JP2019191936A - Resolution enhancing device, resolution enhancing method, spatial data resolution enhancing method, and program - Google Patents

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Abstract

To provide a resolution enhancing device, a resolution enhancing method, a spatial data resolution enhancing method, and a program capable of accurately resolution-enhancing spatial data using auxiliary spatial data having different granularities.SOLUTION: A spatial interpolation unit 150 interpolates, for each of a plurality of domains that indicate a type of value, auxiliary spatial data of a corresponding domain into the auxiliary spatial data of a granularity targeted using an arbitrary spatial interpolation method, and a parameter estimation unit 160 estimates, based on spatial data to be converted and each of the auxiliary spatial data of the granularity targeted for each of the plurality of domains, a parameter of a regression model for converting the spatial data to be converted into the spatial data to be converted with the granularity targeted.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高解像度化装置、高解像度化方法、およびプログラムに係り、特に、空間データを高解像度化するための高解像度化装置、高解像度化方法、およびプログラムに関する。   The present invention relates to a high resolution device, a high resolution method, and a program, and more particularly, to a high resolution device, a high resolution method, and a program for increasing the resolution of spatial data.

近年、政府や企業などの組織が、都市環境や事業の改善を目的として、様々な種類の空間データ(貧困度、大気汚染度、犯罪数、人口、交通量など)を収集し、公開している。空間データとは、エリア(緯度経度、住所、地域など)とそれに紐づく何らかの値とのペアで与えられるデータを指す。   In recent years, organizations such as governments and companies have collected and disclosed various types of spatial data (poverty level, air pollution level, crime count, population, traffic volume, etc.) for the purpose of improving the urban environment and business. Yes. Spatial data refers to data given as a pair of an area (latitude / longitude, address, region, etc.) and some value associated therewith.

このような空間データは、収集コストが高く空間的に密なデータを収集することが難しいため、空間を分割する単位を広く取ったエリア、すなわち粒度のある程度粗いエリアにおいて、平均化されて提供されることが多い。   Since such spatial data is expensive to collect and it is difficult to collect spatially dense data, it is averaged and provided in an area where the unit for dividing the space is wide, that is, an area with a coarse degree of granularity. Often.

しかし、より良い都市環境の改善のためには、高解像度の空間データが望ましい。例えば、貧困度が高いエリアや大気汚染度が高いエリアを詳細に絞りこむことで、粗い粒度の空間データよりも適切な政策の決定等の介入が可能となる。   However, high-resolution spatial data is desirable for better urban environment improvement. For example, by narrowing down in detail areas with high poverty and high levels of air pollution, it becomes possible to intervene in determining appropriate policies rather than coarse-grained spatial data.

したがって、粗い粒度で収集された低解像度の空間データを、細かい粒度で表わされる高解像度の空間データに変換することが考えられる。   Therefore, it is conceivable to convert low resolution spatial data collected with coarse granularity into high resolution spatial data represented with fine granularity.

例えば、ターゲットとする低解像度の空間データとは別に、他の種類の高解像度の空間データを用意し、それらを粒度の高解像度化のために補助的に用いて学習した回帰モデルを用いることによって、ターゲットとする空間データの細かい粒度における値を予測する技術が存在する(非特許文献1)。   For example, apart from the target low-resolution spatial data, other types of high-resolution spatial data are prepared, and by using a regression model that is learned by using them auxiliary to increase the granularity. There is a technique for predicting a value at a fine granularity of target spatial data (Non-patent Document 1).

また、例えば、空間相関(位置が近い場合に、その位置に紐づくサンプル値も近い値をとるという性質)と前述の回帰モデルとの両方の効果を加味して、ターゲットとする空間データの細かい粒度における値を予測する技術が存在する(非特許文献2)。   In addition, for example, if the spatial correlation (the property that the sample value associated with the position takes a close value when the position is close) and the effect of the regression model described above are taken into account, the spatial data to be targeted is detailed. There is a technique for predicting a value in particle size (Non-Patent Document 2).

C. Smith-Clarke, A. Mashhadi and L. Capra, “Poverty on the Cheap: Estimating Poverty Maps Using Aggregated Mobile Communication Networks”, Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2014, pp. 511-520.C. Smith-Clarke, A. Mashhadi and L. Capra, “Poverty on the Cheap: Estimating Poverty Maps Using Aggregated Mobile Communication Networks”, Proceedings of the SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2014, pp. 511-520. N. W. Park, “Spatial Downscaling of TRMM Precipitation Using Geostatistics and Fine Scale Environmental Variables”, Advances in Meteorology, volume 2013, article ID 237126, 2013.N. W. Park, “Spatial Downscaling of TRMM Precipitation Using Geostatistics and Fine Scale Environmental Variables”, Advances in Meteorology, volume 2013, article ID 237126, 2013.

上記の従来技術(非特許文献1、2)は、ターゲットとする空間データが持つ空間相関を考慮しつつ、他の種類の解像度の高い空間データを補助的なデータとして用いて学習した回帰モデルに基づいて、ターゲットとする空間データの細かい粒度における値を予測することが可能である。   The above prior art (Non-Patent Documents 1 and 2) is based on a regression model learned by using other types of high-resolution spatial data as auxiliary data while considering the spatial correlation of the target spatial data. Based on this, it is possible to predict values at a fine granularity of the target spatial data.

ここで、従来技術では、“補助的な空間データの粒度(住所、地域などの集計単位)は互いに等しい”ことが仮定されている。   Here, in the prior art, it is assumed that “the granularity of auxiliary spatial data (aggregation units such as addresses and regions) is equal to each other”.

しかし、この仮定は、より多くの種類の空間データを補助的に用いる場合には、必ずしも適切ではない。なぜなら、政府や企業などが収集する空間データは、各組織の方針に基づいて独自の粒度で集計されるからである。   However, this assumption is not always appropriate when more types of spatial data are used as supplementary data. This is because the spatial data collected by governments and companies is aggregated with a unique granularity based on the policies of each organization.

例えば、政府による国勢調査では、住所ごとの細かい粒度の人口密度データが得られるが、犯罪発生率データは警察の管轄エリア毎に得られる場合などが考えられる。   For example, in the national census, population density data with fine granularity for each address can be obtained, but crime occurrence rate data can be obtained for each police jurisdiction area.

このように、従来技術では、空間データ毎に粒度が異なる場合には適用困難である、という問題があった。   Thus, the conventional technique has a problem that it is difficult to apply when the granularity differs for each spatial data.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、異なる粒度を持つ補助的な空間データを用いて、空間データを精度よく高解像度化することができる高解像度化装置、高解像度化方法、およびプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and uses a supplementary spatial data having a different granularity to increase the resolution of spatial data with high accuracy and a method for increasing the resolution. And to provide a program.

本発明に係る高解像度化装置は、空間を分割するエリアの単位を示す粒度でのエリアごとに紐付く値からなる変換対象の空間データを、値の種類が異なる補助的な空間データを用いてターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データに変換するための回帰モデルを学習する高解像度化装置であって、前記値の種類を示す複数のドメインの各々について、前記ドメインの前記補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いて前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データに補間する空間補間部と、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、を備えて構成される。   The high resolution device according to the present invention uses the auxiliary spatial data with different types of values for the spatial data to be converted consisting of values associated with each area with a granularity indicating the unit of the area into which the space is divided. A resolution increasing device that learns a regression model for conversion to the target spatial data of the granularity to be a target, and for each of a plurality of domains indicating the type of value, the auxiliary of the domain Spatial data is interpolated into the target spatial data of the granularity using an arbitrary spatial interpolation method, the spatial data to be converted, and the domain for each of the plurality of domains A parameter estimation unit configured to estimate a parameter of the regression model based on each of the auxiliary spatial data of the granularity targeted. That.

また、本発明に係る高解像度化方法は、空間を分割するエリアの単位を示す粒度でのエリアごとに紐付く値からなる変換対象の空間データを、値の種類が異なる補助的な空間データを用いてターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データに変換するための回帰モデルを学習する高解像度化方法であって、空間補間部が、前記値の種類を示す複数のドメインの各々について、前記ドメインの前記補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いて前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データに補間し、パラメータ推定部が、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定する。   In addition, the high resolution method according to the present invention converts the spatial data to be converted, which is a value associated with each area with the granularity indicating the unit of the area into which the space is divided, into auxiliary spatial data having different types of values. It is a high resolution method for learning a regression model for converting to the conversion target spatial data of the granularity to be used, the spatial interpolation unit for each of a plurality of domains indicating the type of the value, The auxiliary spatial data of the domain is interpolated to the auxiliary spatial data of the target granularity using an arbitrary spatial interpolation method, and a parameter estimation unit includes the spatial data to be converted, The regression model parameters are estimated based on each of the target spatial data of the target granularity for each of a plurality of domains.

本発明に係る高解像度化装置及び高解像度化方法によれば、空間補間部が、空間を分割するエリアの単位を示す粒度でのエリアごとに紐付く値の種類を示す複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いてターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間する。   According to the resolution increasing device and the resolution increasing method according to the present invention, each of the plurality of domains indicating the type of value associated with each area in the granularity indicating the unit of the area into which the space interpolation unit divides the space is provided. The auxiliary spatial data of the domain is interpolated into the auxiliary spatial data of the target granularity using an arbitrary spatial interpolation method.

そして、パラメータ推定部が、当該変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についての当該ターゲットとする当該粒度の当該補助的な空間データの各々とに基づいて、当該粒度の当該変換対象の空間データに変換するための回帰モデルのパラメータを推定する。   Then, the parameter estimation unit, based on the conversion target spatial data and each of the auxiliary spatial data of the target granularity for each of a plurality of domains, the conversion target space of the granularity Estimate regression model parameters to convert to data.

このように、値の種類を示す複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いてターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間し、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする当該粒度の当該補助的な空間データの各々とに基づいて、当該変換対象の空間データをターゲットとする当該粒度の当該変換対象の空間データに変換するための回帰モデルのパラメータを推定することにより、異なる粒度を持つ補助的な空間データを用いて、空間データを精度よく高解像度化することができる。   In this way, for each of a plurality of domains indicating value types, the auxiliary spatial data of the domain is interpolated into the auxiliary spatial data of the target granularity using an arbitrary spatial interpolation method, and converted. Based on the target spatial data and each of the auxiliary spatial data of the granularity targeted for each of a plurality of domains, the conversion target space of the granularity targeting the spatial data to be converted By estimating the parameters of the regression model for conversion to data, it is possible to increase the resolution of the spatial data with high accuracy using auxiliary spatial data having different granularities.

また、本発明に係る高解像度化装置の前記空間補間部は、前記複数のドメインの各々について、前記空間補間法としてガウス過程回帰を用いて、前記ターゲットとなる前記粒度の前記補助的な空間データとして、前記ターゲットとする前記粒度でのエリアごとに前記ドメインの値の平均及び分散を求め、前記パラメータ推定部は、前記変換対象の空間データと、前記空間補間部により前記複数のドメインの各々について求められた、前記ターゲットとする前記粒度でのエリア毎に前記ドメインの値の平均及び分散とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定することができる。   Further, the spatial interpolation unit of the resolution increasing apparatus according to the present invention uses the Gaussian process regression as the spatial interpolation method for each of the plurality of domains, and the auxiliary spatial data of the target granularity. As an average and variance of the domain values for each area with the granularity as the target, the parameter estimation unit, for each of the plurality of domains by the spatial data to be converted and the spatial interpolation unit The parameters of the regression model can be estimated based on the obtained average and variance of the domain values for each area with the target granularity.

また、本発明に係る高解像度化方法の前記空間補間部は、前記複数のドメインの各々について、前記空間補間法としてガウス過程回帰を用いて、前記ターゲットとなる前記粒度の前記補助的な空間データとして、前記ターゲットとする前記粒度でのエリアごとに前記ドメインの値の平均及び分散を求め、前記パラメータ推定部は、前記変換対象の空間データと、前記空間補間部により前記複数のドメインの各々について求められた、前記ターゲットとする前記粒度でのエリア毎に前記ドメインの値の平均及び分散とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定することができる。   Further, the spatial interpolation unit of the resolution increasing method according to the present invention uses the Gaussian process regression as the spatial interpolation method for each of the plurality of domains, and the auxiliary spatial data of the target granularity. As an average and variance of the domain values for each area with the granularity as the target, the parameter estimation unit, for each of the plurality of domains by the spatial data to be converted and the spatial interpolation unit The parameters of the regression model can be estimated based on the obtained average and variance of the domain values for each area with the target granularity.

また、本発明に係る高解像度化装置は、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々と、前記回帰モデルとに基づいて、前記ターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データを算出する高解像度データ算出部を備えることができる。   Further, the high resolution device according to the present invention includes the spatial data to be converted, each of the auxiliary spatial data of the granularity to be the target for each of the plurality of domains, and the regression model. Based on this, it is possible to provide a high-resolution data calculation unit that calculates the conversion target spatial data of the granularity as the target.

また、本発明に係る高解像度化方法は、高解像度データ算出部が、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々と、前記回帰モデルとに基づいて、前記ターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データを算出することができる。   Further, in the high resolution method according to the present invention, the high resolution data calculation unit includes each of the spatial data to be converted and the auxiliary spatial data of the granularity to be the target for each of the plurality of domains. Based on the regression model, the spatial data to be converted having the granularity as the target can be calculated.

本発明に係るプログラムは、上記の高解像度化装置の各部として機能させるためのプログラムである。   A program according to the present invention is a program for causing each unit of the above-described high resolution device to function.

本発明の高解像度化装置、高解像度化方法、およびプログラムによれば、異なる粒度を持つ補助的な空間データを用いて、空間データを精度よく高解像度化することができる。   According to the high resolution device, high resolution method, and program of the present invention, it is possible to increase the resolution of spatial data with high accuracy using auxiliary spatial data having different granularities.

本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the resolution increasing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における粒度の例(上図)及び出力例(下図)である。It is the example (upper figure) and output example (lower figure) of the particle size in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の空間データ高解像度化処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the spatial data high resolution process routine of the high resolution apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の検索処理ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the search processing routine of the resolution increasing apparatus which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の概要>
まず、本発明の実施形態の概要について説明する。
<Outline of High Resolution Apparatus According to Embodiment of the Present Invention>
First, the outline | summary of embodiment of this invention is demonstrated.

本実施形態では、様々な粒度を持つ様々なドメイン(種類)の空間データを補助的に用いて、変換対象とする粗い粒度の空間データとの間の統計的な関係を回帰モデルにより学習する。   In the present embodiment, spatial data of various domains (types) having various granularities is supplementarily used, and a statistical relationship between the spatial data having coarse granularity to be converted is learned by a regression model.

具体的には、クリギング(参考文献1)やガウス過程回帰(参考文献2)等の空間補間法を、様々な粒度を持つ補助的な空間データに適用することにより、これらの補助的な空間データの粒度を均一にする。そして、それらを入力として、変換対象の空間データとの統計的な関係を回帰モデルにより学習する。
[参考文献1]T. Hengl, G. B. M. Heuvelink and A. Stein, “A Generic Framework for Spatial Prediction of Soil Variables based on Regression-Kriging”, Geoderma, volume 120, issues 11-2, 2004, pages 75-93.
[参考文献2]C. E. Rasmussen and C. K. I. Williams, Gaussian Processes for Machine Learning, MIT Press, 2006.
Specifically, by applying spatial interpolation methods such as Kriging (reference 1) and Gaussian process regression (reference 2) to auxiliary spatial data with various granularities, these auxiliary spatial data Make the particle size uniform. Then, using these as inputs, a statistical relationship with the spatial data to be converted is learned by a regression model.
[Reference 1] T. Hengl, GBM Heuvelink and A. Stein, “A Generic Framework for Spatial Prediction of Soil Variables based on Regression-Kriging”, Geoderma, volume 120, issues 11-2, 2004, pages 75-93.
[Reference 2] CE Rasmussen and CKI Williams, Gaussian Processes for Machine Learning, MIT Press, 2006.

このような構成により、粒度が互いに異なる補助的な空間データが与えられた場合においても、回帰モデルを学習可能である。   With such a configuration, the regression model can be learned even when auxiliary spatial data having different granularities are given.

例えば、住所ごとの人口密度データと、警察の管轄エリアごとの犯罪発生率データのように、集計化される単位が異なる場合においても、それらのデータを用いて回帰モデルを学習し、ターゲットとする粗い粒度の空間データの高解像度化に利用することができる。   For example, even when the aggregated units are different, such as population density data for each address and crime occurrence rate data for each police jurisdiction area, the regression model is learned and used as the target. It can be used to increase the resolution of coarse-grained spatial data.

また、補助的な空間データに対して空間補間法を適用し、任意の点におけるサンプル値を予測することができるため、ターゲットとする粒度を任意に設定することができる。   In addition, since the spatial interpolation method is applied to the auxiliary spatial data and the sample value at an arbitrary point can be predicted, the target granularity can be arbitrarily set.

例えば、100m×100mのグリッドで区切られたエリア集合等をターゲットとする粒度として設定することも可能である。これにより政府や企業等が要求する粒度に基づくエリア集合に対して、高解像度なデータを算出することができる。   For example, it is possible to set the granularity targeting an area set or the like divided by a 100 m × 100 m grid. As a result, high-resolution data can be calculated for an area set based on the granularity required by the government or companies.

本実施形態では、様々な粒度を持つ補助的な空間データに対してガウス過程回帰を用いた空間補間を行う場合について説明する。ガウス過程回帰を用いることで、任意の点における予測値と分散(予測値に対する信頼度)を計算し、この予測値に対する信頼度を加味することで、効果的に回帰モデルを学習する。   In this embodiment, a case where spatial interpolation using Gaussian process regression is performed on auxiliary spatial data having various granularities will be described. By using the Gaussian process regression, the predicted value and variance (reliability with respect to the predicted value) at an arbitrary point are calculated, and the regression model is effectively learned by adding the reliability with respect to the predicted value.

回帰モデルの学習では、補助的に用いる空間データのそれぞれに対する重要度を学習する。ここで、重要度とは、補助的な空間データのそれぞれが、ターゲットとする高解像度な空間データをどの程度説明できるかの度合いを表す。この重要度はターゲットとする空間データとの相関のみによって決まるわけではなく、補助的に用いる空間データの粒度の粗さにも依存する。   In the learning of the regression model, the importance for each of the auxiliary spatial data is learned. Here, the degree of importance represents the degree to which each of the auxiliary spatial data can explain the target high-resolution spatial data. This importance is not determined solely by the correlation with the target spatial data, but also depends on the coarseness of the granularity of the spatial data used as an auxiliary.

例えば、変換対象とする空間データA、補助的な空間データB、Cがあったとし、AとBと、及びAとCとの間の相関がそれぞれ全く同じだったとする。このとき、Bの空間粒度は細かく、Cの空間粒度は粗いとすると、高解像度な空間データをより説明できるのは細かい粒度の空間データBであると考えられる。   For example, it is assumed that there is spatial data A and auxiliary spatial data B and C to be converted, and the correlations between A and B and A and C are exactly the same. At this time, if the spatial granularity of B is fine and the spatial granularity of C is coarse, it is considered that the spatial data B with fine granularity can explain the high-resolution spatial data more.

このように、補助的に用いるそれぞれの空間データの重要度を、それらの持つ空間粒度の違いを加味しつつ回帰モデルの推定が可能であるというメリットがある。   Thus, there is a merit that the regression model can be estimated while taking into account the difference in spatial granularity of the importance of each spatial data used as an auxiliary.

したがって、補助的に用いる空間データの粒度の違いを加味しつつ効果的に回帰モデルを学習でき、学習済みの回帰モデルを用いることにより変換対象とする粗い粒度の空間データを高解像度に変換することができる。   Therefore, the regression model can be learned effectively while taking into account the difference in the granularity of the spatial data used as ancillary, and the coarse-grained spatial data to be converted can be converted to high resolution by using the learned regression model. Can do.

<本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の構成>
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る高解像度化装置10の構成について説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る高解像度化装置10の構成を示すブロック図である。
<Configuration of High Resolution Apparatus According to Embodiment of the Present Invention>
With reference to FIG. 1, the structure of the high-resolution apparatus 10 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a resolution increasing apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

高解像度化装置10は、CPUと、RAMと、後述する高解像度化処理ルーチン及び検索処理ルーチンを実行するためのプログラムを記憶したROMとを備えたコンピュータで構成され、機能的には次に示すように構成されている。   The high resolution device 10 is composed of a computer including a CPU, a RAM, and a ROM that stores a program for executing a high resolution processing routine and a search processing routine, which will be described later. It is configured as follows.

図1に示すように、本実施形態に係る高解像度化装置10は、補助的空間データ格納部100と、ターゲット粒度エリア中心格納部110と、変換対象空間データ格納部120と、粒度エリア対応表格納部130と、操作部140と、空間補間部150と、パラメータ推定部160と、高解像度データ算出部170と、高解像度データ格納部180と、入力部190と、検索部200と、出力部210とを備えて構成される。   As shown in FIG. 1, the resolution increasing apparatus 10 according to this embodiment includes an auxiliary spatial data storage unit 100, a target granularity area center storage unit 110, a conversion target spatial data storage unit 120, and a granularity area correspondence table. Storage unit 130, operation unit 140, spatial interpolation unit 150, parameter estimation unit 160, high resolution data calculation unit 170, high resolution data storage unit 180, input unit 190, search unit 200, output unit 210.

補助的空間データ格納部100、ターゲット粒度エリア中心格納部110、変換対象空間データ格納部120、粒度エリア対応表格納部130、及び高解像度データ格納部180は、Webサーバや、データベースを具備するデータベースサーバ等であり、要求にしたがって、データを読み出し、該当のデータを要求元に送信する。   The auxiliary spatial data storage unit 100, the target granularity area center storage unit 110, the conversion target spatial data storage unit 120, the granularity area correspondence table storage unit 130, and the high resolution data storage unit 180 are a database that includes a Web server or a database. A server or the like reads data according to the request and transmits the corresponding data to the request source.

補助的空間データ格納部100は、変換対象の空間データの高解像度化のために補助的に利用され得る補助的な空間データを、値の種類を示すドメインごとに格納する。   The auxiliary spatial data storage unit 100 stores auxiliary spatial data that can be used auxiliary to increase the resolution of the spatial data to be converted for each domain indicating the type of value.

具体的には、入力空間全体を表す集合を

とする。ここで、

はユークリッド空間の部分集合であり、例えば対象とする都市全体を表現するものである。
Specifically, a set representing the entire input space

And here,

Is a subset of the Euclidean space, for example, representing the entire target city.

また、ドメインを表す集合を

とし、ドメイン

の空間データが紐づくエリア集合を

とする。ここで、



の分割であり、

の要素であるエリアの和集合は

に一致する。
Also, the set representing the domain

And the domain

The area set that the spatial data of

And here,

Is

Division of

The union of areas that are elements of

Matches.

また、エリア

におけるドメインsの空間データの値を

と表す。
Also area

The value of the spatial data of domain s in

It expresses.

そして、ドメインsの空間データをまとめて

次元ベクトル

とする。ここで、



に含まれるエリアの数を表す。
And put together the spatial data of domains

Dimension vector

And here,

Is

This represents the number of areas included in the.

また、ドメインsのエリア

における中心座標を

とし、まとめて

とする。
Domains area

Center coordinates at

And collectively

And

すなわち、補助的空間データ格納部100は、

を補助的な空間データとして格納している。
That is, the auxiliary spatial data storage unit 100

Are stored as auxiliary spatial data.

ターゲット粒度エリア中心格納部110は、ターゲットとする粒度のエリア集合に対する各エリアjの中心座標の集合

を、粒度ごとに格納する。
The target granularity area center storage unit 110 is a set of central coordinates of each area j for an area set of target granularity.

Are stored for each granularity.

ここで、粒度とは、空間を分割するエリアの単位である。例えば、図2上図に示すように、ターゲットとなり得る粒度であるターゲット粒度候補が、複数用意されており、ターゲット粒度候補Aとターゲット粒度候補Bとでは、ターゲット粒度候補Aの方が粗い粒度である。   Here, the granularity is a unit of an area that divides a space. For example, as shown in the upper diagram of FIG. 2, a plurality of target particle size candidates that are particle sizes that can be targets are prepared, and the target particle size candidate A and the target particle size candidate B have a coarser particle size. is there.

具体的には、ターゲットとする粒度のエリア集合を

とする。細かいエリア

における中心座標を

とし、まとめて

とする。
Specifically, the target granularity area set

And Fine area

Center coordinates at

And collectively

And

ここで、

は、

に含まれるエリアの数を表す。
here,

Is

This represents the number of areas included in the.

変換対象空間データ格納部120は、変換対象とする粗い粒度の空間データ

を格納する。
The conversion target spatial data storage unit 120 is a coarse granularity spatial data to be converted.

Is stored.

ここでは、変換対象の空間データの粗い粒度のエリア集合を

とする。また、粗いエリア

におけるターゲットの空間データの値を

と表し、まとめて

次元ベクトル

とする。
Here, the area set of coarse granularity of the spatial data to be converted

And Also rough area

The value of the target spatial data at

And collectively

Dimension vector

And

ここで、

は、

に含まれるエリアの数を表す。
here,

Is

This represents the number of areas included in the.

粒度エリア対応表格納部130は、ターゲットとする粒度の各エリアが、粗い粒度のどのエリアに含まれるかを表す対応表

を格納する。
The granularity area correspondence table storage unit 130 is a correspondence table that indicates which area of coarse granularity each area of the target granularity is included in.

Is stored.

ここで、

は、粗い粒度のエリアiに含まれるターゲットとする粒度のエリアjの集合を表す。
here,

Represents a set of target granularity areas j included in the coarse granularity area i.

操作部140は、補助的空間データ格納部100、ターゲット粒度エリア中心格納部110、変換対象空間データ格納部120、及び粒度エリア対応表格納部130が格納するデータに対するユーザからの各種操作を受け付ける。   The operation unit 140 receives various operations from the user for the data stored in the auxiliary spatial data storage unit 100, the target granularity area center storage unit 110, the conversion target spatial data storage unit 120, and the granularity area correspondence table storage unit 130.

各種操作とは、例えば、格納された情報を登録、修正、削除する操作等である。操作部140の入力手段は、キーボードやマウス、メニュー画面、タッチパネルによるもの等、なんでもよい。また、操作部140は、マウス等の入力手段のデバイスドライバや、メニュー画面の制御ソフトウェアで実現される。   The various operations are, for example, operations for registering, correcting, and deleting stored information. The input unit of the operation unit 140 may be anything such as a keyboard, a mouse, a menu screen, or a touch panel. The operation unit 140 is realized by a device driver of an input unit such as a mouse or menu screen control software.

空間補間部150は、複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いてターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間する。   For each of the plurality of domains, the spatial interpolation unit 150 interpolates the auxiliary spatial data of the domain into the auxiliary spatial data having a target granularity using an arbitrary spatial interpolation method.

本実施形態では、複数のドメインの各々について、空間補間法としてガウス過程回帰を用いて、ターゲットとなる粒度の補助的な空間データとして、ターゲットとする粒度でのエリアごとに当該ドメインの値の平均及び分散を求める場合について説明する。   In this embodiment, for each of a plurality of domains, using Gaussian process regression as a spatial interpolation method, as an auxiliary spatial data of the target granularity, the average value of the domain for each area at the target granularity The case of obtaining the variance will be described.

具体的には、空間補間部150は、以下に説明するように、補助的空間データ格納部100に格納されたドメインsの補助的な空間データ

を、様々な粒度を持つ空間データに補間するためのドメインsにおける空間データに関するハイパーパラメータを求めた後、粒度毎に、各ドメインsにおける連続表現(予測分布)として、ターゲット粒度エリア中心格納部110に格納された各エリア中心での平均(予測値)及び分散を推定する。
Specifically, the spatial interpolation unit 150 performs auxiliary spatial data of the domain s stored in the auxiliary spatial data storage unit 100 as described below.

Is obtained as a continuous expression (predicted distribution) in each domain s for each granularity, and then the target granularity area center storage unit 110 is obtained. The average (predicted value) and variance at the center of each area stored in the are estimated.

まず、

をある座標とし、

をドメインsにおける補助的な空間データに対する潜在的な関数とする。

はガウス過程に従うと仮定し、平均は0、相関関数は下記式(1)とする。
First,

Is some coordinates,

Be a potential function for auxiliary spatial data in domain s.

Is assumed to follow a Gaussian process, the average is 0, and the correlation function is the following equation (1).

ここで、

はある点

の周りへの点への相関の範囲を決めるスケールパラメータであり、

は相関の大きさ(magnitude)を決める分散パラメータである。式(1)はsquared−exponential kernelと呼ばれ、空間座標におけるあるデータの類似度を測るためにも最もよく用いられる相関関数の一つである。
here,

There is a point

Is a scale parameter that determines the extent of the correlation to a point around

Is a dispersion parameter that determines the magnitude of the correlation. Formula (1) is called a squared-exponential kernel and is one of the correlation functions that are most often used to measure the similarity of certain data in spatial coordinates.

ドメインsのエリア集合における各エリアの中心座標

を表す訓練データが与えられたとしたとき、

の結合分布は多次元ガウス分布で表すことができ、下記式(2)と書ける。
Center coordinates of each area in the area set of domain s

Given training data representing

The joint distribution can be expressed by a multidimensional Gaussian distribution and can be expressed as the following equation (2).

ここで、



行列であり、各要素は

である。
here,

Is

Matrix, each element is

It is.

次に、ドメインsの空間データ

は、ガウスノイズが加えられて得られるものと仮定する。このとき、ドメインsの空間データ

は、条件付き確率である下記式(3)に従う。
Next, the spatial data of domain s

Assumes that Gaussian noise is added. At this time, the spatial data of domain s

Follows the following equation (3), which is a conditional probability.

ここで、

は、単位行列であり、

はノイズに対する分散パラメータである。
here,

Is the identity matrix,

Is a dispersion parameter for noise.

ここで、上記式(2)及び式(3)の共役性により、

を解析的に積分消去することができる。このため、ドメインsの空間データ

の周辺尤度が、下記式(4)により定義される。
Here, due to the conjugate properties of the above formulas (2) and (3),

Can be analytically eliminated. For this reason, the spatial data of domain s

Is defined by the following equation (4).

そして、空間補間部150は、式(4)について、周辺尤度最大化に基づいて、ハイパーパラメータである

を推定する。式(4)の両辺の対数をとった周辺化対数尤度関数は、下記式(5)で表すことができる。
Then, the space interpolation unit 150 is a hyperparameter for Expression (4) based on the marginal likelihood maximization.

Is estimated. The marginalized log likelihood function that takes the logarithm of both sides of Equation (4) can be expressed by Equation (5) below.

すなわち、空間補間部150は、式(5)を最大にするようなハイパーパラメータ

を求める。ここで、最適化手法は何を用いてもよいが、例えば、BFGS法(参考文献3)を用いることができる。
[参考文献3]D.C. Liu and J. Nocedal, “On the Limited Memory BFGS Method for Large Scale Optimization”, Mathematical Programming, vol. 45, 1989, pp. 503-528.
That is, the space interpolation unit 150 is configured to make the hyperparameter that maximizes the expression (5).

Ask for. Here, any optimization method may be used. For example, the BFGS method (reference document 3) can be used.
[Reference 3] DC Liu and J. Nocedal, “On the Limited Memory BFGS Method for Large Scale Optimization”, Mathematical Programming, vol. 45, 1989, pp. 503-528.

次に、空間補間部150は、推定したハイパーパラメータ

を用いて、粒度毎に、ターゲット粒度エリア中心格納部110に格納された各エリアjの中心座標

での予測分布を計算する。

を、あるターゲット粒度のテストデータとしたとき、各テストサンプル

における予測値

の結合予測分布は、下記式(6)となる。
Next, the space interpolation unit 150 calculates the estimated hyperparameter.

For each granularity, the center coordinates of each area j stored in the target granularity area center storage unit 110

Calculate the predicted distribution at.

, Each test sample

Predicted value at

The combined prediction distribution is expressed by the following equation (6).

ここで、

は、平均(予測平均)であり、下記式(7)により計算することができ、

は分散(相関行列)であり、下記式(8)により計算することができる。
here,

Is an average (predicted average) and can be calculated by the following equation (7):

Is a variance (correlation matrix) and can be calculated by the following equation (8).

ここで、

は、

行列であり、

の各要素は、訓練データ

の各訓練サンプル

と、テストデータ

の各テストサンプル

との相関関数(式(1))の値である。ただし、推定したハイパーパラメータ

を用いる。
here,

Is

Matrix

Each element of training data

Each training sample

And test data

Each test sample

Is the value of the correlation function (equation (1)). However, the estimated hyperparameter

Is used.

また、

は、

行列であり、

の各要素は、テストデータ

の各テストサンプル

間の相関関数(式(1))の値である。ただし、推定したハイパーパラメータ

を用いる。
Also,

Is

Matrix

Each element of the test data

Each test sample

Is the value of the correlation function (formula (1)). However, the estimated hyperparameter

Is used.

このように、空間補間部150は、上記の処理を全てのドメインsについて、ハイパーパラメータ

を推定し、ターゲットとする粒度毎に、平均

及び分散

を求めることにより、ドメインsの補助的な空間データを、ターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間する。
Thus, the space interpolation unit 150 performs the above processing for all domains s as hyperparameters.

For each target granularity

And dispersion

Is obtained by interpolating the auxiliary spatial data of the domain s into the auxiliary spatial data of the target granularity.

そして、空間補間部150は、求めた全てのドメインsにおける平均

及び分散

を、パラメータ推定部160及び高解像度データ算出部170に渡す。
Then, the space interpolation unit 150 calculates the average over all the obtained domains s.

And dispersion

To the parameter estimation unit 160 and the high resolution data calculation unit 170.

パラメータ推定部160は、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする粒度でのエリア毎にドメインの値の平均及び分散とに基づいて、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データに変換するための回帰モデルのパラメータを推定する。   The parameter estimation unit 160 calculates the space to be converted with the target granularity based on the spatial data to be converted and the average and variance of the domain values for each area with the target granularity for each of the plurality of domains. Estimate regression model parameters to convert to data.

具体的には、パラメータ推定部160は、まず、

を変換対象とする空間データに対する潜在的な関数とし、

はガウス過程に従うものとし、平均関数を下記式(9)とする。
Specifically, the parameter estimation unit 160 firstly

Is a potential function for spatial data to be transformed,

Follows a Gaussian process, and the average function is represented by the following equation (9).

ここで、

はドメインsの空間データに対する重みパラメータであり、

はバイアスパラメータである。また、相関関数は上記式(1)と同様のものを用いる。ただし、相関関数のハイパーパラメータを

とする。
here,

Is a weight parameter for the spatial data of domain s,

Is a bias parameter. The correlation function is the same as that in the above equation (1). However, the hyperparameter of the correlation function

And

次に、パラメータ推定部160は、ターゲットとする粒度におけるエリア集合の各エリアjの中心座標

に対する変換対象の空間データのサンプル値を

とする。
Next, the parameter estimation unit 160 determines the center coordinates of each area j of the area set at the target granularity.

The sample value of the spatial data to be converted for

And

ここで、

は、変換対象の空間データを、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データに変換した空間データであり、以下高解像度データ

と呼ぶ。
here,

Is the spatial data obtained by converting the spatial data to be converted into the spatial data to be converted with the target granularity.

Call it.

各ドメインsにおける補助的な空間データの予測値が与えられたとしたとき、

の条件付き確率は、下記式(10)と書ける。
Given an auxiliary spatial data prediction for each domain s,

The conditional probability of can be written as the following equation (10).

ここで、

であり、



の相関行列である。また、

を数値1を並べた列ベクトルであるとして、

とした。
here,

And

Is

Is a correlation matrix. Also,

Is a column vector in which numerical values 1 are arranged,

It was.

変換対象の空間データ

は、

を構成する高解像度データ

を平均化して表されると仮定すると、

は下記式(11)の条件付き分布から生成されるとみなすことができる。
Spatial data to be converted

Is

High resolution data

Assuming that

Can be considered to be generated from the conditional distribution of the following equation (11).

ここで、

はノイズに対する分散パラメータであり、



の平均化行列である。
here,

Is the dispersion parameter for noise,

Is

Is the averaging matrix.

また、パラメータ推定部160は、粒度エリア対応表格納部130に格納されている

を用いて、

の要素

は、

を満たす場合は

であり、満たさない場合は0とする。
The parameter estimation unit 160 is stored in the granularity area correspondence table storage unit 130.

Using,

Elements of

Is

If you meet

And 0 if not satisfied.

次に、パラメータ推定部160は、モデルパラメータである重みパラメータ

及び空間相関を制御するパラメータ

を推定する。
Next, the parameter estimation unit 160 is a weight parameter that is a model parameter.

And parameters controlling spatial correlation

Is estimated.

具体的には、変換対象空間データ格納部120に格納されている変換対象の空間データ

の周辺化尤度は下記式(12)で表すことができる。
Specifically, the conversion target spatial data stored in the conversion target spatial data storage unit 120

Can be expressed by the following equation (12).

ここで、

とした。また、



の共分散行列であり、各要素

は下記式(13)で表すことができる。
here,

It was. Also,

Is

Covariance matrix of each element

Can be represented by the following formula (13).

ここで、

はクロネッカーのデルタ関数であり、A=Bのとき1の値を、それ以外のとき0の値をとる関数である。また、上記式(13)の2行目における第2項は、

の回帰残差に対する分散を表す。ここに、

が加えられていることに注目する。各ドメインsにおける補助的な空間データを用いて、空間補間部150により求められた平均

に対する分散



の回帰残差に対する分散に影響する。これにより、補助的な空間データを用いて推定した予測の信頼度、すなわち、空間補間の信頼度を加味しつつ、重みパラメータ

を推定することができる。
here,

Is a Kronecker delta function which takes a value of 1 when A = B and takes a value of 0 otherwise. In addition, the second term in the second row of the equation (13) is

Represents the variance for the regression residual. here,

Note that is added. The average obtained by the spatial interpolation unit 150 using auxiliary spatial data in each domain s

Variance for

But

Affects the variance of the regression residual. As a result, the weight parameter is added while taking into account the reliability of prediction estimated using auxiliary spatial data, that is, the reliability of spatial interpolation.

Can be estimated.

そして、パラメータ推定部160は、上記式(12)を最大化するように、重みパラメータ

及び空間相関を制御するパラメータ

を推定する。
The parameter estimation unit 160 then weights the parameter so as to maximize the above equation (12).

And parameters controlling spatial correlation

Is estimated.

ここで、式(12)の両辺に対数をとった周辺化対数尤度関数は、下記式(14)と書くことができる。   Here, the marginalized log likelihood function having the logarithm on both sides of the equation (12) can be written as the following equation (14).

そこで、パラメータ推定部160は、上記式(14)を最大にするような、重みパラメータ

及び空間相関を制御するパラメータ

を推定する。最適化手法は何を用いてもよいが、例えば、BFGS法(参考文献3)を用いることができる。
Therefore, the parameter estimation unit 160 uses a weight parameter that maximizes the above equation (14).

And parameters controlling spatial correlation

Is estimated. Any optimization method may be used. For example, the BFGS method (reference document 3) can be used.

そして、パラメータ推定部160は、推定した重みパラメータ

及び空間相関を制御するパラメータ

を、高解像度データ算出部170に渡す。
The parameter estimation unit 160 then calculates the estimated weight parameter.

And parameters controlling spatial correlation

Is transferred to the high-resolution data calculation unit 170.

高解像度データ算出部170は、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする粒度の補助的な空間データの各々と、回帰モデルとに基づいて、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データを算出する。   The high-resolution data calculation unit 170 converts the target granularity based on the spatial data to be converted, each auxiliary spatial data having the target granularity for each of the plurality of domains, and the regression model. The spatial data of is calculated.

具体的には、高解像度データ算出部170は、変換対象空間データ格納部120に格納された変換対象とする空間データ

、空間補間部150により求められた各ドメインにおける補助的な空間データの平均

及び分散

、及びターゲット粒度エリア中心格納部110に格納されたターゲットとする粒度のエリア集合に対する各エリアjの中心座標の集合

と、粒度エリア対応表格納部130に格納された対応表

と、パラメータ推定部160で推定された重みパラメータ

及び空間相関を制御するパラメータ

とを用いて、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データである高解像度データ

の予測分布

を求めることにより、高解像度データ

を算出する。
Specifically, the high resolution data calculation unit 170 converts the spatial data to be converted stored in the conversion target spatial data storage unit 120.

The average of auxiliary spatial data in each domain obtained by the spatial interpolation unit 150

And dispersion

, And a set of center coordinates of each area j with respect to the target granularity area set stored in the target granularity area center storage unit 110

And the correspondence table stored in the granularity area correspondence table storage unit 130

And the weight parameter estimated by the parameter estimation unit 160

And parameters controlling spatial correlation

And high-resolution data that is the spatial data to be converted with the target granularity

Prediction distribution

High resolution data by seeking

Is calculated.

予測分布

は、下記式(15)である。
Predictive distribution

Is the following formula (15).

ここで、

は平均であり、下記式(16)で表すことができる。
here,

Is an average and can be represented by the following formula (16).

また、

は相関行列であり、下記式(17)で表すことができる。
Also,

Is a correlation matrix and can be expressed by the following equation (17).

そして、高解像度データ算出部170は、算出したターゲットとする粒度の変換対象の空間データである高解像度データ

の平均

及び相関行列

を、高解像度データ格納部180に格納する。
The high resolution data calculation unit 170 then converts the high resolution data that is the conversion target spatial data of the calculated target granularity.

Average of

And correlation matrix

Are stored in the high-resolution data storage unit 180.

高解像度データ格納部180は、高解像度データ算出部170により算出されたターゲットとする粒度の変換対象の空間データである高解像度データ

の平均

及び相関行列

を、格納する。
The high resolution data storage unit 180 is high resolution data that is spatial data to be converted with the target granularity calculated by the high resolution data calculation unit 170.

Average of

And correlation matrix

Is stored.

そして、高解像度化装置10は、空間補間部150、パラメータ推定部160、及び高解像度データ算出部170の処理を、ターゲット粒度候補の全てについて行う。   Then, the resolution increasing apparatus 10 performs the processes of the spatial interpolation unit 150, the parameter estimation unit 160, and the high resolution data calculation unit 170 for all target granularity candidates.

入力部190は、ターゲット粒度候補のIDであるターゲット粒度IDの入力を受け付ける。   The input unit 190 receives an input of a target granularity ID that is an ID of a target granularity candidate.

そして、入力部190は、受け付けたターゲット粒度IDを、検索部200に渡す。   Then, the input unit 190 passes the received target granularity ID to the search unit 200.

なお、入力部190にターゲット粒度IDを入力する手段は、キーボードやマウス、メニュー画面、タッチパネルによるもの等、なんでもよい。また、入力部190は、マウス等の入力手段のデバイスドライバや、メニュー画面の制御ソフトウェアで実現され得る。   The means for inputting the target granularity ID to the input unit 190 may be anything such as a keyboard, mouse, menu screen, or touch panel. The input unit 190 can be realized by a device driver of an input unit such as a mouse or a menu screen control software.

検索部200は、入力部190により受け付けたターゲット粒度IDにより指定された粒度のエリア集合に対して、変換対象の空間データを高解像度化した高解像度データ

を検索する。
The search unit 200 is a high-resolution data obtained by increasing the resolution of the spatial data to be converted for the area set of the granularity specified by the target granularity ID received by the input unit 190.

Search for.

具体的には、図2上図に示すように、入力部190が受け付けたターゲット粒度IDと同一のIDであるターゲット粒度候補の変換対象の空間データである高解像度データ

の平均

を、高解像度データ格納部180から検索する。
Specifically, as shown in the upper diagram of FIG. 2, high-resolution data which is spatial data to be converted of a target granularity candidate having the same ID as the target granularity ID received by the input unit 190.

Average of

Is retrieved from the high-resolution data storage unit 180.

そして、検索部200は、検索結果である

を出力部210に渡す。
And the search part 200 is a search result.

To the output unit 210.

出力部210は、検索部200から取得した

を高解像度データとして出力する。
The output unit 210 is acquired from the search unit 200.

Is output as high-resolution data.

例えば、図2下図に示すように、粗い粒度の変換対象の空間データを、ターゲット粒度候補Aの持つ粒度に高解像度データを出力する。   For example, as shown in the lower diagram of FIG. 2, the high-resolution data is output to the granularity of the target granularity candidate A from the spatial data to be converted with a coarse granularity.

また、上記ではディスプレイへの表示を例にしたが、出力部210は、プリンタへの印字、音出力、外部装置への送信等の出力をする構成としてもよい。また、出力部210は、ディスプレイやスピーカ等の出力デバイスを含む構成としてもよい。また、出力部210は、出力デバイスのドライバソフトまたは、出力デバイスのドライバソフトと出力デバイス等で実現され得る。   In the above description, display on the display is taken as an example, but the output unit 210 may be configured to output such as printing to a printer, sound output, and transmission to an external device. The output unit 210 may include an output device such as a display or a speaker. The output unit 210 may be realized by driver software for an output device, driver software for an output device, an output device, or the like.

<本発明の実施の形態に係る高解像度化装置の作用>
図3は、本発明の実施の形態に係る高解像度化処理ルーチンを示すフローチャートである。
<Operation of the high resolution device according to the embodiment of the present invention>
FIG. 3 is a flowchart showing a resolution enhancement processing routine according to the embodiment of the present invention.

高解像度化装置10において、高解像度化処理を行う命令が実行されると、図3に示す高解像度化処理ルーチンが実行される。   When the high resolution device 10 executes an instruction for performing the high resolution processing, the high resolution processing routine shown in FIG. 3 is executed.

まず、ステップS100において、空間補間部150は、複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データを様々な粒度の当該補助的な空間データに補間するためのハイパーパラメータを推定する。
ステップS110において、高解像度化装置10が、1番目のターゲット粒度IDを選択する。
First, in step S100, the space interpolation unit 150 estimates, for each of a plurality of domains, hyperparameters for interpolating the auxiliary spatial data of the domain into the auxiliary spatial data of various granularities.
In step S110, the high resolution device 10 selects the first target granularity ID.

ステップS120において、空間補間部150は、複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データについて上記ステップS100で推定されたハイパーパラメータを用いて、当該ドメインの補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いてターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間する。   In step S120, for each of the plurality of domains, the space interpolation unit 150 arbitrarily outputs auxiliary spatial data of the domain using the hyperparameters estimated in step S100 for the auxiliary spatial data of the domain. Are interpolated into the auxiliary spatial data of the target granularity.

ステップS130において、パラメータ推定部160は、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする粒度でのエリア毎にドメインの値の平均及び分散とに基づいて、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データに変換するための回帰モデルのパラメータを推定する。   In step S130, the parameter estimation unit 160 determines the target granularity based on the spatial data to be converted and the average and variance of the domain values for each area in the target granularity for each of the plurality of domains. Estimate the parameters of the regression model to convert to the spatial data to be converted.

ステップS140において、高解像度データ算出部170は、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする粒度の補助的な空間データの各々と、回帰モデルとに基づいて、ターゲットとする粒度の変換対象の空間データを算出する。   In step S140, the high-resolution data calculation unit 170 sets a target based on the spatial data to be converted, each auxiliary spatial data having a granularity targeted for each of a plurality of domains, and the regression model. Calculate the spatial data to be converted for granularity.

ステップS150において、高解像度データ格納部180は、上記ステップS140により算出されたターゲットとする粒度の変換対象の空間データである高解像度データの平均及び相関行列を、格納する。   In step S150, the high resolution data storage unit 180 stores the average and correlation matrix of the high resolution data that is the spatial data to be converted with the target granularity calculated in step S140.

ステップS160において、高解像度化装置10は、全てのターゲット粒度IDについて、処理を行ったか否かを判定する。   In step S160, the resolution increasing apparatus 10 determines whether or not processing has been performed for all target granularity IDs.

全てのターゲット粒度IDについて処理を行っていない場合(ステップS160のNO)、ステップS170において、高解像度化装置10は、次のターゲット粒度IDを選択し、上記ステップS120〜S160の処理を繰り返す。   When the processing has not been performed for all target granularity IDs (NO in step S160), in step S170, the resolution increasing apparatus 10 selects the next target granularity ID and repeats the processing in steps S120 to S160.

一方、全てのターゲット粒度IDについて処理を行っている場合(ステップS160のYES)、処理を終了する。   On the other hand, when the process is performed for all target granularity IDs (YES in step S160), the process ends.

また、図4は、本発明の実施の形態に係る検索処理ルーチンを示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a search processing routine according to the embodiment of the present invention.

ステップS200において、ターゲットとする粒度のIDであるターゲット粒度IDの入力を受け付ける。   In step S200, an input of a target granularity ID that is an ID of a target granularity is received.

ステップS210において、検索部200は、上記ステップS200により受け付けたターゲット粒度IDにより指定された粒度のエリア集合に対して、変換対象の空間データを高解像度化した高解像度データを検索する。   In step S210, the search unit 200 searches the area set having the granularity specified by the target granularity ID received in step S200 for high-resolution data obtained by increasing the resolution of the spatial data to be converted.

ステップS220において、出力部210は、検索部200から取得した高解像度データを出力する。   In step S220, the output unit 210 outputs the high resolution data acquired from the search unit 200.

以上説明したように、本発明の実施形態に係る高解像度化装置によれば、値の種類を示す複数のドメインの各々について、当該ドメインの補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いてターゲットとする粒度の当該補助的な空間データに補間し、変換対象の空間データと、複数のドメインの各々についてのターゲットとする当該粒度の当該補助的な空間データの各々とに基づいて、当該変換対象の空間データをターゲットとする当該粒度の当該変換対象の空間データに変換するための回帰モデルのパラメータを推定するため、異なる粒度を持つ補助的な空間データを用いて、空間データを精度よく高解像度化することができる。   As described above, according to the high resolution device according to the embodiment of the present invention, for each of a plurality of domains indicating the type of value, auxiliary spatial data of the domain is used by an arbitrary spatial interpolation method. And interpolating to the auxiliary spatial data of the target granularity, based on the spatial data to be converted and each of the auxiliary spatial data of the granularity targeted for each of a plurality of domains, In order to estimate the parameters of the regression model for converting the target spatial data to the target spatial data of the target granularity, the spatial data is accurately obtained using auxiliary spatial data with different granularities. High resolution can be achieved.

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and applications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記実施形態では、予め全ての粒度について高解像度データ

の平均

及び相関行列

を、高解像度データ格納部180に格納しておく構成としたが、ターゲット粒度IDが入力される度に学習済みモデルで高解像度化して出力する構成としてもよい。
For example, in the above-described embodiment, high resolution data is previously stored for all granularities.

Average of

And correlation matrix

Are stored in the high-resolution data storage unit 180, but each time the target granularity ID is input, the resolution may be increased with the learned model and output.

また、入力部190が、変換対象となる空間データ

及びターゲット粒度IDを受け付け、これを変換対象空間データ格納部120に格納し、入力されたターゲット粒度IDの粒度をターゲットとする粒度として、変換対象となる空間データを高解像度化し、これを出力する構成としてもよい。
In addition, the input unit 190 receives spatial data to be converted.

The target granularity ID is received, stored in the conversion target spatial data storage unit 120, and the spatial data to be converted is increased in resolution as the target granularity of the input target granularity ID, and this is output. It is good also as a structure.

また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能である。   In the present specification, the embodiment has been described in which the program is installed in advance. However, the program can be provided by being stored in a computer-readable recording medium.

10 高解像度化装置
100 補助的空間データ格納部
110 ターゲット粒度エリア中心格納部
120 変換対象空間データ格納部
130 粒度エリア対応表格納部
140 操作部
150 空間補間部
160 パラメータ推定部
170 高解像度データ算出部
180 高解像度データ格納部
190 入力部
200 検索部
210 出力部
10 High Resolution Device 100 Auxiliary Spatial Data Storage Unit 110 Target Granularity Area Center Storage Unit 120 Conversion Target Spatial Data Storage Unit 130 Granularity Area Corresponding Table Storage Unit 140 Operation Unit 150 Spatial Interpolation Unit 160 Parameter Estimation Unit 170 High Resolution Data Calculation Unit 180 High-resolution data storage unit 190 Input unit 200 Search unit 210 Output unit

Claims (7)

空間を分割するエリアの単位を示す粒度でのエリアごとに紐付く値からなる変換対象の空間データを、値の種類が異なる補助的な空間データを用いてターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データに変換するための回帰モデルを学習する高解像度化装置であって、
前記値の種類を示す複数のドメインの各々について、前記ドメインの前記補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いて前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データに補間する空間補間部と、
前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、
を含む高解像度化装置。
The conversion target spatial data consisting of values associated with each area in the granularity indicating the unit of the area that divides the space is targeted using auxiliary spatial data of different types of values. A high resolution device for learning a regression model for conversion to spatial data,
Spatial interpolation for interpolating the auxiliary spatial data of the domain into the auxiliary spatial data of the target granularity using an arbitrary spatial interpolation method for each of a plurality of domains indicating the type of value And
A parameter estimation unit that estimates parameters of the regression model based on the spatial data to be converted and each of the auxiliary spatial data of the granularity to be the target for each of the plurality of domains;
High resolution device.
前記空間補間部は、前記複数のドメインの各々について、前記空間補間法としてガウス過程回帰を用いて、前記ターゲットとなる前記粒度の前記補助的な空間データとして、前記ターゲットとする前記粒度でのエリアごとに前記ドメインの値の平均及び分散を求め、
前記パラメータ推定部は、前記変換対象の空間データと、前記空間補間部により前記複数のドメインの各々について求められた、前記ターゲットとする前記粒度でのエリア毎に前記ドメインの値の平均及び分散とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定する
請求項1記載の高解像度化装置。
For each of the plurality of domains, the spatial interpolation unit uses Gaussian process regression as the spatial interpolation method, and the auxiliary spatial data of the granularity to be the target is the area at the granularity to be the target. Find the mean and variance of the domain values for each
The parameter estimation unit includes the spatial data to be converted, and the average and variance of the domain values for each area in the granularity to be the target, obtained for each of the plurality of domains by the spatial interpolation unit. The high resolution device according to claim 1, wherein the parameter of the regression model is estimated based on the parameter.
前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々と、前記回帰モデルとに基づいて、前記ターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データを算出する高解像度データ算出部
を更に含む請求項1又は2記載の高解像度化装置。
The conversion of the target granularity based on the spatial data to be converted, each of the auxiliary spatial data of the target granularity for each of the plurality of domains, and the regression model. The high-resolution device according to claim 1, further comprising: a high-resolution data calculation unit that calculates the target spatial data.
空間を分割するエリアの単位を示す粒度でのエリアごとに紐付く値からなる変換対象の空間データを、値の種類が異なる補助的な空間データを用いてターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データに変換するための回帰モデルを学習する高解像度化方法であって、
空間補間部が、前記値の種類を示す複数のドメインの各々について、前記ドメインの前記補助的な空間データを、任意の空間補間法を用いて前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データに補間し、
パラメータ推定部が、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定する
高解像度化方法。
The conversion target spatial data consisting of values associated with each area in the granularity indicating the unit of the area that divides the space is targeted using auxiliary spatial data of different types of values. A high resolution method for learning a regression model for conversion to spatial data,
For each of a plurality of domains indicating the type of value, a spatial interpolation unit uses the auxiliary spatial data of the domain as the target using the arbitrary spatial interpolation method as the auxiliary spatial data of the granularity. Interpolate to
A parameter estimation unit estimates the parameters of the regression model based on the spatial data to be converted and each of the auxiliary spatial data of the granularity to be the target for each of the plurality of domains. Resolution method.
前記空間補間部は、前記複数のドメインの各々について、前記空間補間法としてガウス過程回帰を用いて、前記ターゲットとなる前記粒度の前記補助的な空間データとして、前記ターゲットとする前記粒度でのエリアごとに前記ドメインの値の平均及び分散を求め、
前記パラメータ推定部は、前記変換対象の空間データと、前記空間補間部により前記複数のドメインの各々について求められた、前記ターゲットとする前記粒度でのエリア毎に前記ドメインの値の平均及び分散とに基づいて、前記回帰モデルのパラメータを推定する
請求項4記載の高解像度化方法。
For each of the plurality of domains, the spatial interpolation unit uses Gaussian process regression as the spatial interpolation method, and the auxiliary spatial data of the granularity to be the target is the area at the granularity to be the target. Find the mean and variance of the domain values for each
The parameter estimation unit includes the spatial data to be converted, and the average and variance of the domain values for each area in the granularity to be the target, obtained for each of the plurality of domains by the spatial interpolation unit. The high resolution method according to claim 4, wherein the parameter of the regression model is estimated based on the parameter.
高解像度データ算出部が、前記変換対象の空間データと、前記複数のドメインの各々についての前記ターゲットとする前記粒度の前記補助的な空間データの各々と、前記回帰モデルとに基づいて、前記ターゲットとする前記粒度の前記変換対象の空間データを算出する
請求項4又は5記載の高解像度化方法。
The high-resolution data calculation unit is configured to determine the target based on the spatial data to be converted, each of the auxiliary spatial data of the granularity to be the target for each of the plurality of domains, and the regression model. The high resolution method according to claim 4 or 5, wherein the spatial data to be converted having the granularity is calculated.
コンピュータを、請求項1〜3の何れか1項記載の高解像度化装置の各部として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as each part of the resolution increasing apparatus of any one of Claims 1-3.
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