区間」と呼ぶ。スコア算出区間のどこかにtargetが存在する。従ってスコア算出区間は、targetを含むように二つの時刻を選ぶことで定まる。ここではスコア算出区間を[tstart、tend]と表す。tstart≦ttarget≦tendである。
A method for calculating the minimum value min (Score target ) of Expression (1) will be described. A certain time is denoted as t i . The measurement value is referred to as V i. The information (observation results) and calculation processing handled this time are for a two-dimensional space consisting of these two parameters. The approximate straight line can be expressed as N target (t i ) = at i + b. This straight line segment a is the Score target itself.
A time interval including observation results necessary for obtaining an approximate straight line is referred to as a “score calculation interval”. There is a target somewhere in the score calculation section. Therefore, the score calculation interval is determined by selecting two times so as to include target. Here, the score calculation section is represented as [t start , t end ]. t start ≤ t target ≤ t end .
観測結果は時刻により一意に定まる時刻と測定値の組である(pi=(ti、Vi))。従って観測結果の集合の要素は順序関係を持ち、添え字をつけることで関係を表現できる。添え字のつけ方として、ここではtargetをゼロとして時刻が増える方向に隣り合っているものには加算、減る方向のものには減算をしていく。例えばあるスコア算出区間において、targetより前の時刻に2個、後の時刻に3個の観測結果がある場合、p−2、p−1、ptarget、p1、p2、p3のように表現できる。
観測結果は離散的であるため、観測結果はスコア算出区間に有限個含まれる。ここではそれらをスコア算出用点群TCtargetと表す。TCtargetには、targetを除くスコア算出区間の範囲内の観測結果が全て入る。
TCtarget={pi|tstart≦ttarget≦tend}
要素を並べて書けば次のようになる。rはマイナス側の観測結果の個数、sはプラス側の観測結果の個数である。注意すべき点は、これらの観測結果の時刻間隔は一定ではない点である。
TCtarget=[p−r、p−r+1、p−r+2、・・・、p−r+(r−2)、p−r+(r−1)、p1、p2、p3、・・・、ps−1、ps]
次にある時刻tiにおける、近似直線Ntarget(ti)と実際の観測結果Viの値の剥離具合をnormiとして以下のように定義する。:
normi = ( Vi − Ntarget(ti))2
点targetから遠く離れた点がtargetの特徴量に影響を与えないようにするために、normiに対して重みづけをする。ある点に対する重みをαi、その算出式をW(ti)とする。この重みづけは環境によって微調整が必要であるため、ここでは一例として以下のような式W(ti)を定義した。
The observation result is a set of a time and a measured value that is uniquely determined by the time (p i = (t i , V i )). Therefore, the elements of the observation result set have an order relationship, and the relationship can be expressed by adding a subscript. As a way of attaching a subscript, here, the target is set to zero and addition is performed for those adjacent in the direction of increasing time, and subtraction is performed for the direction of decreasing. For example, in certain score calculation interval, two at a time prior to target, if there is a time three observations to post, p -2, p -1, p target, as p 1, p 2, p 3 Can be expressed.
Since the observation results are discrete, a finite number of observation results are included in the score calculation section. Here, they are represented as a score calculation point group TC target . All observation results within the range of the score calculation section excluding target are entered in TC target .
TC target = {p i | t start ≦ t target ≦ t end }
If the elements are written side by side, it will be as follows. r is the number of observations on the negative side, and s is the number of observations on the positive side. It should be noted that the time interval between these observations is not constant.
TC target = [p− r , p− r + 1 , p− r + 2 ,..., P− r + (r−2) , p− r + (r−1) , p 1 , p 2 , p 3 ,. , P s−1 , p s ]
Next, the degree of peeling between the value of the approximate straight line N target (t i ) and the actual observation result V i at a certain time t i is defined as “norm i” as follows. :
normi i = (V i -N target (t i )) 2
In order to prevent a point far from the point target from affecting the feature quantity of the target, the norm i is weighted. The weight for a certain point is α i , and the calculation formula is W (t i ). Since this weighting needs to be finely adjusted depending on the environment, the following formula W (t i ) is defined here as an example.
これらを踏まえてScoretargetは次のように表せる。 Based on these, the Score target can be expressed as follows.
これは以下のようにして整理すると未知数(a、b)を持つ二次式であることが分かる。 It can be understood that this is a quadratic expression having unknown numbers (a, b) when arranged as follows.
上の式(4)に置いてαj、tj、Vjは事前に与えられているため、それらは定数である。これらの定数項を、 Since α j , t j , and V j are given in advance in the above equation (4), they are constants. These constant terms are
とすると、
Scoretarget=A+Ba2+Cb2−2bD−2aE+2abF
となり、Scoretargetは、a、bの二次式となる。関数の設定よりαj≧0かつ時刻はかならず正であるからtj≧0より、B、C≧0であるから、Scoretargetはa、bについて各々唯一の最小点を持つ。
Scoretargetをa、bそれぞれについて偏微分すると、未知数a、bについての連立方程式を得られる。最小点ではゼロであるので、
Then,
Score target = A + Ba 2 + Cb 2 −2bD−2aE + 2abF
Thus, Score target is a quadratic expression of a and b. Since α j ≧ 0 and the time is always positive according to the setting of the function, since t j ≧ 0 and B and C ≧ 0, Score target has only one minimum point for a and b.
If the Score target is partially differentiated for a and b, simultaneous equations for the unknowns a and b can be obtained. Since the minimum point is zero,
これを解いて、所望のaを得る。 Solve this to get the desired a.
本実施形態では、特徴量を各観測結果が示す点を通り、当該点を中心とした所定の範囲に存在する他の点との距離が最小となる直線の傾き(min(Scoretarget)=a)を用いて計算する。次に特徴量計算について説明する。 In this embodiment, the slope of a straight line (min (Score target ) = a through which the feature amount passes through the point indicated by each observation result and the distance from the other point existing in a predetermined range centered on the point is minimized. ) To calculate. Next, the feature amount calculation will be described.
図44は、本発明の一実施形態による点の特徴量計算の第一のフローチャートである。
図45は、本発明の一実施形態による点の特徴量計算の第二のフローチャートである。
図46は、本発明の一実施形態による点のプローブを説明する第一の図である。
図47は、本発明の一実施形態による点のプローブを説明する第二の図である。
まず、APF部603は、Di612経由でターゲットフレームのペリフェリアルファクターを取得する(ステップS80)。次に、APF部603は、スパイク除去済みのターゲットフレームについて以下の処理を繰り返す(ステップS81)。まず、ペリフェリアルファクターからターゲットフレームの中の処理対象の点についての直線計算レンジを取得する(ステップS82)。次に、APF部603は、直線計算レンジを用いて、処理対象点の近似直線の傾き計算を行う(ステップS83)。APF部603は、ある処理対象の点の最も近似度が高かった近似直線の傾きを算出する。APF部603は、この処理を繰り返し、ターゲットフレームの全の点について、近似直線の傾きを求め、近似直線の傾きの集合を生成する。次にAPF部603は、近似直線の傾きの集合について、起点とプローブを生成し、全プローブの動作を開始する(ステップS84)。APF部603は、各点の近似直線を求めるとプローブを準備して、プローブが全て停止するまでプローブを動作させて、すべての点に対して特徴量を算出する。
FIG. 44 is a first flowchart of point feature value calculation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 45 is a second flowchart of point feature value calculation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 46 is a first diagram illustrating a point probe according to an embodiment of the present invention.
FIG. 47 is a second diagram illustrating a point probe according to an embodiment of the present invention.
First, the
ここで、プローブについて説明する。上述のとおり、本実施形態における特徴点は、近似曲線を決定するにあたり形状に大きく影響を与える点のことを指す。従ってある点に対する特徴量は、その点が条件を満たすほど大きい必要がある。また近似曲線のパターンマッチングの際に使用する点は、極力少ないほうがよい。従って点のごく一部に大きな特徴量を与えるような定義が必要である。従って本実施形態では次のようなアイディアで特徴量を算出する。 Here, the probe will be described. As described above, the feature point in the present embodiment refers to a point that greatly affects the shape in determining the approximate curve. Therefore, the feature amount for a certain point needs to be large so that the point satisfies the condition. Also, the number of points used for pattern matching of approximate curves should be as small as possible. Therefore, a definition that gives a large feature amount to a very small part of the point is necessary. Therefore, in this embodiment, the feature amount is calculated using the following idea.
第一に、特徴量の基準となる起点を選択する。これは形状を決定するうえで必要不可欠な点であろうと推定されるものである。ある点群の各点の特徴量は、この点を基準として大小が決定される。例えば両端の点や、最大・最小値、極値、変曲点などである。後述する計算方法の関係から、この点が多数あれば全体を計算するまでの時間が速くなるが、あくまでも推定で選択された点であるため、結果である近似の精度に影響が出る。従って点の数は測定対象の情報を考慮して適切に決定する必要がある。 First, a starting point serving as a reference for the feature amount is selected. This is presumed to be an indispensable point in determining the shape. The feature amount of each point in a certain point group is determined based on this point. For example, points at both ends, maximum / minimum values, extreme values, inflection points, etc. From the relation of the calculation method described later, if there are a large number of points, the time required to calculate the whole will be faster. However, since it is a point selected by estimation, the accuracy of the resulting approximation is affected. Therefore, it is necessary to appropriately determine the number of points in consideration of information to be measured.
次に各起点に対して特徴量の参考値tdiffk=(setdiffk、tempdiffk、degreek)をパラメータとして与える。setdiffkはその起点に与えられた特徴量、tempdiffkは走査中に変化していくプローブの特徴量、degreekはプローブが特徴量計算の際に参考とする切片(傾き)である。tempdiffkを高くすると後に起点が特徴量に選択される可能性が上がる。しかし、これを上げすぎると今度は真の特徴が値に埋もれてしまい発見されづらくなるので、適切な初期値を設定する必要がある。 Next, a reference value tdiff k = (setdiff k , tempdiff k , degree k ) of the feature amount is given as a parameter to each starting point. setdiff k is a feature amount given to the starting point, tempdiff k is a feature amount of the probe that changes during scanning, and degree k is an intercept (slope) that the probe refers to when calculating the feature amount. Increasing tempdiff k increases the possibility that the starting point will be selected as a feature amount later. However, if this is raised too much, the true feature will be buried in the value and it will be difficult to find it, so it is necessary to set an appropriate initial value.
次に起点からプローブprkを作製する。prk点群の列[・・・、pi+1、pi、pi+1、pi+2、・・・、pj−1、pj、pj+1、・・・]を走査するためのポインタlockと、進行方向veckおよびprkの特徴量の参考値tdiffkからなる。以降ではこれらをprkのパラメータと呼ぶ。prkは、例えば点piが起点に選ばれたとすると、その両側に作られる。プローブの構成例を図45に示す。
プローブprkは処理のループ毎に、進行方向veckに、ある時間分だけ一定量進む。これを仮にds_minとする。ds_minの決定方法は後述する。ds_minの単位は時間である。点の列は時間軸に対して等間隔ではないため、1回のループでds_min分だけプローブprkが移動したとしても、隣の点に届くとは限らない。一定量ずつ進むプローブが現在の位置から隣の点を乗り越えることを、ここでは衝突と呼ぶ。点とプローブの衝突は互いの位置関係とプローブの進行方向から容易に算出可能である。衝突が起きた場合には、プローブのパラメータと点のmin(Scoretarget)を元に点の特徴量diffiを計算する。
Next, the probe pr k is produced from the starting point. Pointer loc k for scanning a row of pr k point groups [..., p i + 1 , p i , p i + 1 , p i + 2 ,..., p j−1 , p j , p j + 1 ,. And a reference value tdiff k of the feature quantity of the traveling direction vec k and pr k . These are hereinafter referred to as pr k parameters. pr k is, for example, the points p i is the chosen starting point, made on both sides. A configuration example of the probe is shown in FIG.
The probe pr k advances a certain amount for a certain time in the traveling direction vec k for each processing loop. Let this be ds_min. A method for determining ds_min will be described later. The unit of ds_min is time. Since the sequence of points is not equally spaced with respect to the time axis, even if the probe pr k moves by ds_min in one loop, it does not necessarily reach the adjacent point. A probe that moves a certain amount over the next point from the current position is called a collision here. The collision between the point and the probe can be easily calculated from the mutual positional relationship and the traveling direction of the probe. When a collision occurs, the point feature quantity diff i is calculated based on the probe parameters and the point min (Score target ).
区間の両端の点は、片方向のプローブしか作成されない。従って、全てのプローブは進行方向に、こちらに向かってくるもう一つのプローブが存在する。これを隣り合う二つのプローブと呼ぶ。隣り合う二つのプローブは、処理が進むにつれて、ある段階で必ずぶつかる(2つのプローブが同じ点を乗り越える)。これをプローブの衝突と呼ぶ。この状態になった時、この二つのプローブが、起点間の点群を全て走査したことになる。従ってこれらのプローブがこれ以上進むことが無いように、これらのプローブを停止する。すべてのプローブが停止したら特徴量の割り当て処理を終了する。 Only one-way probes are created for points at both ends of the section. Therefore, there is another probe coming in the direction of travel of all the probes. This is called two adjacent probes. Two adjacent probes always collide at some stage as the process proceeds (two probes get over the same point). This is called probe collision. When this state is reached, the two probes have scanned all the points between the starting points. Therefore, these probes are stopped so that they do not advance any further. When all the probes are stopped, the feature amount assignment process is terminated.
次に最適なds_minの求め方について説明する。ds_minはプローブが1回につき進む距離であるから、全区間を走査するためにかかる時間は(tend−tstart)×プローブ数/ds_minとなる。従って点を二つ同時に乗り越えないような最大のdsminとして、ここでは点列の各間隔の長さのうち最小のものをds_minとする。点pi=(ti、vali)、点列の区間を[tstart、tend]として以下の式で表すことができる。
ds_min=min({|pi+1−pi||tstart≦tei<tend})
Next, how to obtain the optimum ds_min will be described. Since ds_min is the distance that the probe travels once, the time taken to scan the entire section is (t end −t start ) × number of probes / ds_min. Therefore, the maximum ds min that does not get over two points at the same time is set as the maximum ds_min among the lengths of the intervals of the point sequence. The point p i = (t i , val i ) and the interval of the point sequence can be expressed by the following formula as [t start , t end ]
ds_min = min ({| p i + 1 −p i || t start ≦ t ei <t end })
次にプローブのパラメータtdiffk=(setdiffk、tempdiffk、degreek)と点の切片degreei=min(Scoretarget)を元に点の特徴量diffiを計算する方法を説明する。degreekはプローブが保有している現段階の切片である。この値は、これまでにこのプローブで処理されてきた点の切片を元に計算されている。これを点の切片であるdegreeiと比較する。もしこれらの値が似通ったものであるならば、この点の切片は、プローブが今まで処理してきた点とあまり差異が無いことになる。tempdiffkはプローブが現在保持する特徴量の参考値である。tempdiffkはプローブが最近処理した点の特徴量の最大値を持っている。従って、現在処理している点が前と似通った切片をもつ場合には、前に処理した点(これは特徴量の最大値を与えた点)が、今処理している点の特徴を代理できると考えられる。そこで、現在処理している点の特徴量を低くする。一方、大きく異なる場合には、プローブに対して初期に与えられた特徴量を再度与え、同時にプローブの特徴量も初期化する。同様にしてprkのパラメータを変更する処理も行う。現在処理している点が以前処理した点と大きく異なる切片を持つ場合には、その点の切片の情報を取り込む。点の特徴量の計算処理とプローブのパラメータ変更を同時に行う処理は図47のようになる。詳細について述べる。 Next, a method of calculating the point feature quantity diff i based on the probe parameters tdiff k = (setdiff k , tempdiff k , degree k ) and the point intercept degree i = min (Score target ) will be described. Degree k is the current stage section held by the probe. This value is calculated based on the intercept of the points that have been processed with this probe so far. Compare this with degree i , which is the intercept of the point. If these values are similar, the intercept of this point will not differ much from the point that the probe has processed so far. tempdiff k is a reference value of the feature value currently held by the probe. tempdiff k has the maximum value of the feature value of the point that the probe has recently processed. Therefore, if the currently processed point has an intercept similar to the previous one, the previously processed point (this is the point that gave the maximum feature value) represents the feature of the currently processed point. It is considered possible. Therefore, the feature amount of the point currently being processed is lowered. On the other hand, if they differ greatly, the feature amount initially given to the probe is given again, and at the same time, the feature amount of the probe is initialized. Similarly, the process of changing the parameter of pr k is also performed. If the currently processed point has a significantly different intercept from the previously processed point, information on the intercept of that point is captured. FIG. 47 shows a process for simultaneously calculating the point feature value and changing the probe parameters. Details will be described.
まず、プローブの切片と現在の点の切片がどれだけ似通っているか判定するのに、その差分の絶対値がある閾値αより小さいかどうかを用いている。この閾値αは定数であり装置作動前にあらかじめ与えられる。αが小さい程ある点が特徴的であると判定される可能性が高くなるため、特徴点の個数が増えて後処理のパターンマッチング処理の負荷が上がる。以前の観測結果の変化量の平均値からαの値を決定するのが望ましい。βは特徴量の減衰を示す。これは例えば十分に離れた2点が互いに同じような値を示しても、それらは無関係であるということを示す。関係性の減衰がβの減算に該当する。 First, to determine how similar the intercept of the probe and the intercept of the current point is, whether or not the absolute value of the difference is smaller than a certain threshold value α is used. This threshold value α is a constant and is given in advance before the operation of the apparatus. Since the possibility that a certain point is determined to be characteristic increases as α decreases, the number of feature points increases, increasing the load of post-processing pattern matching processing. It is desirable to determine the value of α from the average value of changes in previous observations. β represents the attenuation of the feature value. This indicates that, for example, two points that are sufficiently distant from each other show similar values, but they are irrelevant. The attenuation of the relationship corresponds to the subtraction of β.
具体的な処理としては、min(Scoretarget)とdegreekの差の絶対値がα以下の場合、APF部603は、(min(Scoretarget)−degreek)/2をdegreekに代入する。また、APF部603は、(degreek×tempdiffk)/2をdiffiに代入する。また、APF部603は、tempdiffk−βをtempdiffkに代入する。
また、min(Scoretarget)とdegreekの差の絶対値がαより大きい場合、APF部603は、min(Scoretarget)をdegreekに代入する。また、APF部603は、setdiffkをdiffiに代入する。また、APF部603は、setdiffkをtempdiffkに代入する。
As a specific process, when the absolute value of the difference between min (Score target ) and degree k is less than or equal to α, the
If the absolute value of the difference between min (Score target ) and degree k is greater than α, the
フローチャートの説明に戻る。APF部603は、プローブの集合に含まれる各プローブについて以下のステップS86〜ステップS894の処理を繰り返す(ステップS85)。まず、あるプローブprについてprが動作しているかどうか判定する(ステップS86)。動作していないと判定した場合、この処理ループを抜ける(ステップS87)。動作している場合、prをds_minだけ移動する(ステップS88)。次に、APF部603は、prが隣接するプローブと衝突したかどうかを判定する(ステップS89)。衝突した場合、prを停止する(ステップS891)。そして、APF部603は、prに衝突した点があるかどうかを判定する(ステップS892)。衝突しなかった場合、ステップS892の処理を行う。ステップS892で衝突した点が無いと判定した場合、この処理ループを抜ける(ステップS893)。ステップS892でprに衝突した点があると判定した場合、APF部603は、pprと衝突した点pのパラメータより、点pの特徴量を求める(ステップS894)。以上の処理を全プローブに対して行うと全てのプローブを動作させた結果の各点における現段階での特徴量が生成される。全てのプローブが停止すると(ステップS895)、APF部603は、各点の最終的な特徴量diffiを算出する。
Return to the description of the flowchart. The
次に異常点列の処理について説明する。この処理は、図21のステップS291に該当する。測定値の中に異常値が検出された場合には観測結果を元にその異常値が本当に単なる測定ミスなのか、それとも有意な情報なのかを検証可能にしておくことが望ましい。そのための最も有効な策は、観測結果をそのまま蓄積しておくことである。検証作業の特性として、観測結果はある程度蓄積されたから、それについて検証が行われるため、対象となる観測結果に関して、即時性は求められない点である。
本実施形態の構成で観測結果を蓄積できる装置は測定装置10と中央制御装置20である。しかしながら、送信情報量の削減を鑑みると、中央制御装置20に蓄積することは理想的ではない。なぜなら観測結果を中央制御装置20に蓄積するためには、その情報をそのまま即時に中央制御装置20へ伝えねばならないからである。そのため通信量が削減されない。もう一つのアプローチは測定装置10に蓄積することである。もちろん測定装置10から情報を取り出す方法が必要であるが、この場合、蓄積された観測結果を即時に送信する必要性は薄いため、都合の良い任意の時点で送信すればよい。
本実施形態では観測結果のうち、異常値であると測定装置10で推定された場合に、その周囲だけを切り出して測定装置10に保存するという方法をとる。これにより後の検証作業を可能とする。異常点列の処理のフローチャートを図48に示す。
Next, the processing of the abnormal point sequence will be described. This process corresponds to step S291 in FIG. When an abnormal value is detected in the measured value, it is desirable to be able to verify whether the abnormal value is really just a measurement error or significant information based on the observation result. The most effective way to do this is to accumulate observation results as they are. Since the observation results have been accumulated to some extent as a characteristic of the verification work, verification is performed on the observation results, so that the immediacy of the target observation results is not required.
Devices that can accumulate observation results in the configuration of this embodiment are the
In the present embodiment, when the
図48は、本発明の一実施形態による異常点列の処理のフローチャートである。
まず、APF部603は、上述の点の特徴量計算を行う(ステップS90)。APF部603は、ターゲットフレーム内の各点の特徴量の集合を生成する。次に、APF部603は、各点のうち、時刻が最大・最小の値を持つ点を探索する(ステップS91)。APF部603は、時刻毎の最大値・最小値の点とその特徴量を生成する。次に、APF部603は、ターゲットフレームを分割する(ステップS92)。具体的には、異常値を含む区間(中央)とそれ以外の区間(左右の区間)に分割する。
次に、APF部603は、分割後のターゲットフレームそのそれぞれについて処理を行う。処理対象となる分割後のターゲットフレームが分割後の中央のターゲットフレームの場合、APF部603は、中央のターゲットフレームについて上側、下側の凸包に属する点を発見する(ステップS94)。上側、下側の凸包に属する点については後述する。次に、APF部603は、上側、下側の凸包に属する点に対して区間近似処理を行う(ステップS95)。区間近似処理については説明したとおりである。区間近似処理によってAPF部603は、上側、下側の凸包の近似曲線を求める。この上側、下側の凸包の近似曲線が異常点列の存在する範囲を示す情報である。次に、APF部603は、異常点列の存在範囲を示す情報(異常範囲の要約情報)を生成する(ステップS96)。異常範囲の要約情報とは、上側、下側の凸包の近似曲線の関数、中央のターゲットフレームの開始および終了時刻、中央のターゲットフレームにおける観測結果の最大値および最小値である。
一方、処理対象となる分割後のターゲットフレームが分割後の中央のターゲットフレーム以外の場合、つまり両端のターゲットフレームの場合、APF部603は、区間近似処理を行う(ステップS97)。
FIG. 48 is a flowchart of abnormal point sequence processing according to an embodiment of the present invention.
First, the
Next, the
On the other hand, when the divided target frame to be processed is other than the divided target frame, that is, the target frames at both ends, the
図49は、本発明の一実施形態による異常点列の処理を説明する第一の図である。
農業分野のセンシングに起こる異常の例として、台風などに天候の急激な変化がある。例えば台風通過中は日照量の変動が非常に激しいことが分かっている。台風通過時の日照量のパターンの例を図49に示す。この場合、大枠では山なりになっているが、細かい部分では谷状になっている部分もあり、単純に山なりの情報であるとは言い切れない。このような情報を安易に近似処理してしまうと、後日発見された知見を元に過去の情報を分析する場合に、本質的な情報を失うことになりかねない。また例え近似曲線を生成したとしても、その曲線の確からしさは非常に低いものとなる。
従って本実装形態の測定装置ではこのような複雑な形状の点列は近似処理せず、代わりに形状の概要を一時報告として中央制御装置に送信する。そして一時報告部分の情報については観測結果を測定装置側に蓄積する。他方、近似曲線にされたフレームの観測結果については破棄される。蓄積された観測結果は、情報を閲覧しようとする者からのリクエストがあった段階で中央制御装置経由にて測定装置より取り出される。送信される形状の概要は、ターゲットフレームの上下の凸包を曲線に近似したものと最大最小値となる。凸包の近似曲線のイメージを図50に示す。
FIG. 49 is a first diagram for explaining the processing of the abnormal point sequence according to the embodiment of the present invention.
An example of an abnormality that occurs in sensing in the agricultural field is a sudden change in weather such as a typhoon. For example, it has been found that the amount of sunshine varies greatly during the typhoon. FIG. 49 shows an example of the pattern of the amount of sunlight when the typhoon passes. In this case, although the outline is a mountain, there is a valley in the fine part, and it cannot be said that the information is simply a mountain. If such information is easily approximated, essential information may be lost when analyzing past information based on knowledge discovered at a later date. Even if an approximate curve is generated, the accuracy of the curve is very low.
Therefore, the measuring device of this embodiment does not approximate such a complex shape point sequence, but instead transmits the outline of the shape as a temporary report to the central control device. As for the information of the temporary report part, the observation result is accumulated on the measuring device side. On the other hand, the observation result of the frame made into the approximate curve is discarded. The accumulated observation results are taken out from the measuring device via the central control device when a request is received from a person who wants to browse the information. The outline of the transmitted shape is the maximum and minimum values obtained by approximating the upper and lower convex hulls of the target frame to a curve. An image of the approximate curve of the convex hull is shown in FIG.
図50は、本発明の一実施形態による異常点列の処理を説明する第二の図である。
図50において、曲線140は、凸包の近似曲線(上側)である。曲線141は、上方向からの凸包(上側凸包)である。曲線142は、下方向からの凸包(下側凸包)である。曲線143は、凸包の近似曲線(下側)である。
凸包とは本来ある図形を包む直線集合のことを指す。凸包を求めるアルゴリズムは多種ある。(詳しくは、例えば、Luc Devroye , Godfried Toussaint.,"A note on linear expected time algorithms for finding convex hulls",1981,P361-P366,Computing,vol26)。ここでは凸包の概念を時間軸と並行して用いている。異常な点群に含まれるすべての点は、少なくとも凸包の近似曲線で包まれる領域に含まれることが分かる。凸包の最悪値は矩形を成す。
図50の白点が上側凸包を構成する点群、黒点が下側凸包を構成する点群である。値軸方向から元の点群を見た場合の凸包であるため、上下の凸包を構成する各点を結んだ直線群の間に元の点群全体が必ず入る。また凸包の特徴として凸包を構成する点群を結んだ各直線は、必ず上もしくは下に凸な単調増加になる。従って凸包の近似曲線は必ず2次曲線、もしくは両端を結ぶ直線に近似できる。ただし近似曲線の最大・最小値は点群の最大・最小値を超えることがある。図51に例を示す。
FIG. 50 is a second diagram for explaining the processing of the abnormal point sequence according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 50, a
A convex hull refers to a set of straight lines that wraps a figure. There are various algorithms for obtaining the convex hull. (For example, Luc Devroye, Godfried Toussaint., “A note on linear expected time algorithms for finding convex hulls”, 1981, P361-P366, Computing, vol26). Here, the concept of convex hull is used in parallel with the time axis. It can be seen that all the points included in the abnormal point group are included in at least the region surrounded by the approximate curve of the convex hull. The worst value of the convex hull is a rectangle.
The white dots in FIG. 50 are point groups that constitute the upper convex hull, and the black dots are point groups that constitute the lower convex hull. Since this is a convex hull when the original point cloud is viewed from the direction of the value axis, the entire original point cloud always enters between the straight line groups connecting the upper and lower convex hulls. Each straight line connecting the points constituting the convex hull as a characteristic of the convex hull always increases monotonously upward or downward. Therefore, the approximate curve of the convex hull can be approximated to a quadratic curve or a straight line connecting both ends. However, the maximum and minimum values of the approximate curve may exceed the maximum and minimum values of the point group. An example is shown in FIG.
図51は、本発明の一実施形態による異常点列の処理を説明する第三の図である。
図51(a)は、全ての点が下側凸包の構成要素になる場合の例である。図51(b)は、上側凸包と下側凸包とが矩形を形成する場合の例である。この場合、凸包を構成する点が最小個数になる。特に図51(b)のような、凸包がほぼ矩形になる場合に、最大・最小値の値の剥離が大きくなる。従って本実施形態では異常点列として、凸包の近似曲線と、元の点群の最大・最小値を両方算出して最終的にGG部24で表示する。これにより情報を閲覧しようとするユーザは、異常点列の存在範囲の概形をより正確につかむことが出来る。
FIG. 51 is a third diagram for explaining the processing of the abnormal point sequence according to the embodiment of the present invention.
FIG. 51A shows an example in which all points are constituent elements of the lower convex hull. FIG. 51B shows an example where the upper convex hull and the lower convex hull form a rectangle. In this case, the number of points constituting the convex hull is the minimum number. In particular, when the convex hull has a substantially rectangular shape as shown in FIG. 51 (b), the separation between the maximum and minimum values increases. Therefore, in this embodiment, both the approximate curve of the convex hull and the maximum / minimum value of the original point group are calculated as the abnormal point sequence and finally displayed on the
図52は、本発明の一実施形態による異常点列の処理を説明する第四の図である。
本実施形態の異常点列の処理では、ターゲットフレーム中に異常値を多数含む区間が1つだけあるとしている。これは以下のような状態を示している。本実装ではターゲットフレーム中に多数のスパイク・エッジがある場合に、異常値を含む区間であると判定している。つまり本実施形態においてターゲットフレームが異常値点群であると判定された場合、ターゲットフレームの構造は通常、図52(a)の例のようになっていると考えられる。従ってこのターゲットフレームを両端の滑らかな部分(区間144、区間146)と、中央の真に異常値の連続した区間145に3分割することで、異常区間をより小さな範囲に抑えられる。この3区間のうち、区間144、区間146に関しては通常どおりの区間近似処理を適用して、区間146に当たる異常値が連続する区間にだけ、凸包近似曲線を用いた異常点列の処理を行う。なお、図52(b)のように、ターゲットフレームを両端の滑らかな部分(区間147、区間149)の他に異常区間148内の2つ以上の異常値の連続した区間の間になめらかな区間148aが挟まれることも考えられる。この場合あまり細分化すると近似曲線の本数が増えてしまうことになるため、本実施形態の説明では3分割以上の細分化はしないこととした。しかし、この分割方法は一例であってこれに限定されない。
FIG. 52 is a fourth diagram illustrating the processing of the abnormal point sequence according to the embodiment of the present invention.
In the processing of the abnormal point sequence of the present embodiment, it is assumed that there is only one section including many abnormal values in the target frame. This indicates the following state. In this implementation, when there are many spike edges in the target frame, it is determined that the section includes an abnormal value. That is, in the present embodiment, when it is determined that the target frame is an abnormal value point group, it is considered that the structure of the target frame is usually as shown in the example of FIG. Therefore, by dividing this target frame into three parts, ie, smooth portions (
最後に「対話的な情報表示」について説明する。発明では情報を観測時刻順に並べた時系列の数列として利用することを想定している。従ってこれらを可視化するために2次元のグラフを利用する。これは例えば折れ線グラフなどを表示するGUIを持つプログラムで実現する。
図53は、本発明の一実施形態による観測結果の表示例を示す図である。
図53(a)は、通常表示されるUiグラフの一例である。凸包近似曲線150(上側および下側)は、この時間帯の観測結果に異常値が存在することを示している。ユーザが凸包近似曲線150で囲まれた部分をクリックすると図53(b)の表示に切り替わる。図53(b)のUiグラフには、異常値の真の値が表示されている。
図53(a)、図53(b)で例示したように本実施形態では、観測結果が極端な異常値を示した場合に、Uiグラフ中のその部分について、特徴的な値を元に推定された情報の存在範囲を1組の近似曲線を用いた閉領域を表示することと、情報を閲覧しようとするユーザがその部分の詳細な値を要求した場合には、それを表示するために、ユーザが要求を出した後に観測結果を測定装置10から送信してUiグラフ中に情報を内挿することである。ユーザは、全ての異常範囲の情報が必要とは限らないため、必要な部分だけを送信することで通信量を抑えることができる。また異常値の送信をユーザからの要求があった段階ですぐに行うのではなく送信予約という形にして、各測定装置10の電力や通信帯域の状況を監視して、それらの資源に余裕があるときに送信させるようにしてもよい。
Finally, “interactive information display” will be described. In the invention, it is assumed that the information is used as a time series of numbers arranged in order of observation time. Therefore, a two-dimensional graph is used to visualize them. This is realized by a program having a GUI for displaying a line graph or the like, for example.
FIG. 53 is a diagram showing a display example of observation results according to an embodiment of the present invention.
FIG. 53A is an example of a normally displayed Ui graph. The convex hull approximation curve 150 (upper side and lower side) indicates that an abnormal value exists in the observation result in this time zone. When the user clicks a portion surrounded by the convex hull
As illustrated in FIGS. 53A and 53B, in this embodiment, when the observation result shows an extreme abnormal value, the portion in the Ui graph is estimated based on a characteristic value. To display a closed area using a set of approximate curves, and to display the information if the user who wants to view the information requests a detailed value of that part. Then, after the user issues a request, the observation result is transmitted from the measuring
本実施形態では、遠隔地にて測定装置により得られた自然情報、特に農業用途の観測結果を、近似曲線計算処理を活用して、遠隔地からの情報送信時の情報の圧縮や、情報を閲覧しようとする者に対する情報表示を行い、対話的な方法で必要に応じて観測結果中の異常値を含む部分の正確な観測結果を参照できる。 In this embodiment, natural information obtained by a measurement device at a remote location, particularly observation results for agricultural applications, is used to compress information when transmitting information from a remote location, using approximate curve calculation processing, Information can be displayed to the person who wants to browse, and the accurate observation result of the part including the abnormal value in the observation result can be referred to by an interactive method if necessary.
本実施形態によれば、測定装置10は、時系列に測定された観測結果を表す近似曲線を表す情報に変換して中央制御装置20へ送信する。従って、測定装置10は、頻繁に観測結果を送信する必要が無く、通信量を削減することができる。例えば、価格を抑制するために測定装置10の部品点数を減らしたり部品の品質を下げたりしても、より頻繁に観測結果を中央制御装置に送信する必要がない。また、近似曲線に変換できた場合は、その区間の観測結果を削除するので記憶容量も少なくて良い。また、観測値をより情報量の少ない近似曲線を表す情報に圧縮して送信することができるので、より短い時間間隔で測定をして観測結果を高精細にしても送信する情報量が増えることがない。つまり、観測結果を高精細に対応することができる。
According to the present embodiment, the measuring
農業向けセンシングにおける課題として測定装置10の故障がある。測定装置10の故障の種類としては、完全に機能停止してしまう場合の他に、測定端子11の劣化などで、自然情報の真の値は同一であるにも関わらず、異なる観測結果を測定する場合がある。対策としては中央制御装置20での観測結果の補正がある。この場合、中央制御装置20側でそのような事情を加味して自動的に観測結果に補正をかけることになる。しかしながら、これらの方法を選択すると、本来修理可能な測定装置についても不要に交換することによる余計な費用の出費や、補正を行う場合には自然情報の真の値と測定端子の劣化の特性に対する深い知見が必要となる。
本実施形態では、異常値が発生した区間を凸包近似曲線で表示することができるので、観測結果への補正のための深い知見が必要ない。また、ユーザの要求操作によって、必要に応じて異常値の真の値を表示することができる。
There is a failure of the measuring
In the present embodiment, since the section where the abnormal value has occurred can be displayed as a convex hull approximation curve, deep knowledge for correction to the observation result is not necessary. Further, the true value of the abnormal value can be displayed as required by the user's requested operation.
なお、上述の測定装置10は内部にコンピュータを有している。そして、上述した測定装置10の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
The above-described
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、農業、牧畜、水産、漁業などの自然環境と密接にかかわる商業・工業において、リモートセンシングによる自然情報の観測を行う需要がある分野の観測システムに適用できる。また、コンビニエンスストア、レストランなどの自然環境が売り上げに影響を与えるサービス業において、自然情報の動向を把握する需要がある分野で本実施形態の遠隔型自然情報測定システムを利用することが考えられる。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention. The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the present invention can be applied to an observation system in a field where there is a demand for observing natural information by remote sensing in commercial / industrial areas closely related to the natural environment such as agriculture, livestock, fisheries, and fishery. Further, in the service industry where the natural environment affects sales, such as convenience stores and restaurants, it is conceivable to use the remote natural information measurement system of this embodiment in a field where there is a demand for grasping the trend of natural information.
なお、測定端子11はセンサ101に対応し、AD_CONV部13はセンサ情報取得部102に対応し、CU部16(SELECTOR部600)は即時送信判定部103に対応する。また、CU部16(APF部603)は近似曲線生成部104に対応し、CU部16(DETAIL_SENDER部606)は異常値送信制御部106に対応する。また、CP部19は指示情報解析部105に対応し、RU部18は通信部107に対応し、TIMING部15はタイマ108に対応し、BUFFER部601とAPF_POOL部604とDET_LOG部605は記憶部109に対応する。
また、MESSAGE_RECOGNIZER部21は取得情報識別部202に対応し、GG部24は画像生成部203に対応し、COMMAND_GENERATOR部25は指示情報生成部204に対応し、APF_POOL部22とDET_LOG部23は記憶部205に対応する。
The
The
1・・・自然情報測定システム、3・・・ネットワーク、10・・・測定装置、101・・・センサ、102・・・センサ情報取得部、103・・・即時送信判定部、104・・・近似曲線生成部、105・・・指示情報解析部、106・・・異常値送信制御部、107・・・通信部、108・・・タイマ、109・・・記憶部、11・・・測定端子、12・・・インターフェイスPr、13・・・AD_CONV部、14・・・インターフェイスDi、15・・・TIMING部、151・・・インターフェイスTm151、16・・・CU部、161・・・インターフェイスDo、17・・・MESSAGE_AGGREGATOR部、171a・・・インターフェイスAm、18・・・RU部、181・・・インターフェイスMc、19・・・CP部、191・・・インターフェイスCm、20・・・中央制御装置、201・・・入力受付部、202・・・取得情報識別部、203・・・画像生成部、204・・・指示情報生成部、205・・・記憶部、206・・・通信部、21・・・MESSAGE_RECOGNIZER部、211・・・インターフェイスAp、212・・・インターフェイスAs、213・・・インターフェイスAp、214・・・インターフェイスAs、215・・・インターフェイスMc、216・・・インターフェイスUi、22・・・APF_POOL部、23・・・DET_LOG部、24・・・GG部、25・・・COMMAND_GENERATOR部、600・・・SELECTOR部、601・・・BUFFER部、602・・・CREATE_MESSAGE部、603・・・APF部、604・・・APF_POOL部、605・・・DET_LOG部、606・・・DETAIL_SENDER部、611・・・インターフェイスDd、612・・・インターフェイスDi、613・・・インターフェイスAs、614・・・インターフェイスAp、615・・・インターフェイスAs、616・・・インターフェイスAp、617・・・インターフェイスAs
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記近似曲線生成部が生成した近似曲線を表す情報を送信する通信部と、
を備える測定装置。 An approximate curve generation unit that acquires observation results measured by the sensor and generates information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the observation results in time series;
A communication unit that transmits information representing the approximate curve generated by the approximate curve generation unit;
A measuring apparatus comprising:
請求項1に記載の測定装置。 The approximate curve generation unit exists in a predetermined range centered on the point through the point indicated by the observation result of the feature amount corresponding to the observation result at each time included in the time-series observation result. Calculate using the slope of the straight line that minimizes the distance to other points, and generate information representing an approximate curve based on the set of features.
The measuring apparatus according to claim 1.
請求項2に記載の測定装置。 The approximate curve generation unit calculates a change rate of each point in a set of points indicated by the observation result based on an observation result corresponding to the point and observation results corresponding to points before and after the point, and the change rate When there is a set of points surrounded by two points with different directions of change of the information, the point set is divided by the two points, and information representing an approximated curve for each of the divided point sets Generate
The measuring apparatus according to claim 2.
請求項2または請求項3に記載の測定装置。 The approximate curve generation unit is configured when the number of observation results included in a target section for generating information representing an approximate curve in the time-series observation results is equal to or less than a predetermined first threshold, or indicated by the observation results An observation result in which the rate of change calculated based on the observation result corresponding to each point in the set of points and the observation result corresponding to the points before and after the point is equal to or greater than a predetermined second threshold is set in the target section When three or more thresholds are included, it is determined that an abnormal value is included in the section.
The measuring device according to claim 2 or claim 3.
前記通信部は、当該区間について近似曲線を表す情報に代えて前記異常値を凸包する曲線の情報を送信する、
請求項4に記載の測定装置。 When the approximate curve generation unit determines that the section includes an abnormal value, the approximate curve generation unit generates information representing a curve that includes the abnormal value in the section,
The communication unit transmits information of a curve that convexly envelops the abnormal value instead of information representing an approximate curve for the section.
The measuring apparatus according to claim 4.
をさらに備える請求項4または請求項5に記載の測定装置。 Based on a request for transmission of an abnormal value included in the observation result, an abnormal value transmission control unit that performs control to transmit the observation result included in the section determined to include the abnormal value,
The measuring apparatus according to claim 4 or 5, further comprising:
前記通信部は、前記即時送信判定部が直ちに送信する必要があると判定した観測結果を、前記近似曲線生成部が生成し終えた近似曲線を表す情報とともに直ちに送信する、
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の測定装置。 An immediate transmission determination unit that determines whether it is necessary to immediately transmit the observation result by comparing with a predetermined threshold;
The communication unit immediately transmits an observation result determined by the immediate transmission determination unit to be immediately transmitted together with information indicating the approximate curve that has been generated by the approximate curve generation unit,
The measuring apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記測定装置から受信した前記近似曲線を表す情報に基づいて近似曲線のグラフを生成する画像生成部、を備える中央制御装置と、
を備える測定システム。 One or more measuring devices according to any one of claims 1 to 7;
A central control device comprising: an image generation unit that generates a graph of an approximate curve based on information representing the approximate curve received from the measurement device;
Measuring system.
前記生成した近似曲線を表す情報を送信する
測定結果収集方法。 Obtaining observation results measured by the sensor, generating information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the observation results in time series,
A measurement result collecting method for transmitting information representing the generated approximate curve.
センサが測定した観測結果を取得し、時系列の前記観測結果が示す点の集合に近似する曲線である近似曲線を表す情報を生成する手段、
前記生成した近似曲線を表す情報を送信する手段、
として機能させるためのプログラム。 Measuring device computer,
Means for acquiring observation results measured by a sensor and generating information representing an approximate curve that is a curve that approximates a set of points indicated by the observation results in time series;
Means for transmitting information representing the generated approximate curve;
Program to function as.
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