JP2023129115A - Position estimation model construction device, position estimation device, method for constructing position estimation model, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線LAN電波情報を用いて位置を推定する技術に関連するものである。 The present invention relates to a technique for estimating a position using wireless LAN radio wave information.
GPSの利用が困難な屋内環境における屋内位置推定は、屋内ナビゲーションや見守りなどの多くの応用が期待されており、研究が盛んに行われている。 Indoor position estimation in indoor environments where it is difficult to use GPS is expected to have many applications, such as indoor navigation and monitoring, and is being actively researched.
非特許文献1には、屋内位置推定手法の中で最も実現性が高いWi-Fi(登録商標)フィンガープリントを用いた手法が開示されている。なお、以降、Wi-Fi(登録商標)等の無線LAN技術を「無線LAN」と記述する。 Non-Patent Document 1 discloses a method using Wi-Fi (registered trademark) fingerprints, which is the most feasible among indoor position estimation methods. Note that wireless LAN technology such as Wi-Fi (registered trademark) will be referred to as "wireless LAN" hereinafter.
非特許文献1に開示された手法では、無線LAN電波情報とその情報が観測された屋内位置座標の対応付けであるトレーニングデータが大量に必要であるため導入コストが高い。 The method disclosed in Non-Patent Document 1 requires a large amount of training data, which is a correspondence between wireless LAN radio wave information and indoor position coordinates where the information is observed, and is therefore expensive to introduce.
一方、近年スマートフォンのカメラで撮影されたカメラ画像をアップロードするソーシャルネットワーキングサービス(SNS)が普及しており、我々の日常生活において、日常活動を写真に収めSNSにアップロードする行為が当たり前となっている。また、スマートフォンにより撮影した写真にはEXIFによりGPS緯度経度(ジオタグ)などの写真が撮影された際のコンテキスト情報を付与することが容易になっている。 On the other hand, in recent years, social networking services (SNS) that upload images taken with smartphone cameras have become popular, and it has become commonplace in our daily lives to take photos of our daily activities and upload them to SNS. . In addition, EXIF makes it easy to add context information such as GPS latitude and longitude (geotag) to photos taken with smartphones.
写真に付与された無線LAN電波情報を用いて屋内位置推定システムを構築する従来技術として、例えば非特許文献2に開示された技術がある。しかし、従来技術では、屋内位置推定システムで用いるモデル学習のために、ラベル(屋内の位置の情報)なしのデータを使用できないという課題があった。 As a conventional technique for constructing an indoor position estimation system using wireless LAN radio wave information attached to a photograph, there is a technique disclosed in Non-Patent Document 2, for example. However, the conventional technology has a problem in that data without labels (indoor position information) cannot be used for model learning used in indoor position estimation systems.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ラベルが付与されている無線LAN情報とともに、ラベルが付与されていない無線LAN情報も学習データとして用いることで、位置推定モデルの自動構築を行うことを可能とする技術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 not only labeled wireless LAN information but also unlabeled wireless LAN information as learning data to automatically construct a position estimation model. The purpose is to provide technology that enables this.
開示の技術によれば、アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得する情報取得部と、
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、前記情報取得部により取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する位置推定モデル学習部と
を備える位置推定モデル構築装置が提供される。
According to the disclosed technology, an information acquisition unit that acquires wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point;
Estimating location information from the wireless LAN information using a set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the wireless LAN information acquired by the information acquisition unit as learning data. A position estimation model construction device is provided, comprising: a position estimation model learning section that learns a position estimation model;
開示の技術によれば、ラベルが付与されている無線LAN情報とともに、ラベルが付与されていない無線LAN情報も学習データとして用いることで、位置推定モデルの自動構築を行うことを可能とする技術が提供される。 According to the disclosed technology, there is a technology that makes it possible to automatically construct a position estimation model by using labeled wireless LAN information as well as unlabeled wireless LAN information as learning data. provided.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態(本実施の形態)を説明する。以下で説明する実施の形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施の形態は、以下の実施の形態に限られるわけではない。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention (this embodiment) will be described below with reference to the drawings. The embodiments described below are merely examples, and embodiments to which the present invention is applied are not limited to the following embodiments.
(実施の形態の概要)
本実施の形態では、ショッピングモールなどの屋内商業施設を想定し、そのような環境における無線LAN屋内位置推定システム(位置推定モデル)の自動構築を、スマートフォン等の端末によって撮影された写真によって行う。ただし、それぞれの写真には、その写真が撮影された際にスマートフォンによって観測された無線LAN電波情報がメタデータとして付与されているものとする。
(Summary of embodiment)
In this embodiment, an indoor commercial facility such as a shopping mall is assumed, and a wireless LAN indoor position estimation system (position estimation model) in such an environment is automatically constructed using photos taken by a terminal such as a smartphone. However, each photo is assumed to have wireless LAN radio wave information observed by the smartphone when the photo was taken as metadata.
写真はスマートフォンによって誰でも簡単に撮影できるため、無線LAN屋内位置推定システムの構築に必要な情報を、クラウドソーシングなどの手段を用いて容易に集めることが可能である。 Since anyone can easily take photos with a smartphone, it is possible to easily collect the information necessary to build a wireless LAN indoor position estimation system using methods such as crowdsourcing.
このような写真に付与された無線LAN電波情報を用いて無線LAN屋内位置推定システムの自動構築を行う研究として非特許文献2に開示された技術がある。非特許文献2に開示された技術では線形判別分析を用いた無線LAN屋内位置推定手法を用いている。一方、本実施の形態では、深層学習に基づいた屋内位置推定手法を提案しており、ラベル(屋内位置座標)なし無線LAN電波情報を付加的に利用して深層学習モデルを学習することが可能である。 There is a technique disclosed in Non-Patent Document 2 as a study for automatically constructing a wireless LAN indoor position estimation system using wireless LAN radio wave information attached to such photographs. The technique disclosed in Non-Patent Document 2 uses a wireless LAN indoor position estimation method using linear discriminant analysis. On the other hand, in this embodiment, we propose an indoor position estimation method based on deep learning, and it is possible to learn a deep learning model by additionally using wireless LAN radio wave information without labels (indoor position coordinates). It is.
なお、本実施の形態では、屋内商業施設を想定した屋内の位置推定を例として説明しているが、本発明に係る技術の適用先は、これに限定されるわけではなく、どのような場所、施設にも適用可能である。また、屋外の位置推定にも本発明の技術を適用することが可能である。 In addition, in this embodiment, indoor position estimation assuming an indoor commercial facility is explained as an example, but the application of the technology according to the present invention is not limited to this, and can be applied to any place. , it is also applicable to facilities. Furthermore, the technology of the present invention can also be applied to outdoor position estimation.
(本実施の形態において想定している環境)
前述したとおり、本実施の形態では、ショッピングモールのような、複数の店舗から構成される屋内環境を想定する。そして、その環境のフロアマップは既知であるとする。フロアマップには各店舗の位置情報(店舗が占める領域の情報)とその店舗名の情報が含まれる。また環境には複数の無線LANアクセスポイントが設置されているものとする。
(Environment assumed in this embodiment)
As described above, in this embodiment, an indoor environment such as a shopping mall that is composed of a plurality of stores is assumed. It is assumed that the floor map of the environment is known. The floor map includes location information for each store (information on the area occupied by the store) and information on the store name. It is also assumed that multiple wireless LAN access points are installed in the environment.
さらに、環境の店舗内のある複数の点で撮影された複数のカメラ画像が与えられるものとする。ただしn番目のカメラ画像inには無線LAN情報wnが付与されている。wnはNA次元ベクトルであり、NAは環境内のアクセスポイントの数である。すなわち、wnはアクセスポイントごとの受信信号強度を要素とするベクトルである。つまり、カメラ画像に付与されているwnにおけるある要素は、当該カメラ画像を撮影した点における、あるアクセスポイントから送信された信号の受信強度である。以降、「無線LAN情報」は、アクセスポイントごとの受信信号強度を要素とするベクトルであるとする。 Furthermore, it is assumed that a plurality of camera images taken at a plurality of points within the store environment are provided. However, wireless LAN information w n is attached to the n-th camera image i n . w n is a N A dimensional vector, where N A is the number of access points in the environment. That is, w n is a vector whose elements are the received signal strength of each access point. In other words, a certain element in w n given to a camera image is the reception strength of a signal transmitted from a certain access point at the point where the camera image was taken. Hereinafter, it is assumed that "wireless LAN information" is a vector whose elements are the received signal strength of each access point.
また、本実施の形態では、ラベル付けされていない無線LAN情報の系列を追加の学習データとして用いることができる。これは、環境内を歩行するあるユーザのスマートフォン等から得られるものを想定しており、以下のように表される。 Furthermore, in this embodiment, a series of unlabeled wireless LAN information can be used as additional learning data. This is assumed to be obtained from a smartphone or the like of a certain user walking in the environment, and is expressed as follows.
Wu=[w1
u,w2
u,...,wt
u,...]
ただし、wt
uは時刻tに得られた無線LAN情報である。
W u =[w 1 u ,w 2 u ,...,w t u ,...]
However, w t u is the wireless LAN information obtained at time t.
(装置構成、動作概要)
本実施の形態では、位置推定モデル構築装置100が、位置推定モデルの構築(学習)を行う。図1に本実施の形態における位置推定モデル構築装置100の構成例を示す。
(Device configuration, operation overview)
In this embodiment, the position estimation
図1に示すように、位置推定モデル構築装置100は、店舗推定部110、店舗情報DB(データベース)120、情報取得部130、位置推定モデル学習部140、位置推定モデルDB150を有する。図2を参照して位置推定モデル構築装置100の動作概要を説明する。
As shown in FIG. 1, the location estimation
S1(ステップ1)において、店舗推定部110が店舗推定を行う。店舗推定の結果は店舗情報として店舗情報DB120に格納される。なお、店舗情報DB120には、店舗情報の他に、位置推定モデルの学習のために必要な情報が格納されているとする。
In S1 (step 1), the
S2において、位置推定モデル学習部140が、店舗情報DB120から読み出した店舗情報、及び、情報取得部130により取得した無線LAN情報Wuを用いて位置推定モデルの学習を行う。学習済みの位置推定モデルは、位置情報モデルDB150に格納される。
In S2, the position estimation
なお、本実施の形態における"モデル"は、ニューラルネットワークのモデルであり、DB等の記憶部に格納される際には、重みのパラメータ等からなるデータとして格納されるものである。 Note that the "model" in this embodiment is a neural network model, and when stored in a storage unit such as a DB, it is stored as data consisting of weight parameters and the like.
また、位置推定モデル構築装置100において店舗推定部110を備えないこととしてもよい。その場合、予め求められた店舗情報を店舗情報DB120に格納しておく。
Alternatively, the
位置推定モデル構築装置100により構築(学習)された位置推定モデルは、無線LAN情報を用いた位置推定に使用される。そのような位置推定を行う位置推定装置200の構成を図3に示す。
The position estimation model constructed (learned) by the position estimation
図3に示すように、位置推定装置200は、情報取得部210、位置推定部220、出力部230、位置推定モデルDB240を備える。
As shown in FIG. 3, the
位置推定モデルDB240には、学習済みの位置推定モデルが格納されている。情報取得部210は、無線LAN情報を取得し、位置推定部220へ入力する。位置推定部220は、位置推定モデルDB240から読み出した位置推定モデルに無線LAN情報を入力することにより、位置推定モデルからの出力としての位置情報(無線LAN情報が測定された位置の情報)を得て、出力する。出力部230は、上記位置情報を出力する。
The position
出力部230が出力する位置情報は、無線LAN情報が測定された点がどの店舗内の点であるかを示す情報(つまり、店舗名等)であってもよいし、2次元座標であってもよいし、その他の情報であってもよい。
The location information output by the
なお、位置推定モデル構築装置100に出力部230を加えることで、位置推定モデル構築装置100を位置推定装置200として使用してもよい。また、位置推定モデル構築装置100を位置推定装置と呼んでもよく、位置推定モデル学習部140を位置推定部と呼んでもよい。
Note that by adding the
位置推定装置200は、無線LAN情報を測定する端末とは別の装置(例:ネットワーク上のサーバ)であってもよいし、無線LAN情報を測定する端末であってもよい。
The
また、位置推定モデル構築装置100の位置推定モデル学習部140と、位置推定装置の位置推定部220とは、後述するAP埋め込み処理を行って、無線LAN情報を位置推定モデルに入力して位置推定を行う点に関しては同じ機能を有する。位置推定モデル学習部140は、損失計算機能とパラメータ更新機能を有する点が位置推定部220と異なる。
In addition, the position estimation
以下、位置推定モデル構築装置100における処理動作をより具体的に説明する。
The processing operations in the position estimation
(S1:店舗推定)
まず、店舗推定部110により実行される店舗推定処理について説明する。店舗推定処理では、カメラで撮影された画像(無線LAN情報付きの画像)がどの店舗で撮影された画像であるかを推定する。店舗推定部110により実行される店舗推定処理自体は非特許文献2に開示された従来技術であるため、その処理内容については概要のみを説明する。当該処理内容の概要を図4に示す。
(S1: Store estimation)
First, the store estimation process executed by the
店舗推定部110により実行される店舗推定処理は、環境内の店舗がチェーン店の支店であるなら、その内装は他の支店に類似しているだろうという考えに基づく。そのため、まず環境に含まれる店舗の店名から、画像検索エンジンを用いてそのチェーン店の内装に関するWeb画像を収集する。そして、その画像を学習データとして、撮影された画像から店舗名を推定する畳み込みニューラルネットワーク(画像分類器)を学習する。
The store estimation process performed by the
ただし、非チェーン店やWeb画像が多く見つからなかった店舗は、「その他(others)」クラスとする。そして、スマートフォン等により撮影された各画像のクラスを画像分類器により推定する。各店舗の位置情報はフロアマップに含まれるため、各画像が撮影された大まかな位置情報が得られる(その他に分類された画像以外)。最後に、同じ店舗に分類された画像に付与された無線LAN情報を用いて、外れ値除去を行う。 However, non-chain stores and stores for which many web images could not be found are classified as "others". Then, the class of each image captured by a smartphone or the like is estimated by an image classifier. Since the location information of each store is included in the floor map, the rough location information where each image was taken can be obtained (excluding images classified as other). Finally, outlier removal is performed using wireless LAN information added to images classified as the same store.
S1の店舗推定処理により、画像と無線LAN情報と店舗(つまり位置情報)とを対応付けた情報を得ることができる。この情報を店舗情報と呼ぶ。店舗情報は店舗情報DB120に格納される。
Through the store estimation process in S1, it is possible to obtain information that associates images, wireless LAN information, and stores (that is, location information). This information is called store information. Store information is stored in
(S2:位置推定モデル学習)
次に、位置推定モデル学習部140が実行する位置推定モデル学習処理について説明する。
(S2: Location estimation model learning)
Next, the position estimation model learning process executed by the position estimation
位置推定モデルは、無線LAN情報を入力とし、その無線LAN情報が観測された店舗を推定するモデルである。位置推定モデル学習部140は、S1で得られた画像(に付与された無線LAN情報)と推定された店舗の情報を学習データとして用いることにより位置推定モデルを学習する。本実施の形態の位置推定モデルは、無線LAN空間の非線形性に対応するため、複数のニューラルネットワークモデル(サブモデル)から構成される。
The position estimation model is a model that takes wireless LAN information as input and estimates the store where the wireless LAN information was observed. The position estimation
図5に、位置推定モデルの概要を示す。図5に示すとおり、位置推定モデルを構成する各サブモデルが、無線LAN情報を入力として、その無線LAN情報が測定された点の位置情報を出力する。 FIG. 5 shows an overview of the position estimation model. As shown in FIG. 5, each submodel configuring the position estimation model receives wireless LAN information as input and outputs position information of the point where the wireless LAN information was measured.
以降で説明するとおり、位置推定モデルでは、不安定な無線LAN電波強度に対応するため、近傍に存在するアクセスポイントの信号強度同士の相関を利用する。そこで、位置推定モデルを構成する各サブモデルには畳み込みニューラルネットワークを用いて、複数のアクセスポイントの受信信号強度同士を畳み込んで処理をする。そのため、入力となる無線LAN情報(受信信号強度ベクトル)において、近傍なアクセスポイント同士は近い次元に位置する必要がある。 As explained below, the position estimation model uses the correlation between the signal strengths of nearby access points in order to deal with unstable wireless LAN radio field strength. Therefore, a convolutional neural network is used for each submodel that makes up the position estimation model, and the received signal strengths of multiple access points are convoluted and processed. Therefore, in the input wireless LAN information (received signal strength vector), nearby access points need to be located in close dimensions.
そのため、S2では、位置推定モデル学習部140は、ベクトル内のアクセスポイントの順番を決定する処理(「AP埋め込み」と呼ぶ)を行った後に、位置推定モデル(サブモデル群)の学習を行う。
Therefore, in S2, the position estimation
<AP埋め込み>
まず、AP埋め込みについて説明する。位置推定モデル学習部140は、AP埋め込み処理として、無線LAN情報(無線LAN信号ベクトル)におけるアクセスポイント並び順を決定する処理を行う。複数の無線LAN信号ベクトルがあるとして、n番目の無線LAN信号ベクトルは以下のように表される。
<Embed AP>
First, we will explain AP embedding. The position estimation
wn=[sn
1,sn
2,…,sn
j,…,sn
N_A)]T,
ただし、sn
jはj番目のアクセスポイントからの信号強度である。上述の通り、無線LAN信号ベクトルの要素の並びにおいて、近傍のアクセスポイントに対応する要素は、近い並び(例えばj番目とj+1番目)に位置する必要がある。
w n =[s n 1 ,s n 2 ,…,s n j ,…,s n N_A )] T ,
However, s n j is the signal strength from the jth access point. As described above, in the arrangement of elements of a wireless LAN signal vector, elements corresponding to nearby access points need to be located in a close arrangement (for example, the j-th and j+1-th).
この問題は、アクセスポイントの順番を、アクセスポイント同士の物理的近さが与えられた上で求める問題と見なすことができる。本実施の形態では、2つのアクセスポイントの物理的近さ(距離)は、画像群に付与された無線LAN情報におけるアクセスポイントの信号強度の類似度(信号強度の相関の逆数や平均誤差)として求める。 This problem can be viewed as a problem in which the order of access points is determined given the physical proximity of the access points. In this embodiment, the physical proximity (distance) of two access points is expressed as the similarity of the signal strengths of the access points (the reciprocal of the correlation of signal strengths or the average error) in the wireless LAN information added to the image group. demand.
本実施の形態の位置推定モデル学習部140は、この問題を巡回セールスマン問題に適用させることで解く。巡回セールスマン問題は、都市の集合と各2都市間の移動コストが与えられたとき、全ての都市をちょうど一度ずつ巡り出発地に戻る巡回路のうちで総移動コストが最小のものを求める組合せ最適化問題である。
The position estimation
都市はアクセスポイント、都市間の距離(コスト)はアクセスポイント間の推定された物理的距離とし、得られたルートにおける都市の並び順をwnのアクセスポイントの並び順として用いる。 The cities are access points, the distance (cost) between cities is the estimated physical distance between the access points, and the order of cities in the obtained route is used as the order of access points in w n .
ここでcabを都市(アクセスポイント)aとbの距離とする。xabは二値(バイナリ)変数であり、1のときルートに都市aとbの間のパスが含まれるとする。0のときは含まれないものとする。位置推定モデル学習部140は、以下の最適化問題を解くことで、移動距離を最小とするルートを求める。
Here, c ab is the distance between cities (access points) a and b. x ab is a binary variable, and when it is 1, the route includes the path between cities a and b. If it is 0, it is not included. The position estimation
3行目と4行目は、都市(アクセスポイント)を1回しか経由しない制約である。Qは、都市のサブセット(サブルート)を表し、5行目の制約は、最終的に得られるルートが全ての都市を経由するためのものである。 The 3rd and 4th lines are constraints that only pass through the city (access point) once. Q represents a subset of cities (subroute), and the constraint on the fifth line is for the finally obtained route to pass through all cities.
<位置推定モデルの構成>
前述したとおり、本実施の形態における位置推定モデルは、複数のサブモデルから構成される。各サブモデルは、担当する領域を持っており、その領域を担当する。具体的には、店舗(領域)ごとにサブモデルを用意し、サブモデルはその店舗と周辺店舗から得られた学習データにより学習される。すなわち、当該サブモデルはその店舗と周辺店舗を担当する。周辺店舗とは、対象とする店舗の中心から近傍トップk(近い順にk番目まで)の距離に中心がある店舗としている。ここで、チェーン店では無い店舗で得られた学習データは存在しない(S1の店舗推定にてothersクラスとしか推定されないため)。そこで、チェーン店では無い店舗に関しては、その周辺店舗のサブモデルにより仮想的に生成された学習データ(無線LAN情報)を基に学習を行う。
<Configuration of position estimation model>
As described above, the position estimation model in this embodiment is composed of a plurality of sub-models. Each sub-model has an area and is responsible for that area. Specifically, a sub-model is prepared for each store (area), and the sub-model is trained using learning data obtained from that store and surrounding stores. In other words, the submodel is in charge of that store and surrounding stores. Surrounding stores are stores whose centers are at a distance of top k (nearest k) from the center of the target store. Here, there is no learning data obtained from stores that are not chain stores (because only the others class is estimated in the store estimation in S1). Therefore, for stores that are not chain stores, learning is performed based on learning data (wireless LAN information) virtually generated by sub-models of surrounding stores.
図6にサブモデルの構成例を示す。当該サブモデルはConvolutional variational autoencoder (CVAE)(畳み込み変分オートエンコーダ)(非特許文献3)に基づいて設計されており、エンコーダ10とデコーダ20を含む。なお、サブモデルとしてCVAEを用いることは一例である。CVAE以外のオートエンコーダをサブモデルとして使用してもよい。
FIG. 6 shows an example of the configuration of the sub-model. The submodel is designed based on a convolutional variational autoencoder (CVAE) (Non-Patent Document 3), and includes an
図6に示すとおり、エンコーダ10は、Conv1D11、Conv1D12,Flatter13、Dense14を有する。デコーダ20は、Dense21、Reshape22、DeConv1D23、DeConv1D24を有する。
As shown in FIG. 6, the
エンコーダ10の入力は無線LAN情報であり、AP埋め込みにより得られたアクセスポイントの並び順になった無線LAN情報が入力として用いられている。エンコーダ10は、入力となる無線LAN情報の測定位置に対応する2次元座標を出力するとともに、学習データ(無線LAN情報)の潜在表現を正規分布とみなしたときの平均と分散(標準偏差)を出力する。
The input to the
この2次元座標は、入力された無線LAN情報が測定された位置の推定座標である。CVAEは、潜在表現が正規分布に従うという制約を基にそのパラメータを学習できる。これは、無線LAN情報における信号強度の分布は局所的に単純な分布に従うと考えられるためである。また、この想定により、非チェーン店の仮想無線LAN情報の生成が容易になる。 These two-dimensional coordinates are the estimated coordinates of the position where the input wireless LAN information was measured. CVAE can learn its parameters based on the constraint that the latent representation follows a normal distribution. This is because the distribution of signal strength in wireless LAN information is considered to follow a locally simple distribution. This assumption also facilitates the generation of virtual wireless LAN information for non-chain stores.
サブモデルのデコーダ20は、入力された無線LAN情報を復元する。このデコーダ20を用いることにより、(i)位置座標からの無線LAN情報の生成と、(ii)ラベルなしデータ(位置情報が付与されていない無線LAN情報)からのモデルの学習が可能となる。
The
<位置推定モデルの学習>
位置推定モデル学習部140は、位置推定モデルのサブモデルの学習を、そのサブモデルが担当する店舗とその周辺店舗から得られた学習データ(無線LAN情報と店舗(位置情報)のペア)により行う。位置推定モデル学習部140は、学習において、以下の関数を最小化するようにサブモデル(CVAE)のパラメータを更新する。
<Learning of position estimation model>
The location estimation
位置推定誤差とは、エンコーダ10により推定された2次元座標と正解データ(正解の店舗)との間の誤差である。2次元座標が正解店舗の領域内にある場合は誤差は0、そうでない場合は、2次元座標と、正解店舗の領域の境界のうち2次元座標と最も近い境界との距離となる。
The position estimation error is an error between the two-dimensional coordinates estimated by the
サブモデルが担当する領域の近傍で観測されたラベルなしの無線LAN情報の系列(前述したWu)が与えられている場合は、そのデータを用いてサブモデルを追加学習する。無線LAN情報の系列は、歩行中に得られたものを想定している。その系列の中から、サブモデルの学習に用いた無線LAN情報とユークリッド距離が近い無線LAN情報の系列を追加学習データとして用いる。ユークリッド距離が近いとは、例えば、ユークリッド距離が閾値以下であることである。学習では以下の関数を最小化するようにCVAEのパラメータを更新する。 If a sequence of unlabeled wireless LAN information (W u described above) observed in the vicinity of the area covered by the submodel is given, the submodel is additionally trained using that data. The sequence of wireless LAN information is assumed to be obtained while walking. Among the series, a series of wireless LAN information having a close Euclidean distance to the wireless LAN information used for learning the submodel is used as additional learning data. The Euclidean distance being close means, for example, that the Euclidean distance is less than or equal to a threshold value. During training, CVAE parameters are updated to minimize the following function.
(位置推定)
位置推定装置200は、学習済みの位置推定モデル(サブモデルの集合)を用いて、無線LAN情報が収集された店舗を推定する。まず、無線LAN情報の店舗を推定するためのサブモデルの選択を行う。ここで、位置推定装置200の位置推定モデルDB240には、学習済みの位置推定モデルとともに、学習で使用した学習データが格納されているとする。以下の処理において、学習データも位置推定モデルDB240から読み出されて使用される。
(Position estimation)
The
すなわち、位置推定部220は、情報取得部210により取得した無線LAN情報と、各サブモデルの学習に用いられた無線LAN情報の平均とのユークリッド距離を計算し、その距離が最も小さかったものに対応するサブモデルを、主サブモデルとする。そして、主サブモデルが担当する店舗の近傍店舗のサブモデル群を副サブモデル群とする。
That is, the
位置推定部220は、情報取得部210により取得した無線LAN情報に対してAP埋め込み処理を行って、AP埋め込み処理された無線LAN情報を上記主サブモデルと副サブモデル群に入力する。位置推定部220は、主サブモデルと副サブモデル群のそれぞれのエンコーダにより推定した2次元座標の平均に最も近い店舗を、最終的な推定結果として出力する。なお、推定結果として、2次元座標の平均そのものを出力してもよい。
The
(ハードウェア構成例)
以上説明した位置推定モデル構築装置100、位置推定装置200はいずれも、例えば、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現できる。このコンピュータは、物理的なコンピュータであってもよいし、クラウド上の仮想マシンであってもよい。位置推定モデル構築装置100、位置推定装置200を総称して「装置」と呼ぶ。
(Hardware configuration example)
Both the position estimation
すなわち、当該装置は、コンピュータに内蔵されるCPUやメモリ等のハードウェア資源を用いて、当該装置で実施される処理に対応するプログラムを実行することによって実現することが可能である。上記プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体(可搬メモリ等)に記録して、保存したり、配布したりすることが可能である。また、上記プログラムをインターネットや電子メール等、ネットワークを通して提供することも可能である。 That is, the device can be realized by using hardware resources such as a CPU and memory built into a computer to execute a program corresponding to the processing performed by the device. The above program can be recorded on a computer-readable recording medium (such as a portable memory) and can be stored or distributed. It is also possible to provide the above program through a network such as the Internet or e-mail.
図7は、上記コンピュータのハードウェア構成例を示す図である。図7のコンピュータは、それぞれバスBSで相互に接続されているドライブ装置1000、補助記憶装置1002、メモリ装置1003、CPU1004、インタフェース装置1005、表示装置1006、入力装置1007、出力装置1008等を有する。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the computer. The computer in FIG. 7 includes a
当該コンピュータでの処理を実現するプログラムは、例えば、CD-ROM又はメモリカード等の記録媒体1001によって提供される。プログラムを記憶した記録媒体1001がドライブ装置1000にセットされると、プログラムが記録媒体1001からドライブ装置1000を介して補助記憶装置1002にインストールされる。但し、プログラムのインストールは必ずしも記録媒体1001より行う必要はなく、ネットワークを介して他のコンピュータよりダウンロードするようにしてもよい。補助記憶装置1002は、インストールされたプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。
A program for realizing processing by the computer is provided, for example, by a
メモリ装置1003は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置1002からプログラムを読み出して格納する。CPU1004は、メモリ装置1003に格納されたプログラムに従って、当該装置に係る機能を実現する。インタフェース装置1005は、ネットワーク等に接続するためのインタフェースとして用いられる。表示装置1006はプログラムによるGUI(Graphical User Interface)等を表示する。入力装置1007はキーボード及びマウス、ボタン、又はタッチパネル等で構成され、様々な操作指示を入力させるために用いられる。出力装置1008は演算結果を出力する。
The
(付記)
以上の実施形態に関し、更に以下の付記項を開示する。
(付記項1)
メモリと、
前記メモリに接続された少なくとも1つのプロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得し、
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、前記取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する
位置推定モデル構築装置。
(付記項2)
前記プロセッサは、アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報における受信信号強度の並び順を、近傍のアクセスポイントが近い並びに位置するように、都市をアクセスポイントと見なした巡回セールスマン問題を解くことにより決定し、決定した並び順の無線LAN情報を前記位置推定モデルに入力する
付記項1に記載の位置推定モデル構築装置。
(付記項3)
前記位置推定モデルは、それぞれが異なる領域に割り当てられた複数のサブモデルを有する
付記項1又は2に記載の位置推定モデル構築装置。
(付記項4)
前記複数のサブモデルを構成する各サブモデルは、無線LAN情報を入力として位置情報を出力するエンコーダと、前記エンコーダに入力された無線LAN情報を再構成するデコーダとを有する
付記項3に記載の位置推定モデル構築装置。
(付記項5)
前記プロセッサは、
サブモデルが担当する領域とその周辺領域から得られた前記組の集合を用いて前記サブモデルの学習を行い、
前記サブモデルが担当する領域の近傍で観測された、前記情報取得部により取得された無線LAN情報を用いて前記サブモデルの追加学習を行う
付記項3又は4に記載の位置推定モデル構築装置。
(付記項6)
付記項1ないし5のうちいずれか1項に記載の位置推定モデル構築装置により学習された位置推定モデルを用いて位置推定を行う位置推定装置であって、
メモリと、
前記メモリに接続された少なくとも1つのプロセッサと、
を含み、
前記プロセッサは、
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得し、
前記取得された無線LAN情報を前記位置推定モデルの入力として使用することにより、当該無線LAN情報が観測された位置の位置情報を推定する
位置推定装置。
(付記項7)
コンピュータが実行する位置推定モデル構築方法であって、
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得し、
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する
位置推定モデル構築方法。
(付記項8)
位置推定モデル構築処理を実行するようにコンピュータによって実行可能なプログラムを記憶した非一時的記憶媒体であって、
前記位置推定モデル構築処理は、
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得し、
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、前記取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する
非一時的記憶媒体。
(Additional note)
Regarding the above embodiments, the following additional notes are further disclosed.
(Additional note 1)
memory and
at least one processor connected to the memory;
including;
The processor includes:
Obtain wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point,
A location estimation model that estimates location information from wireless LAN information is created using a set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the acquired wireless LAN information as learning data. Learning location estimation model construction device.
(Additional note 2)
The processor changes the order of the received signal strengths in the wireless LAN information consisting of the received signal strengths of each access point so that nearby access points are located in a close order based on the traveling salesman problem in which cities are considered as access points. The position estimation model construction device according to Supplementary Note 1, wherein the wireless LAN information in the determined arrangement order is input into the position estimation model.
(Additional note 3)
The position estimation model construction device according to Supplementary Note 1 or 2, wherein the position estimation model has a plurality of sub-models, each of which is assigned to a different area.
(Additional note 4)
According to Supplementary Note 3, each submodel configuring the plurality of submodels includes an encoder that receives wireless LAN information as input and outputs position information, and a decoder that reconstructs the wireless LAN information input to the encoder. Location estimation model construction device.
(Additional note 5)
The processor includes:
Learning the sub-model using the set of sets obtained from the area covered by the sub-model and its surrounding area,
The position estimation model construction device according to Supplementary Note 3 or 4, wherein additional learning of the sub-model is performed using wireless LAN information acquired by the information acquisition unit that is observed in the vicinity of the area covered by the sub-model.
(Additional note 6)
A position estimation device that performs position estimation using a position estimation model learned by the position estimation model construction device according to any one of Supplementary Notes 1 to 5,
memory and
at least one processor connected to the memory;
including;
The processor includes:
Obtain wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point,
A position estimation device that estimates position information of a position where the wireless LAN information is observed by using the acquired wireless LAN information as input to the position estimation model.
(Supplementary Note 7)
A method for constructing a position estimation model executed by a computer, the method comprising:
Obtain wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point,
Learn a location estimation model that estimates location information from wireless LAN information by using the set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the acquired wireless LAN information as learning data. How to build a location estimation model.
(Supplementary Note 8)
A non-temporary storage medium storing a program executable by a computer to execute a position estimation model construction process,
The position estimation model construction process includes:
Obtain wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point,
A location estimation model that estimates location information from wireless LAN information is created using a set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the acquired wireless LAN information as learning data. Learning non-transitory storage medium.
以上、本実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the present embodiment has been described above, the present invention is not limited to such specific embodiment, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention as described in the claims. It is possible.
10 エンコーダ
20 デコーダ
100 位置推定モデル構築装置
110 店舗推定部
120 店舗情報DB
130 情報取得部
140 位置推定モデル学習部
150 位置推定モデルDB
200 位置推定装置
210 情報取得部
220 位置推定部
230 出力部
240 位置推定モデルDB
1000 ドライブ装置
1001 記録媒体
1002 補助記憶装置
1003 メモリ装置
1004 CPU
1005 インタフェース装置
1006 表示装置
1007 入力装置
1008 出力装置
10
130
200
1000
1005
Claims (8)
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、前記情報取得部により取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する位置推定モデル学習部と
を備える位置推定モデル構築装置。 an information acquisition unit that acquires wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point;
Estimating location information from the wireless LAN information using a set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the wireless LAN information acquired by the information acquisition unit as learning data. A position estimation model construction device comprising: a position estimation model learning unit that learns a position estimation model;
請求項1に記載の位置推定モデル構築装置。 The position estimation model learning unit adjusts the order of received signal strengths in wireless LAN information consisting of received signal strengths of each access point, so that nearby access points are located in a close order, and the city is considered as an access point. The position estimation model construction device according to claim 1, wherein the wireless LAN information in the determined arrangement order is determined by solving a salesman problem and is input into the position estimation model.
請求項1又は2に記載の位置推定モデル構築装置。 The position estimation model construction device according to claim 1 or 2, wherein the position estimation model has a plurality of sub-models, each of which is assigned to a different area.
請求項3に記載の位置推定モデル構築装置。 4. Each submodel configuring the plurality of submodels includes an encoder that inputs wireless LAN information and outputs position information, and a decoder that reconstructs the wireless LAN information input to the encoder. Location estimation model construction device.
サブモデルが担当する領域とその周辺領域から得られた前記組の集合を用いて前記サブモデルの学習を行い、
前記サブモデルが担当する領域の近傍で観測された、前記情報取得部により取得された無線LAN情報を用いて前記サブモデルの追加学習を行う
請求項3又は4に記載の位置推定モデル構築装置。 The position estimation model learning unit includes:
Learning the sub-model using the set of sets obtained from the area covered by the sub-model and its surrounding area,
5. The position estimation model construction device according to claim 3, wherein additional learning of the sub-model is performed using wireless LAN information acquired by the information acquisition unit, which is observed in the vicinity of an area covered by the sub-model.
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得された無線LAN情報を前記位置推定モデルの入力として使用することにより、当該無線LAN情報が観測された位置の位置情報を推定する位置推定部と
を備える位置推定装置。 A position estimation device that performs position estimation using a position estimation model learned by the position estimation model construction device according to any one of claims 1 to 5,
an information acquisition unit that acquires wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point;
A position estimating unit that estimates position information of a position where the wireless LAN information is observed by using the wireless LAN information acquired by the information acquiring unit as input to the position estimation model.
アクセスポイント毎の受信信号強度からなる無線LAN情報を取得し、
位置情報と対応付けられた無線LAN情報と当該位置情報との組の集合と、取得された無線LAN情報とを学習データとして使用して、無線LAN情報から位置情報を推定する位置推定モデルを学習する
位置推定モデル構築方法。 A method for constructing a position estimation model executed by a computer, the method comprising:
Obtain wireless LAN information consisting of received signal strength for each access point,
Learn a location estimation model that estimates location information from wireless LAN information by using the set of pairs of wireless LAN information associated with location information and the location information and the acquired wireless LAN information as learning data. How to build a location estimation model.
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