JP4989618B2 - カオス論的指標値計算システム - Google Patents
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Description
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(数2)
,・・・,
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,・・・
・・・,
であり、
(数14)
・・・
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(数17)
(数35)
(数22)
(数24)
(数26)
(数30)
(数31)
Nrはcm∈CEm(t|t0≦t≦t1)を満足するcmの数である。
(数27)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
(数32)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
(数28)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
(数33)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
(数29)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
又pは処理する信号の明瞭度等に対して、又目的とする感度に対して設定する。
(数34)
tはサンプリングの時間間隔Δtにより量子化された時間である。
又rは処理する信号の明瞭度等に対して、又目的とする感度に対して設定する。
Claims (21)
- ダイナミックスが時間的に変化する系において周期的特徴を有する、発話音声信号を含まない時系列信号に対して、サンプリングすることにより得られる時系列信号を読み込む手段と、
サンプル時刻に対するカオス論的指標値を計算する為の処理単位毎に、前記読み込んだ時系列信号を切り出す手段と、
前記読み込んだ時系列信号のカオス論的指標値を計算する手段と、を有しているカオス論的指標値計算システムであって、
前記カオス論的指標値を計算する手段は、
前記切り出した処理単位の時系列信号に於いて、各サンプル時刻に対するカオス論的指標値をミクロスコピックなカオス論的指標値として計算する第1の計算手段と、
前記ミクロスコピックなカオス論的指標値を算出した処理単位を含む少なくとも一以上の処理単位からなる予め定められた時間に対する時系列信号のカオス論的指標値をマクロスコピックなカオス論的指標値として、前記ミクロスコピックなカオス論的指標値により計算する第2の計算手段と、を有する、
ことを特徴とするカオス論的指標値計算システム。 - 前記第1の計算手段は、
前記サンプル時刻の近傍点集合P={P0,P1,・・・,P(N−1)}を数5により生成し、
前記サンプル時刻に於けるシセカ近傍距離εSを設定し、
前記近傍点集合Pに対応する発展点集合Sを数7により生成し、
前記近傍点集合Pと前記発展点集合Sとから近傍点の変位ベクトルyjとこれに対応する発展点の変位ベクトルzjとを数8により定め、
前記変位ベクトルyjとzjにより数9を満足する行列A0を、数10により計算し、
前記行列A0をQR分解により前記ミクロスコピックなカオス論的指標値cmを計算する、
ことを特徴とする請求項2に記載のカオス論的指標値計算システム。
数5
・・・・
数7
・・・
数8
数9
数10
- 前記第1の計算手段は、
前記サンプル時刻の近傍点集合P={P0,P1,・・・,P(N−1)}を数5により生成し、
前記サンプル時刻に於けるシセカ近傍距離εSを設定し、
前記切り出した処理単位から、埋め込み空間に構成されるストレンジ・アトラクタの半径に対して予め設定されているεcより前記シセカ近傍距離εSが小さい場合には前記近傍点候補集合Pを近傍点集合Pとし、
前記近傍点集合Pに対応する発展点集合Sを数7により生成し、
前記近傍点集合Pと前記発展点集合Sとから近傍点の変位ベクトルyjとこれに対応する発展点の変位ベクトルzjとを数8により定め、
前記変位ベクトルyjとzjにより数9を満足する行列A0を、数10により計算し、
前記行列A0をQR分解により前記ミクロスコピックなカオス論的指標値cmを計算する、
ことを特徴とする請求項2に記載のカオス論的指標値計算システム。
数5
・・・・
数7
・・・
数8
数9
数10
- 前記第1の計算手段は、更に、
前記計算したミクロスコピックなカオス論的指標値cmをセレブラル・スペクトルに於ける第1カオス論的指標値とし、
前記第1カオス論的指標値を計算後、前記発展点集合Sの第1要素を次の近傍点集合Pの第1要素として収束演算を行うことにより、前記ミクロスコピックなカオス論的指標値cmのn回収束値を計算する、
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記第2の計算手段は、
前記切り出した処理単位x(i)に於ける、サンプル時刻tのミクロスコピックなカオス論的指標値cmと前記シセカ近傍距離εSと前記周期Tとを要素とする集合CEm(t)={cm(t),εS(t),T(t)}を生成し、
前記生成したCEm(t)から数24でサブセットCEm(t|t0≦t≦t1)を生成し、
前記サブセットの要素のうち、前記処理単位x(i)に於けるシセカ近傍距離εS(t)が小さい方から数えてn×p(0<p≦1)番目までの要素を取りだし、それらの各要素のカオス論的指標値cm(i)の平均値を、前記マクロスコピックなカオス論的指標値cMとする、
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のカオス論的指標値計算システム。
数24
- 前記第2の計算手段は、
前記生成した集合CEm(t)において、所定値以下の変化率を有する周期Tの時間帯を安定な時間帯として、前記数24でサブセットCEm(t|t0≦t≦t1)を生成する、
ことを特徴とする請求項6に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記第2の計算手段は、
前記切り出した処理単位x(i)に於ける、サンプル時刻tのミクロスコピックなカオス論的指標値cmと前記シセカ近傍距離εSと前記周期Tとを要素とする集合CEm(t)={cm(t),εS(t),T(t)}を生成し、
前記生成したCEm(t)から数30でサブセットCEm(t|t0≦t≦t1)を生成し、
前記生成したサブセットCEm(t|t0≦t≦t1)に数31を適用することによって、前記マクロスコピックなカオス論的指標値cMとする、
ことを特徴とする請求項3または請求項4に記載のカオス論的指標値計算システム。
数30
数31
Nrはcm∈CEm(t|t0≦t≦t1)を満足するcmの数である。 - 前記時系列信号を読み込む手段は、
AD変換器によりデジタル化された時系列信号を読み込む、
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記カオス論的指標値計算システムは、更に、
前記マクロスコピックなカオス論的指標値に対して、その時間的変化を平滑化し、グラフとして出力することで、カオス論的指標値を視覚化する手段、
を有することを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載のカオス論的指標値計算システム。 - ダイナミックスが時間的に変化する系において周期的特徴を有する、発話音声信号を含まない時系列信号に対して、サンプリングすることにより得られる時系列信号のカオス論的指標値を計算する為のカオス論的指標値計算システムであって、
カオス解析の対象となる前記サンプリングすることにより得られる時系列信号を読み込む手段と、
サンプル時刻に対するカオス論的指標値を計算する為の処理単位毎に、前記読み込んだ時系列信号を切り出す手段と、
前記切り出した処理単位の時系列信号に於いて、各サンプル時刻に対するカオス論的指標値を、ミクロスコピックなカオス論的指標値として計算する第1の計算手段と、
前記ミクロスコピックなカオス論的指標値を算出した処理単位を含む少なくとも一以上の処理単位からなる予め定められた時間に対する時系列信号のカオス論的指標値をマクロスコピックなカオス論的指標値として、前記ミクロスコピックなカオス論的指標値により計算する第2の計算手段と、を有しており、
前記時系列信号を切り出す手段は、
前記時系列信号から信号波形の安定部分を処理単位として切り出す、
ことを特徴とするカオス論的指標値計算システム。 - 前記時系列信号を切り出す手段は、
前記処理単位として切り出す際に、前記時系列信号から得られる周波数スペクトルからストレンジ・アトラクタの周期を計算する手段と、
前記計算したストレンジ・アトラクタの周期を示すデータを取得する手段と、
前記取得した周期を示すデータが予め設定された周期性条件を満足する場合には、その周期性を与えた時系列信号を処理単位として切り出す手段と、
を有することを特徴とする請求項12に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記ストレンジ・アトラクタの周期を計算する手段は、
前記周波数スペクトルを計算する際に、フーリエ変換、線形予測分析又はウェーブレット変換のいずれかを用いる、
ことを特徴とする請求項13に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記第1の計算手段は、
前記処理単位として切り出した時系列信号に対して周期性条件を用いることで近傍点集合を生成する手段と、
前記近傍点集合に対する発展点集合を生成する手段と、
前記近傍点集合と前記発展点集合とからセレブラル・スペクトルを計算する手段と、
前記セレブラル・スペクトルから前記ミクロスコピックなカオス論的指標値を計算する手段と、
を有することを特徴とする請求項12に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記近傍点集合を生成する手段は、
前記切り出した時系列信号から近傍点集合の候補を生成し、
前記近傍点集合の候補に、予め設定した近傍条件を適用し、それを充足するものを近傍点集合として生成する、
ことを特徴とする請求項15に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記第1の計算手段は、更に、
第1ミクロスコピックなカオス論的指標値を計算後、前記発展点集合の第1要素を次の近傍点集合の第1要素として収束演算を行うことにより、ミクロスコピックなカオス論的指標値を計算する手段を、
有することを特徴とする請求項15に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記第1の計算手段は、更に、
前記発展点集合を生成した後、前記生成した発展点集合を構成する発展点のうちで、時系列的に最も早い時刻の点を起点構成要素とする新たな近傍点集合の候補を生成する手段と、
前記新たな近傍点集合の候補に、予め設定した近傍条件を適用し、それを充足するものを新たな近傍点集合として生成する手段と、
前記新たな近傍点集合に、予め設定された収束演算継続条件を適用し、前記新たな近傍点集合に対応する発展点集合を生成する手段と、
前記新たな近傍点集合と前記新たな発展点集合とから新たなセレブラル・スペクトルを計算することで、前記セレブラル・スペクトルのn回収束値を計算する手段と、
を有しており、
前記新たな近傍点集合が前記収束演算継続条件を満たす間、収束演算を反復する、
ことを特徴とする請求項15に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記収束演算は、
前記発展点集合の第1要素を起点とする次の計算の為の処理単位が、周期性条件又は周期性条件を切り出す為の付加的な信号処理条件を満足しなくなるまで、或いは前記処理単位が前記近傍条件又は前記収束演算継続条件を満足する近傍点集合を与えなくなるまで反復する、
ことを特徴とする請求項18に記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記カオス論的指標値計算システムは、更に、
前記マクロスコピックなカオス論的指標値に対して、その時間的変化を平滑化し、グラフとして出力することで、カオス論的指標値を視覚化する手段、
を有することを特徴とする請求項12から請求項19のいずれかに記載のカオス論的指標値計算システム。 - 前記カオス論的指標値を視覚化する手段は、
前記カオス論的指標値から特定のダイナミックスに対する前記マクロスコピックなカオス論的指標値を取り出し、その時間的変化をグラフ化することで、カオス論的指標値を視覚化する、
ことを特徴とする請求項20に記載のカオス論的指標値計算システム。
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