JP6283331B2 - Flow estimation device, prediction device, and program - Google Patents

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Description

本発明は、流れ推定装置、予測装置、及びプログラムに係り、特に、流れを推定するための流れ推定装置、予測装置、及びプログラムに関する。   The present invention relates to a flow estimation device, a prediction device, and a program, and more particularly, to a flow estimation device, a prediction device, and a program for estimating a flow.

個人毎の移動軌跡データがあれば、人の流れを推定することは容易である。しかしながら、プライバシー保護のためや、収集の難しさのため、個人毎の移動軌跡データが入手できない場合がある。一方、人の密度のデータは、プライバシーが保護されており、個人毎の追跡も不要なため収集も容易である。これまでに密度データから流れを推定する技術は提案されている(例えば、非特許文献1)。   If there is movement trajectory data for each individual, it is easy to estimate the flow of the person. However, movement trajectory data for each individual may not be available due to privacy protection or difficulty in collection. On the other hand, data on human density is easy to collect because privacy is protected and tracking for each individual is not required. A technique for estimating a flow from density data has been proposed so far (for example, Non-Patent Document 1).

Akshat Kumar, Daniel Sheldon, Biplav Srivastava,“Collective Diffusion Over Networks”, Models and Inference. UAI 2013Akshat Kumar, Daniel Sheldon, Biplav Srivastava, “Collective Diffusion Over Networks”, Models and Inference. UAI 2013

しかしながら、上記の非特許文献1に記載の技術では、時刻毎の流れの違いを考慮できないという問題点がある   However, the technique described in Non-Patent Document 1 has a problem in that the difference in flow for each time cannot be considered.

本発明は、上記問題点を解決するために成されたものであり、精度よく対象物の流れを推定することができる流れ推定装置、予測装置、及びプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a flow estimation device, a prediction device, and a program capable of accurately estimating the flow of an object.

上記目的を達成するために、第1の発明に係る流れ推定装置は、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動するの数又は密度を表す流れデータに基づいて、各時刻tが属するクラスタkにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jの各々へ前記が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び1日における各時刻が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおけるの流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、各時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された前記流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動する前記の数又は密度を表す流れデータを推定する流れ推定部と、予め定められた終了条件を満たすまで、前記パラメータ推定部及び前記流れ推定部による各処理を繰り返し行う終了判定部と、を含み、前記パラメータ推定部は、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータに基づいて、前記流れモデルのパラメータを推定する。 In order to achieve the above object, the flow estimation device according to the first invention represents the number or density of people moving from the point i to the point j near the point i at each time t and each point i. Based on the flow data, in the cluster k to which each time t belongs, a parameter representing the distribution of the movement probability representing the probability that the person moves from the point i to each of the points j in the vicinity of the point i and each time in the day A parameter estimation unit for estimating parameters of a flow model for estimating the flow of a person at each time t and each point i, including the probability that each belongs to each cluster, and the number or density of people at each time t and each point i and population data representing, based on the parameters of the flow model that has been estimated by the parameter estimating unit, at each time t and each location i, the point i from the point i Repeated the flow estimation unit that estimates a flow data representing the number or density of the person moving to a point j in the vicinity, until the end condition is satisfied a predetermined, respective processing by the parameter estimation unit and said flow estimator An end determination unit, and the parameter estimation unit estimates a parameter of the flow model based on the flow data estimated by the flow estimation unit.

また、第2の発明に係る流れ推定装置は、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動するの数又は密度を表す流れデータに基づいて、各地点iが属するクラスタkにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jの各々へ前記が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び各地点が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおけるの流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、各時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された前記流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動する前記の数又は密度を表す流れデータを推定する流れ推定部と、予め定められた終了条件を満たすまで、前記パラメータ推定部及び前記流れ推定部による各処理を繰り返し行う終了判定部と、を含み、前記パラメータ推定部は、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータに基づいて、前記流れモデルのパラメータを推定する。 Further, the flow estimation device according to the second invention is based on flow data representing the number or density of people moving from the point i to the point j near the point i at each time t and each point i. A parameter representing a probability distribution of the person representing the probability that the person moves from the point i to each of the points j near the point i in the cluster k to which each point i belongs, and a probability that each point belongs to each cluster. A parameter estimator for estimating parameters of a flow model for estimating a human flow at each time t and each point i, population data representing the number or density of people at each time t and each point i, and the parameter estimation based on the parameters of the flow model that has been estimated by the Department, at each time t and each point i, of the person moving from the point i to point j in the vicinity of the point i Or a flow estimation unit that estimates flow data representing density, and an end determination unit that repeatedly performs each process by the parameter estimation unit and the flow estimation unit until a predetermined end condition is satisfied, and the parameter estimation The unit estimates a parameter of the flow model based on the flow data estimated by the flow estimation unit.

また、前記パラメータ推定部は、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータと、1日における各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、前記地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαとに基づいて、前記クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、前記移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定された前記パラメータ^αkiから、前記クラスタkの前記地点iにおける前記の移動確率^θkiの分布を推定する移動確率推定部と、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskに基づいて、前記クラスタkの各々について、前記クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定された前記パラメータβから、前記クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定するクラスタ分布推定部と、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkの時刻精度ηと基づいて、前記クラスタkの各々に対し、時刻平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定された前記パラメータd及びfから、時刻平均τの分布を推定する平均推定部と、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkの前記パラメータfと基づいて、前記クラスタkの各々に対し、前記時刻精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定された前記パラメータa及びbから、時刻精度ηの分布を推定する精度推定部と、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータと、各クラスタkの前記パラメータ^αki、β、a、b、d、fとに基づいて、前記クラスタk及び前記時刻sの組み合わせの各々について、時刻sがクラスタkに属する確率qskを推定するクラスタ推定部と、各クラスタkの前記パラメータ^αkiに基づいて、地点jの各々について、前記地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαを推定する移動確率パラメータ推定部と、を含むようにしてもよい。 In addition, the parameter estimation unit includes the flow data estimated by the flow estimation unit, the probability q sk that each time s in a day belongs to each cluster k, and the prior distribution of the movement probability of moving to the point j. Based on the parameter α j to be represented, for each combination of the cluster k and the point i, the parameter ^ α ki representing the distribution of the movement probability is estimated, and from the estimated parameter ^ α ki , the cluster k The cluster k for each of the clusters k based on the probability q sk of each time s belonging to each cluster k and the movement probability estimator for estimating the distribution of the person 's movement probability ^ θ ki at the point i estimating a parameter beta k representing the distribution of the cluster distribution φ of from estimated the parameters beta k, to estimate the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k Based and cluster distribution estimation unit, and a probability q sk each time s belongs to each cluster k, and time accuracy eta k of each cluster k, for each of the cluster k, parameter d representing the distribution of the time average tau k estimates the k and f k, from the estimated parameters d k and f k, and average estimation unit that estimates a distribution of time mean tau k, the probability q sk each time s belongs to each cluster k, each cluster based with the parameters f k of k, for each of the cluster k, the time to estimate the parameters a k and b k represents the distribution of accuracy eta k, from the estimated parameters a k and b k, a time An accuracy estimator for estimating the distribution of accuracy η k, the flow data estimated by the flow estimator, and the parameters ^ α ki , β k , a k , b k , d k , f k of each cluster k And On the basis of each of the combinations of the cluster k and the time s, a cluster estimation unit that estimates the probability q sk that the time s belongs to the cluster k, and the point j based on the parameter ^ α ki of each cluster k. Each may include a movement probability parameter estimation unit that estimates a parameter α j representing a prior distribution of movement probabilities of moving to the point j.

また、前記流れ推定部は、前記人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された、各クラスタkの前記パラメータ^αki及び各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、前記流れデータとに基づいて、前記流れデータを推定するための目的関数の勾配を計算し、計算された前記勾配に基づいて前記目的関数を最大化するように、前記流れデータを推定するようにしてもよい。 Further, the flow estimation unit is configured and population data, estimated by the parameter estimating unit, and the probability q sk said parameter ^ alpha ki and each time s belongs to each cluster k of each cluster k, and the flow data The flow data may be estimated such that a gradient of an objective function for estimating the flow data is calculated based on and the objective function is maximized based on the calculated gradient.

また、第3の発明に係る予測装置は、上記の流れ推定装置によって推定された前記流れモデルのパラメータに基づいて、時刻tにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ前記が移動する確率を表す移動確率を推定する移動確率計算部と、前記移動確率計算部によって推定された前記移動確率と、時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データから、時刻t+1の各地点iにおけるの数又は密度を予測する予測部と、を含む。 Further, the prediction device according to a third aspect of the invention is based on the parameters of the flow model estimated by the flow estimation device, and the person moves from the point i to a point j near the point i at time t. From the movement probability calculation unit that estimates the movement probability that represents the probability of performing, the movement probability estimated by the movement probability calculation unit, and population data that represents the number or density of people at time t and each point i, at time t + 1 A prediction unit that predicts the number or density of people at each point i.

また、第4の発明に係るプログラムは、コンピュータを、上記の流れ推定装置又は上記の予測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 fourth invention is a program for causing a computer to function as each part of the flow estimation device or the prediction device.

本発明の流れ推定装置及びプログラムによれば、地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ対象物が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータを含む、各時刻t及び各地点iにおける人の流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定し、各時刻t及び各地点iにおける対象物の数又は密度を表す入力データと推定された流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する対象物の数又は密度を表す流れデータを推定することにより、精度よく対象物の流れを推定することができる、という効果が得られる。   According to the flow estimation apparatus and the program of the present invention, each time t and each point i including a parameter representing a distribution of the movement probability representing the probability that the object moves from the point i to each of the points j in the vicinity of the point i. Parameters of the flow model for estimating the flow of the person at each time t, and based on the input data representing the number or density of objects at each time t and each point i and the estimated flow model parameters, By estimating the flow data representing the number or density of objects moving from point i to point j in the vicinity of point i at each point i, an effect is obtained that the flow of the object can be accurately estimated. .

本発明の実施の形態に係る流れ推定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 flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置のパラメータ推定部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of the parameter estimation part of the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置の流れ推定部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of the flow estimation part of the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置の予測部の詳細な構成例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of the prediction part of the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置における推定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 estimation process routine in the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置におけるパラメータ推定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 parameter estimation processing routine in the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置における流れ推定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 flow estimation process routine in the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る流れ推定装置における予測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 prediction process routine in the flow estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る手法の実験結果である。It is an experimental result of the method which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る手法の実験結果である。It is an experimental result of the method which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

<本発明の実施の形態に係る概要> <Outline according to Embodiment of the Present Invention>

まず、本発明の実施の形態における概要を説明する。本発明の実施の形態においては、複数時刻の対象物の数又は密度を表すデータから、対象物の流れを推定することを課題とする。本発明の実施の形態に係る流れ推定装置は、上記課題を解決するために、流れモデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、各時刻における各地点の流れを推定する流れ推定部と、将来の数又は密度を予測する予測部とを備える構成とした。   First, an outline of the embodiment of the present invention will be described. In the embodiment of the present invention, it is an object to estimate the flow of an object from data representing the number or density of objects at a plurality of times. In order to solve the above problems, a flow estimation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a parameter estimation unit that estimates a parameter of a flow model, a flow estimation unit that estimates a flow at each point at each time, and a future It was set as the structure provided with the estimation part which estimates a number or a density.

本発明の実施の形態は、複数の時刻における対象物の数又は密度を表すデータを対象とする。例えば、1時間毎の5km四方の範囲内にいる人数がデータとなる。このようなデータが与えられたときに、各時刻の各地点における流れを推定する。   The embodiment of the present invention targets data representing the number or density of objects at a plurality of times. For example, the number of people within 5 km square per hour is the data. When such data is given, the flow at each point at each time is estimated.

以下で説明する本発明の実施の形態では、入力データが人口データである場合を仮定する。また、本発明の実施の形態では、入力された人口データに基づいて人口の流れを推定し、人口の流れを予測する流れ推定装置に本発明を適用させた場合を例に説明する。   In the embodiment of the present invention described below, it is assumed that the input data is population data. Further, in the embodiment of the present invention, a case where the present invention is applied to a flow estimation device that estimates population flow based on input population data and predicts population flow will be described as an example.

<第1の実施の形態> <First Embodiment>

次に、本発明の第1の実施の形態に係る流れ推定装置の構成について説明する。図1に示すように、第1の実施の形態に係る流れ推定装置100は、CPUと、RAMと、後述する流れ推定処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したROMと、を含むコンピュータで構成することが出来る。この流れ推定装置100は、機能的には図1に示すように入力部10と、演算部20と、出力部40とを備えている。   Next, the configuration of the flow estimation apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the flow estimation apparatus 100 according to the first embodiment includes a CPU, a RAM, and a ROM that stores a program and various data for executing a flow estimation processing routine described later. Can be configured with a computer. Functionally, the flow estimation apparatus 100 includes an input unit 10, a calculation unit 20, and an output unit 40 as shown in FIG.

入力部10は、各時刻t及び各地点iにおける対象物の数を表す入力データを受け付ける。本実施の形態では、入力データとして、時刻Tまでの各時刻t及び各地点iの人口Ntiを表す人口データ The input unit 10 receives input data representing the number of objects at each time t and each point i. In the present embodiment, the population data representing each time t up to time T and the population N ti at each point i as input data.

を受け付ける。なお、ベクトル又はベクトルの集合を表す場合には、記号の前に「^」を付して表現する。また、本実施の形態では、各地点の近傍情報も与えられるとする。^J⊆{1,・・・,I}を地点iの近傍の地点の集合とし、^Jは常に自分自身の地点iを含むとする(i∈^J)。本実施の形態では、簡単のため、各地点は正方格子状であるとし、近傍は周りの8地点に自分自身を加えたものであるとする(|^J|=J=9)が、任意の形状の地点および任意の近傍で適用可能である。 Accept. When a vector or a set of vectors is represented, the symbol is preceded by “^”. In the present embodiment, it is assumed that the vicinity information of each point is also given. ^ J i ⊆ {1, ··· , I} be the set of points in the vicinity of the point i a, ^ J i always to include the point i of itself (i∈ ^ J i). In this embodiment, for the sake of simplicity, it is assumed that each point has a square lattice shape, and the neighborhood is obtained by adding itself to the surrounding eight points (| ^ J i | = J = 9). It can be applied at any shape point and any neighborhood.

演算部20は、初期化部22と、人口データベース24と、パラメータデータベース26と、流れデータベース28と、パラメータ推定部30と、流れ推定部32と、終了判定部34と、予測部36とを含んで構成されている。   The calculation unit 20 includes an initialization unit 22, a population database 24, a parameter database 26, a flow database 28, a parameter estimation unit 30, a flow estimation unit 32, an end determination unit 34, and a prediction unit 36. It consists of

初期化部22は、入力部10によって受け付けた人口データ^Nを読み込み、読み込んだ人口データ^Nを人口データベース24に格納する。また、初期化部22は、後述する流れデータ^Mと、後述する流れモデルのパラメータ^Λとを初期化し、流れデータベース28及びパラメータデータベース26に格納する。   The initialization unit 22 reads the population data ^ N received by the input unit 10 and stores the read population data ^ N in the population database 24. The initialization unit 22 initializes flow data ^ M, which will be described later, and a flow model parameter Λ, which will be described later, and stores them in the flow database 28 and the parameter database 26.

人口データベース24には、初期化部22によって読み込まれた人口データ^Nが格納される。   In the population database 24, population data ^ N read by the initialization unit 22 is stored.

パラメータデータベース26には、後述する流れモデルのパラメータ^Λが格納されている。   The parameter database 26 stores a flow model parameter Λ described later.

流れデータベース28には、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人数を表す流れデータ^Mが格納されている。   The flow database 28 stores flow data ^ M representing the number of persons moving from the point i to the point j near the point i at each time t and each point i.

本発明の実施の形態では、以下の式(1)に示す流れモデルを考える。第1の実施の形態では各時刻がクラスタに割り当てられているが、各地点をクラスタに割り当てること、時刻と地点とを同時にクラスタに割り当てることも可能である。   In the embodiment of the present invention, a flow model shown in the following equation (1) is considered. In the first embodiment, each time is assigned to a cluster, but it is also possible to assign each point to a cluster, and to assign a time and a point to a cluster at the same time.

本実施の形態では、Mtijを時刻tにおける地点iからj番目の近傍へ移動した人数とする。流れデータである移動人数^Mti=(Mtij j=1が多項分布に従うと仮定すると、 In the present embodiment, M tij is the number of people who have moved from the point i at time t to the j th neighborhood. Assuming that the moving data ^ M ti = (M tij ) J j = 1, which is the flow data, follows a multinomial distribution,

となる。ここでθkijは、クラスタkにおいて地点iからj番目の近傍に移動する確率である。 It becomes. Here, θ kij is the probability of moving from the point i to the jth neighborhood in the cluster k.

人口と移動人数との間には、ある地点からの流れの総和がその地点の人口と一致し、ある地点への流れの総和がその地点の次の時刻の人口と一致するため、   Between the population and the number of people traveling, the sum of the flow from a point matches the population at that point, and the sum of the flow to a point matches the population at the next time,

という関係がある。 There is a relationship.

また、移動確率^θkiは以下のディリクレ分布から生成されると仮定する。 Further, it is assumed that the movement probability ^ θ ki is generated from the following Dirichlet distribution.

ここで here

はディリクレパラメータであり、 Is the Dirichlet parameter,

である。
また、クラスタkの時刻は、平均τ,精度ηの正規分布
It is.
The time of cluster k is a normal distribution with mean τ k and accuracy η k

に従うと仮定する。ここでgは1日のうちの時刻を表し、例えば1日のうちの何時何分かを表すデータである。 Assuming that Here, g represents the time of the day, for example, data representing the hour and minute of the day.

時刻gがクラスタkに割り当てられる確率πgkはディリクレ分布、クラスタの時刻の平均は正規分布、精度はガンマ分布に従うと仮定する。計算を効率的にするために、このような共役事前分布を仮定したが、他の分布を用いることも可能である。 It is assumed that the probability π gk that time g is assigned to cluster k follows Dirichlet distribution, the average of cluster time follows normal distribution, and accuracy follows gamma distribution. In order to make the calculation efficient, such a conjugate prior distribution is assumed, but other distributions may be used.

以下では変分ベイズ法に基づいて流れや流れモデルのパラメータを推定する場合について記述するが、最尤推定法や事後確率最大法、マルコフ連鎖モンテカルロ法などを用いることも可能である。変分ベイズ法を用いた場合、目的関数は周辺尤度の下限となる。   In the following description, the flow and flow model parameters are estimated based on the variational Bayesian method. However, the maximum likelihood estimation method, the maximum posterior probability method, the Markov chain Monte Carlo method, and the like can also be used. When the variational Bayes method is used, the objective function is the lower limit of the marginal likelihood.

パラメータ推定部30は、流れデータベース28に格納された流れデータ^M、及びパラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、各時刻tが属するクラスタkにおいて地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ人が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び1日における各時刻が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおける人の流れを推定するための流れモデルのパラメータ^Λを推定する。   Based on the flow data ^ M stored in the flow database 28 and the flow model parameter {circumflex over (Λ)} stored in the parameter database 26, the parameter estimator 30 determines from the point i to the point i in the cluster k to which each time t belongs. Estimate the flow of people at each time t and each point i, including a parameter representing the distribution of the movement probability representing the probability that the person will move to each of the nearby points j and the probability that each time in the day belongs to each cluster. Estimate the parameters ^ Λ of the flow model for

具体的には、パラメータ推定部30は、後述する流れ推定部32によって前回推定された流れデータ^Mと流れモデルとの関係のもっともらしさを表す目的関数が高くなるように流れモデルのパラメータ^Λを推定する。流れモデルから流れを予測する精度が高い場合、目的関数は高くなる。   Specifically, the parameter estimation unit 30 sets the flow model parameter {circumflex over (Λ)} so that the objective function representing the likelihood of the relationship between the flow data ^ M estimated last time by the flow estimation unit 32 described later and the flow model becomes high. Is estimated. If the accuracy of predicting the flow from the flow model is high, the objective function is high.

図2は、本発明の実施形態に係るパラメータ推定部30の構成例を示すブロック図である。パラメータ推定部30は、図2に示すように、読込部300と、移動確率推定部302と、クラスタ分布推定部304と、平均推定部306と、精度推定部308と、クラスタ推定部310と、移動確率パラメータ推定部312と、書込部314とを備えている。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the parameter estimation unit 30 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the parameter estimation unit 30 includes a reading unit 300, a movement probability estimation unit 302, a cluster distribution estimation unit 304, an average estimation unit 306, an accuracy estimation unit 308, a cluster estimation unit 310, A movement probability parameter estimation unit 312 and a writing unit 314 are provided.

読込部300は、流れデータベース28に格納された流れデータ   The reading unit 300 stores the flow data stored in the flow database 28.

と、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λ={^α,^α,^β,^d,^f,^a,^b,^Q}とを読み込む。ここで Then, the flow model parameters ^ Λ = {^ α, ^ α * , ^ β, ^ d, ^ f, ^ a, ^ b, ^ Q} stored in the parameter database 26 are read. here

である。Kはクラスタ数、Sは1日のうちの時刻の数を表し、記号sは1日におけるs番目の時刻を表す。 It is. K represents the number of clusters, S represents the number of times of the day, and the symbol s represents the sth time of the day.

移動確率推定部302は、読込部300によって読み込まれた流れデータ^Mと、流れモデルのパラメータ^Λのうちの、1日における各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαとに基づいて、クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定されたパラメータ^αkiから、クラスタkの地点iにおける人の移動確率^θkiの分布を推定する。目的関数を最大化する分布は The movement probability estimation unit 302 reads the flow data ^ M read by the reading unit 300 and the flow model parameter ^ Λ, the probability q sk that each time s in one day belongs to each cluster k, and the point j. Based on the parameter α j representing the prior distribution of the moving probability to move, the parameter ^ α ki representing the distribution of the movement probability is estimated for each combination of the cluster k and the point i, and the estimated parameter ^ α ki From the above, the distribution of the human movement probability ^ θ ki at the point i of the cluster k is estimated. The distribution that maximizes the objective function is

となる。ここで It becomes. here

であり、 And

である。ここでs(t)は時刻tを1日のうちの時刻に変換する関数である。
本実施の形態では、移動確率推定部302は、クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、上記(7)式に従って、移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定されたパラメータ^αkiから、上記(6)式に従って、クラスタkの地点iにおける人の移動確率^θkiの分布を推定する。
It is. Here, s (t) is a function that converts time t into time of the day.
In the present embodiment, the movement probability estimation unit 302 estimates the parameter ^ α ki representing the distribution of movement probability according to the above equation (7) for each combination of the cluster k and the point i, and the estimated parameter ^ from α ki, in accordance with the above equation (6), to estimate the distribution of the movement probability ^ θ ki of people at the point i of the cluster k.

クラスタ分布推定部304は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskに基づいて、クラスタkの各々について、クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定されたパラメータβから、クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定する。目的関数を最大化する分布は The cluster distribution estimation unit 304 determines the cluster k of the cluster k for each cluster k based on the probability q sk of each time s belonging to each cluster k out of the parameters Λ of the flow model read by the reading unit 300. The parameter β k representing the distribution φ is estimated, and the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k is estimated from the estimated parameter β k . The distribution that maximizes the objective function is

となる。ここで It becomes. here

である。
本実施の形態では、クラスタ分布推定部304は、クラスタkの各々について、上記(9)式に従って、クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定されたパラメータβから、上記(8)式に従って、クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定する。
It is.
In the present embodiment, the cluster distribution estimation unit 304 estimates, for each cluster k, a parameter β k representing the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k according to the above equation (9), and from the estimated parameter β k. Then, the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k is estimated according to the above equation (8).

平均推定部306は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkの時刻精度ηと基づいて、クラスタkの各々に対し、時刻平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定されたパラメータd及びfから、時刻平均τの分布を推定する。目的関数を最大化する分布は Based on the probability q sk of each time s belonging to each cluster k among the parameters Λ of the flow model read by the reading unit 300 and the time accuracy η k of each cluster k, the average estimation unit 306 each k to estimate the parameters d k and f k representing the distribution of the time average tau k, from the estimated parameters d k and f k, to estimate the distribution of time mean tau k. The distribution that maximizes the objective function is

となる。ここで It becomes. here

である。
本実施の形態では、平均推定部306は、クラスタkの各々に対し、上記(11)式、(12)式に従って、時刻平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定されたパラメータd及びfから、上記(10)式に従って、時刻平均τの分布を推定する。
It is.
In the present embodiment, average estimator 306 estimates parameters d k and f k representing the distribution of time average τ k for each cluster k according to the above equations (11) and (12). From the parameters d k and f k thus obtained , the distribution of the time average τ k is estimated according to the above equation (10).

精度推定部308は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkのパラメータfと基づいて、クラスタkの各々に対し、時刻精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定されたパラメータa及びbから、時刻精度ηの分布を推定する。目的関数を最大化する分布は Based on the probability q sk of each time s belonging to each cluster k among the parameters Λ of the flow model read by the reading unit 300 and the parameter f k of each cluster k, the accuracy estimation unit 308 determines the cluster k. each hand, to estimate the parameters a k and b k represents the distribution of time accuracy eta k, from the estimated parameters a k and b k, estimating the distribution of time accuracy eta k. The distribution that maximizes the objective function is

となる。ここで It becomes. here

である。
本実施の形態では、精度推定部308は、クラスタkの各々に対し、上記(14)式、(15)式に従って、時刻精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定されたパラメータa及びbから、上記(13)式に従って、時刻精度ηの分布を推定する。
It is.
In the present embodiment, the accuracy estimation unit 308 estimates the parameters a k and b k representing the distribution of the time accuracy η k for each cluster k according to the above equations (14) and (15). The distribution of time accuracy η k is estimated from the parameters a k and b k according to the above equation (13).

クラスタ推定部310は、読込部300によって読み込まれた流れデータ^Mと、流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各クラスタkのパラメータ^αki、β、a、b、d、fとに基づいて、クラスタk及び時刻sの組み合わせの各々について、1日のうちの時刻sがクラスタkに属する確率q(z=k)≡qskを推定する。目的関数を最大化する確率は Cluster estimation unit 310 includes a flow data ^ M read by the reading unit 300, the flow model parameters ^ of lambda, of each cluster k parameter ^ α ki, β k, a k, b k, d k, Based on f k , for each combination of cluster k and time s, the probability q (z s = k) ≡q sk that time s of the day belongs to cluster k is estimated. The probability of maximizing the objective function is

となる。ここでΨ(・)はディガンマ関数を表し、 It becomes. Where Ψ (•) represents the digamma function,

である。
本実施の形態では、クラスタ推定部310は、クラスタk及び時刻sの組み合わせの各々について、上記(16)式に従って、時刻sがクラスタkに属する確率qskを推定する。なお、時刻sがクラスタkに属する確率qskを推定するときには、時刻s毎に、全てのクラスタkについての総和が1になるように確率qskを正規化する。
It is.
In the present embodiment, cluster estimation section 310 estimates the probability q sk of time s belonging to cluster k according to the above equation (16) for each combination of cluster k and time s. When estimating the probability q sk of time s belonging to cluster k, the probability q sk is normalized so that the sum for all clusters k becomes 1 at each time s.

移動確率パラメータ推定部312は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの各クラスタkのパラメータ^αkiに基づいて、地点jの各々について、地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαを推定する。具体的には、移動確率パラメータ推定部312は、移動確率の事前分布のパラメータである^α=(αj=1 を推定する。パラメータを The movement probability parameter estimation unit 312 determines the movement probability of moving to the point j for each point j based on the parameters k α ki of each cluster k out of the parameters ^ Λ of the flow model read by the reading unit 300. A parameter α j representing the prior distribution is estimated. Specifically, the movement probability parameter estimation unit 312 estimates ^ α * = (α j ) j = 1 J , which is a parameter of a prior distribution of movement probabilities. Parameter

により更新することで目的関数を最大化することができる。 The objective function can be maximized by updating with.

書込部314は、移動確率推定部302、クラスタ分布推定部304、平均推定部306、精度推定部308、クラスタ推定部310、及び移動確率パラメータ推定部312によって推定されたパラメータ^Λを、パラメータデータベース26に書き込む。   The writing unit 314 uses the parameter ^ Λ estimated by the movement probability estimation unit 302, the cluster distribution estimation unit 304, the average estimation unit 306, the accuracy estimation unit 308, the cluster estimation unit 310, and the movement probability parameter estimation unit 312 as a parameter. Write to database 26.

流れ推定部32は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人数を表す流れデータ^Mを推定する。具体的には、流れ推定部32は、流れモデルと流れデータ^Mと人口データ^Nとの関係のもっともらしさを表す目的関数が高くなるように流れデータ^Mを推定する。流れモデルから流れデータ^Mを予測する精度が高い場合、ある地点からの流れの総和がその地点の人口と類似している場合、ある地点への流れの総和がその地点の次の時刻の人口と類似している場合、目的関数は高くなる。   Based on the population data ^ N stored in the population database 24 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26, the flow estimation unit 32 determines the point from point i to point at each time t and each point i. Estimate flow data ^ M representing the number of people moving to a point j near i. Specifically, the flow estimation unit 32 estimates the flow data ^ M so that the objective function representing the likelihood of the relationship between the flow model, the flow data ^ M, and the population data ^ N becomes high. If the accuracy of predicting flow data ^ M from the flow model is high, if the sum of the flow from a point is similar to the population at that point, the sum of the flow to that point is the population at the next time after that point. If it is similar to, the objective function is high.

図3は、本発明の実施形態の流れ推定部の詳細な構成例を示すブロック図である。流れ推定部32は、読込部320と、勾配計算部322と、最適化部324と、収束判定部326と、書込部328とを備えている。以下では勾配を用いて最適化する方法について説明するが、目的関数を最大化できれば、どのような最適化法を用いてもよい。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the flow estimation unit according to the embodiment of this invention. The flow estimation unit 32 includes a reading unit 320, a gradient calculation unit 322, an optimization unit 324, a convergence determination unit 326, and a writing unit 328. In the following, a method of optimization using a gradient will be described, but any optimization method may be used as long as the objective function can be maximized.

読込部320は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、流れデータベース28に格納された流れデータ^Mと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λを読み込む。流れを推定するための目的関数は   The reading unit 320 reads the population data ^ N stored in the population database 24, the flow data ^ M stored in the flow database 28, and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. The objective function for estimating the flow is

となる。ここでスターリングの公式を用いて近似したが、近似を用いなくてもよい。また、制約である上記式(2)と上記式(3)を達成するために罰則項を導入したが、制約付き最適化によって制約を達成してもよい。また、 It becomes. Here, the approximation is performed using the Stirling formula, but the approximation may not be used. Moreover, although the penalty term was introduced in order to achieve the above equations (2) and (3), which are constraints, the constraints may be achieved by constrained optimization. Also,

は罰則を調整するパラメータである。 Is a parameter for adjusting penalties.

勾配計算部322は、読込部320によって読み込まれた人口データ^Nと、読込部320によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうち、各クラスタkのパラメータ^αki及び各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、読込部320によって読み込まれた流れデータ^Mとに基づいて、流れデータ^Mを推定するための目的関数の勾配を計算する。勾配計算部により目的関数(18)の値およびその勾配 The gradient calculation unit 322 is configured such that, among the population data ^ N read by the reading unit 320 and the flow model parameters ^ Λ read by the reading unit 320, the parameter ^ α ki and each time s of each cluster k are each cluster. Based on the probability q sk belonging to k and the flow data ^ M read by the reading unit 320, the gradient of the objective function for estimating the flow data ^ M is calculated. The value of the objective function (18) and its gradient by the gradient calculator

を計算する。 Calculate

最適化部324は、勾配計算部322によって計算された勾配に基づいて目的関数を最大化するように、流れデータ^Mを推定する。最適化部324は、計算した目的関数値と勾配を用いて、最適化部により、移動人数は正であるという制約を入れ、目的関数を最大化する流れ(移動人数)を求める。   The optimization unit 324 estimates the flow data ^ M so as to maximize the objective function based on the gradient calculated by the gradient calculation unit 322. The optimization unit 324 uses the calculated objective function value and the gradient, and obtains a flow (number of movements) that maximizes the objective function, with the optimization unit placing a constraint that the number of movements is positive.

収束判定部326は、予め定められた収束条件を満たすまで、勾配計算部322と最適化部324を繰り返すことにより、目的関数を最大化する流れを推定する。   The convergence determination unit 326 estimates the flow that maximizes the objective function by repeating the gradient calculation unit 322 and the optimization unit 324 until a predetermined convergence condition is satisfied.

書込部328は、流れ推定部32によって推定された流れデータ^Mを、流れデータベース28に書き込む。   The writing unit 328 writes the flow data ^ M estimated by the flow estimation unit 32 in the flow database 28.

終了判定部34は、予め定められた終了条件を満たすまで、パラメータ推定部30及び流れ推定部32による各処理を繰り返し行う。終了条件として、目的関数の変化の大きさ、パラメータの変化の大きさ、繰り返し回数、などを用いることができる。   The end determination unit 34 repeatedly performs each process by the parameter estimation unit 30 and the flow estimation unit 32 until a predetermined end condition is satisfied. As the end condition, the magnitude of change of the objective function, the magnitude of change of the parameter, the number of repetitions, and the like can be used.

予測部36は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、時刻t及び各地点iにおける人口データから、時刻t+1の各地点iにおける人口を予測する。予測部36は、ある時刻の人口データを用いて、将来の人口を予測する。図4は、本発明の実施形態の予測部36の詳細な構成例を示すブロック図である。予測部36は、読込部360と、移動確率計算部362と、人口予測部364とを備えている。   Based on the population data {circumflex over (N)} stored in the population database 24 and the flow model parameter {circumflex over (Λ)} stored in the parameter database 26, the prediction unit 36 calculates the time t + 1 from the population data at each point i. Predict the population at each point i. The prediction unit 36 predicts a future population using population data at a certain time. FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration example of the prediction unit 36 according to the embodiment of this invention. The prediction unit 36 includes a reading unit 360, a movement probability calculation unit 362, and a population prediction unit 364.

読込部360は、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λと、人口データベース24に格納された時刻tの人口データ^Nを読み込む。 The reading unit 360 reads the flow model parameters {circumflex over (Λ)} stored in the parameter database 26 and the population data ^ N t at the time t stored in the population database 24.

移動確率計算部362は、読込部360によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、時刻tにおいて地点iから地点iの近傍の地点jへ人が移動する確率を表す移動確率を推定する。具体的には、移動確率計算部362は、流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、   Based on the flow model parameter ^ Λ read by the reading unit 360, the movement probability calculation unit 362 estimates a movement probability that represents the probability that a person will move from the point i to the point j near the point i at the time t. . Specifically, the movement probability calculation unit 362 is based on the flow model parameter Λ.

により移動確率を計算する。また The movement probability is calculated by Also

は時刻tの推定クラスタである。 Is an estimated cluster at time t.

人口予測部364は、移動確率計算部362によって推定された移動確率と、読込部360によって読み込まれた時刻t及び各地点iにおける人口を表す人口データ^Nから、時刻t+1の各地点iにおける人口を予測する。具体的には、人口予測部364は、移動確率計算部362によって推定された移動確率と、人口データ^Nとに基づいて、時刻t+1の人口を The population prediction unit 364 calculates the movement probability estimated by the movement probability calculation unit 362, the time t read by the reading unit 360, and the population data ^ N t representing the population at each point i, at each point i at time t + 1. Predict the population. Specifically, the population prediction unit 364 calculates the population at time t + 1 based on the movement probability estimated by the movement probability calculation unit 362 and the population data ^ N t.

で予測する。 Predict with.

出力部40は、予測部36によって予測された時刻t+1の各地点iにおける人口を結果として出力する。   The output unit 40 outputs the population at each point i at time t + 1 predicted by the prediction unit 36 as a result.

<本発明の実施の形態に係る流れ推定装置の作用> <Operation of Flow Estimation Device According to Embodiment of the Present Invention>

次に、本発明の実施の形態に係る流れ推定装置100の作用について説明する。入力部10において人口データ^Nを受け付けると、流れ推定装置100は、図5に示す推定処理ルーチンを実行する。   Next, the operation of the flow estimation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described. When population data ^ N is received at the input unit 10, the flow estimation apparatus 100 executes an estimation processing routine shown in FIG.

まず、ステップS100において、初期化部22は、入力部10によって受け付けた人口データ^Nを読み込み、読み込んだ人口データ^Nを人口データベース24に格納する。また、初期化部22は、後述する流れデータ^Mと流れモデルのパラメータ^Λとを初期化し、流れデータベース28及びパラメータデータベース26に格納する。   First, in step S <b> 100, the initialization unit 22 reads the population data ^ N received by the input unit 10, and stores the read population data ^ N in the population database 24. The initialization unit 22 initializes flow data ^ M and a flow model parameter ^ Λ, which will be described later, and stores them in the flow database 28 and the parameter database 26.

次に、ステップS102において、パラメータ推定部30は、流れデータベース28に格納された流れデータ^M、及びパラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、流れモデルのパラメータ^Λを推定する。ステップS102は、図6に示すパラメータ推定処理ルーチンによって実現される。   Next, in step S102, the parameter estimation unit 30 calculates the flow model parameter ^ Λ based on the flow data ^ M stored in the flow database 28 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. presume. Step S102 is realized by a parameter estimation processing routine shown in FIG.

<パラメータ推定処理ルーチン>
ステップS200において、読込部300は、流れデータベース28に格納された流れデータ^Mと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとを読み込む。
<Parameter estimation processing routine>
In step S200, the reading unit 300 reads the flow data ^ M stored in the flow database 28 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26.

ステップS202において、移動確率推定部302は、上記ステップS200で読み込まれた流れデータ^Mと流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、上記(7)式に従って、移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定されたパラメータ^αkiから、上記(6)式に従って、クラスタkの地点iにおける人の移動確率^θkiの分布を推定する。 In step S202, the movement probability estimation unit 302 performs the above (7) for each combination of cluster k and point i based on the flow data ^ M read in step S200 and the flow model parameter ^ Λ. The parameter ^ α ki representing the movement probability distribution is estimated according to the equation, and the distribution of the human movement probability ^ θ ki at the point i of the cluster k is estimated from the estimated parameter ^ α ki according to the above equation (6). To do.

ステップS204において、クラスタ分布推定部304は、上記ステップS200で読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、クラスタkの各々について、上記(9)式に従って、クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定されたパラメータβから、上記(8)式に従って、クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定する。 In step S204, the cluster distribution estimation unit 304 calculates the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k according to the above equation (9) for each of the clusters k based on the flow model parameter ^ Λ read in step S200. The parameter β k to be represented is estimated, and the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k is estimated from the estimated parameter β k according to the above equation (8).

ステップS206において、平均推定部306は、上記ステップS200で読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、クラスタkの各々に対し、上記(11)式、(12)式に従って、時刻平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定されたパラメータd及びfから、上記(10)式に従って、時刻平均τの分布を推定する。 In step S206, the average estimation unit 306 determines the time average τ k for each cluster k according to the above equations (11) and (12) based on the flow model parameter ΛΛ read in step S200. The parameters d k and f k representing the distribution of are estimated, and the distribution of the time average τ k is estimated from the estimated parameters d k and f k according to the above equation (10).

ステップS208において、精度推定部308は、上記ステップS200で読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、クラスタkの各々に対し、上記(14)式、(15)式に従って、時刻精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定されたパラメータa及びbから、上記(13)式に従って、時刻精度ηの分布を推定する。 In step S208, the accuracy estimation unit 308 determines the time accuracy η k for each cluster k according to the equations (14) and (15) based on the flow model parameter ΛΛ read in step S200. The parameters a k and b k representing the distribution of the time are estimated, and the distribution of the time accuracy η k is estimated from the estimated parameters a k and b k according to the above equation (13).

ステップS210において、クラスタ推定部310は、上記ステップS200で読み込まれた流れデータ^Mと流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、クラスタk及び時刻sの組み合わせの各々について、上記(16)式に従って、時刻sがクラスタkに属する確率qskを推定する。 In step S210, the cluster estimation unit 310, for each combination of the cluster k and the time s, based on the flow data ^ M read in step S200 and the flow model parameter ^ Λ, according to the above equation (16). , A probability q sk of time s belonging to cluster k is estimated.

ステップS212において、移動確率パラメータ推定部312は、上記ステップS200で読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、上記式(17)に従って、地点jの各々について、地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαを推定する。 In step S212, the movement probability parameter estimation unit 312 determines the movement probability of moving to the point j for each point j according to the above equation (17) based on the flow model parameter ^ Λ read in step S200. A parameter α j representing the prior distribution is estimated.

ステップS214において、書込部314は、上記ステップS202〜ステップS212で推定されたパラメータ^Λを、パラメータデータベース26に書き込み、パラメータ推定処理ルーチンを終了する。   In step S214, the writing unit 314 writes the parameter ^ Λ estimated in steps S202 to S212 in the parameter database 26, and ends the parameter estimation processing routine.

次に、推定処理ルーチンに戻り、ステップS104において、流れ推定部32は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人数を表す流れデータ^Mを推定する。ステップS104は、図7に示す流れ推定処理ルーチンによって実現される。   Next, returning to the estimation processing routine, in step S104, the flow estimation unit 32, based on the population data ^ N stored in the population database 24 and the parameter ^ Λ of the flow model stored in the parameter database 26, At each time t and each point i, flow data ^ M representing the number of people moving from point i to point j near point i is estimated. Step S104 is realized by the flow estimation processing routine shown in FIG.

<流れ推定処理ルーチン>
ステップS300において、読込部320は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、流れデータベース28に格納された流れデータ^Mと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λを読み込む。
<Flow estimation processing routine>
In step S300, the reading unit 320 reads the population data ^ N stored in the population database 24, the flow data ^ M stored in the flow database 28, and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. .

ステップS302において、勾配計算部322は、上記ステップS300で読み込まれた人口データ^N、流れモデルのパラメータ^Λ、及び流れデータ^Mに基づいて、上記式(19)に従って、流れデータ^Mを推定するための目的関数の勾配を計算する。   In step S302, the gradient calculation unit 322 calculates the flow data ^ M according to the above equation (19) based on the population data ^ N, the flow model parameter ^ Λ, and the flow data ^ M read in step S300. Calculate the gradient of the objective function to estimate.

ステップS304において、最適化部324は、上記ステップS302で計算された勾配に基づいて、上記式(18)の目的関数を最大化するように、流れデータ^Mを推定する。   In step S304, the optimization unit 324 estimates the flow data ^ M so as to maximize the objective function of the equation (18) based on the gradient calculated in step S302.

ステップS306において、収束判定部326は、予め定められた収束条件を満たしたか否かを判定する。収束条件を満たした場合にはステップS308へ進む。一方、収束条件を満たしていない場合にはステップS302へ戻る。   In step S306, the convergence determination unit 326 determines whether a predetermined convergence condition is satisfied. If the convergence condition is satisfied, the process proceeds to step S308. On the other hand, if the convergence condition is not satisfied, the process returns to step S302.

ステップS308において、書込部328は、上記ステップS304で推定された流れデータ^Mを、流れデータベース28に書き込み、パラメータ推定処理ルーチンを終了する。   In step S308, the writing unit 328 writes the flow data ^ M estimated in step S304 to the flow database 28, and ends the parameter estimation processing routine.

次に、推定処理ルーチンに戻り、ステップS106において、終了判定部34は、予め定められた終了条件を満たしたか否かを判定する。終了条件を満たした場合にはステップS108へ進む。一方、終了条件を満たしていない場合にはステップS102へ戻る。   Next, returning to the estimation processing routine, in step S106, the end determination unit 34 determines whether or not a predetermined end condition is satisfied. If the end condition is satisfied, the process proceeds to step S108. On the other hand, if the end condition is not satisfied, the process returns to step S102.

ステップS108において、予測部36は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、時刻t及び各地点iにおける人口データから、時刻t+1の各地点iにおける人口を予測する。テップS108は、図8に示す予測処理ルーチンによって実現される。   In step S108, the prediction unit 36 calculates the time t and the population data at each point i based on the population data ^ N stored in the population database 24 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. The population at each point i at time t + 1 is predicted. Step S108 is realized by the prediction processing routine shown in FIG.

<予測処理ルーチン>
ステップS400において、読込部360は、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λと、人口データベース24に格納された時刻tの人口データ^Nを読み込む。
<Prediction processing routine>
In step S <b> 400, the reading unit 360 reads the flow model parameter {circumflex over (Λ)} stored in the parameter database 26 and the population data ^ N t at time t stored in the population database 24.

ステップS402において、移動確率計算部362は、読込部360によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、上記式(20)〜上記式(21)に従って、時刻tにおいて地点iから地点iの近傍の地点jへ人が移動する確率を表す移動確率を推定する。   In step S <b> 402, the movement probability calculation unit 362 performs the operation from the point i to the point i at the time t according to the equation (20) to the equation (21) based on the flow model parameter ΛΛ read by the reading unit 360. A movement probability representing the probability that a person moves to a nearby point j is estimated.

ステップS404において、人口予測部364は、上記ステップS204で推定された移動確率と、上記ステップS400で読み込まれた人口データ^Nから、上記式(22)に従って、時刻t+1の各地点iにおける人口を予測する。 In step S404, the population prediction unit 364 determines the population at each point i at time t + 1 from the movement probability estimated in step S204 and the population data ^ N t read in step S400 according to the above equation (22). Predict.

ステップS406において、予測部36は、上記ステップS404で予測された時刻t+1の各地点iにおける人口を結果として出力して、予測処理ルーチンを終了する。   In step S406, the prediction unit 36 outputs the population at each point i at time t + 1 predicted in step S404 as a result, and ends the prediction processing routine.

次に、推定処理ルーチンに戻り、ステップS110において、出力部40は、予測部36によって予測された時刻t+1の各地点iにおける人口を結果として出力し、処理を終了する。   Next, returning to the estimation processing routine, in step S110, the output unit 40 outputs the population at each point i at time t + 1 predicted by the prediction unit 36 as a result, and ends the process.

<実施例> <Example>

本発明の実施の形態に係る手法を評価するため実験を行った。実験では、東京とローマとの実データを用いた。また実験では、本発明に係る実施の形態(VCGMM)、クラスタ数を1とした本発明の実施の形態(VCGM)、従来法(CGM,非特許参考文献1を参照。)、1時刻前の値で予測する方法(STAY)、及び過去の平均で予測する方法(AVE)を比較した。なお本発明の実施の形態(VCGMM)では、クラスタ数をK=10とした。図9に、各手法の平均絶対誤差を示す。図9の1列目は、テストデータの日付を表す。図9に示すように、すべてのデータにおいて、本発明の実施の形態についての誤差が最も小さく、本発明の実施の形態により流れをより高い精度で推定できると言える。   An experiment was conducted to evaluate the method according to the embodiment of the present invention. In the experiment, actual data from Tokyo and Rome were used. In the experiment, the embodiment of the present invention (VCGMM), the embodiment of the present invention (VCGM) in which the number of clusters is 1, and the conventional method (see CGM, Non-patent Reference 1), one hour before. The method of predicting by value (STAY) and the method of predicting by past average (AVE) were compared. In the embodiment (VCGMM) of the present invention, the number of clusters is K = 10. FIG. 9 shows the average absolute error of each method. The first column in FIG. 9 represents the date of the test data. As shown in FIG. 9, in all data, the error about the embodiment of the present invention is the smallest, and it can be said that the flow can be estimated with higher accuracy by the embodiment of the present invention.

図10に、東京データを用いて本発明の実施の形態により推定した人の流れを示す。このデータでは5つのクラスタが抽出された。図10に示すように、0:00から6:30までは、多くの人が寝ているため,流れがないと推定されている。また、7:00から9:30までは、郊外から都心への流れが推定されている。また、18:00以後は都心から郊外への流れが推定されている。この結果は、本発明の実施の形態により適切に流れが推定できることを示唆する。   FIG. 10 shows the flow of people estimated using the Tokyo data according to the embodiment of the present invention. Five clusters were extracted from this data. As shown in FIG. 10, it is estimated that there is no flow from 0:00 to 6:30 because many people are sleeping. From 7:00 to 9:30, the flow from the suburbs to the city center is estimated. In addition, after 18:00, the flow from the city center to the suburbs has been estimated. This result suggests that the flow can be estimated appropriately according to the embodiment of the present invention.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る流れ推定装置によれば、各時刻tが属するクラスタkにおいて地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ人が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び1日における各時刻が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおける人の流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定し、各時刻t及び各地点iにおける人の数を表す入力データと推定された流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人の数を表す流れデータを推定することにより、精度よく人の流れを推定することができる。   As described above, according to the flow estimation apparatus according to the first embodiment, the movement representing the probability that a person moves from the point i to each of the points j in the vicinity of the point i in the cluster k to which each time t belongs. Estimate the parameters of the flow model for estimating the human flow at each time t and each point i, including the parameters representing the probability distribution and the probability that each time in the day belongs to each cluster. Based on input data representing the number of people at point i and estimated flow model parameters, represent the number of people moving from point i to point j in the vicinity of point i at each time t and at each point i. By estimating the flow data, it is possible to accurately estimate the human flow.

また、推定された流れモデルのパラメータに基づいて、時刻tにおいて地点iから地点iの近傍の地点jへ人が移動する確率を表す移動確率を推定し、推定された移動確率と、時刻t及び各地点iにおける人の数を表す入力データから、時刻t+1の各地点iにおける人の数を予測することにより、精度よく人口を予測することができる。   Further, based on the parameters of the estimated flow model, a movement probability representing a probability that a person moves from the point i to the point j near the point i at the time t is estimated, and the estimated movement probability, the time t, By predicting the number of people at each point i at time t + 1 from input data representing the number of people at each point i, the population can be predicted with high accuracy.

また、本発明の実施の形態によって対象物の数又は密度を表すデータから流れを推定することができれば、公共衛生、都市計画、マーケティング、災害対策などに活用することができる。   In addition, if the flow can be estimated from data representing the number or density of objects according to the embodiment of the present invention, it can be utilized for public health, city planning, marketing, disaster countermeasures, and the like.

<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第2の実施の形態に係る流れ推定装置の構成は、第1の実施の形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment will be described. In addition, since the structure of the flow estimation apparatus which concerns on 2nd Embodiment becomes a structure similar to 1st Embodiment, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits description.

第2の実施の形態では、各地点をクラスタに割り当てる点が第1の実施の形態と異なっている。   The second embodiment is different from the first embodiment in that each point is assigned to a cluster.

第2の実施の形態に係る流れ推定装置のパラメータ推定部30は、流れデータベース28に格納された流れデータ^M、及びパラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λに基づいて、各地点iが属するクラスタkにおいて地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ人が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び各地点が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおける人の流れを推定するための流れモデルのパラメータ^Λを推定する。   The parameter estimator 30 of the flow estimation apparatus according to the second embodiment is based on the flow data ^ M stored in the flow database 28 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. Each time t and each location including a parameter indicating a probability distribution of a person representing a probability that a person moves from point i to each of points j near point i in cluster k to which i belongs and a probability that each point belongs to each cluster Estimate a flow model parameter {circumflex over (Λ)} for estimating human flow at point i.

移動確率推定部302は、読込部300によって読み込まれた流れデータ^Mと、流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各地点が各クラスタkに属する確率と、地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαとに基づいて、クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定されたパラメータ^αkiから、クラスタkの地点iにおける人の移動確率^θkiの分布を推定する。 The movement probability estimator 302 includes the flow data ^ M read by the reader 300 and the flow model parameter ^ Λ and the probability that each point belongs to each cluster k and the advance probability of movement to the point j. Based on the parameter α j representing the distribution, a parameter ^ α ki representing the distribution of the movement probability is estimated for each combination of the cluster k and the point i, and the point of the cluster k is estimated from the estimated parameter ^ α ki. Estimate the distribution of the human movement probability ^ θ ki at i.

クラスタ分布推定部304は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各地点が各クラスタkに属する確率に基づいて、クラスタkの各々について、クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定されたパラメータβから、クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定する。 The cluster distribution estimation unit 304 determines, for each cluster k, the cluster distribution φ of the cluster k based on the probability that each point belongs to each cluster k among the parameters ^ Λ of the flow model read by the reading unit 300. A parameter β k representing the distribution is estimated, and the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k is estimated from the estimated parameter β k .

平均推定部306は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各地点が各クラスタkに属する確率と、各クラスタkの地点精度ηと基づいて、クラスタkの各々に対し、地点平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定されたパラメータd及びfから、地点平均τの分布を推定する。 The average estimation unit 306, based on the probability of the parameters ^ lambda flow model read by reading unit 300, each point belonging to each cluster k, the point accuracy eta k of each cluster k, each cluster k to estimate the parameters d k and f k representing the distribution point average tau k, from the estimated parameters d k and f k, to estimate the distribution point average tau k.

精度推定部308は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各地点が各クラスタkに属する確率と、各クラスタkのパラメータfと基づいて、クラスタkの各々に対し、地点精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定されたパラメータa及びbから、地点精度ηの分布を推定する。
クラスタ推定部310は、読込部300によって読み込まれた流れデータ^Mと、流れモデルのパラメータ^Λのうちの、各クラスタkのパラメータ^αki、β、a、b、d、fとに基づいて、クラスタk及び地点の組み合わせの各々について、当該地点がクラスタkに属する確率を推定する。
移動確率パラメータ推定部312は、読込部300によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうちの各クラスタkのパラメータ^αkiに基づいて、地点jの各々について、地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαを推定する。
Based on the probability that each point belongs to each cluster k out of the parameters ^ Λ of the flow model read by the reading unit 300 and the parameter f k of each cluster k, the accuracy estimation unit 308 assigns each of the clusters k. contrast, estimates the parameters a k and b k represents the distribution of point accuracy eta k, from the estimated parameters a k and b k, estimating the distribution of point accuracy eta k.
Cluster estimation unit 310 includes a flow data ^ M read by the reading unit 300, the flow model parameters ^ of lambda, of each cluster k parameter ^ α ki, β k, a k, b k, d k, Based on f k , for each combination of cluster k and point, the probability that the point belongs to cluster k is estimated.
The movement probability parameter estimation unit 312 determines the movement probability of moving to the point j for each point j based on the parameters k α ki of each cluster k out of the parameters ^ Λ of the flow model read by the reading unit 300. A parameter α j representing the prior distribution is estimated.

第2の実施の形態に係る流れ推定装置の流れ推定部32は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人数を表す流れデータ^Mを推定する。   The flow estimator 32 of the flow estimator according to the second embodiment uses each of the population data ^ N stored in the population database 24 and the flow model parameter ΛΛ stored in the parameter database 26. The flow data ^ M representing the number of people moving from the point i to the point j near the point i at the time t and each point i is estimated.

勾配計算部322は、読込部320によって読み込まれた人口データ^Nと、読込部320によって読み込まれた流れモデルのパラメータ^Λのうち、各クラスタkのパラメータ^αki及び各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、読込部320によって読み込まれた流れデータ^Mとに基づいて、流れデータ^Mを推定するための目的関数の勾配を計算する。 The gradient calculation unit 322 is configured such that, among the population data ^ N read by the reading unit 320 and the flow model parameters ^ Λ read by the reading unit 320, the parameter ^ α ki and each time s of each cluster k are each cluster. Based on the probability q sk belonging to k and the flow data ^ M read by the reading unit 320, the gradient of the objective function for estimating the flow data ^ M is calculated.

最適化部324は、勾配計算部322によって計算された勾配に基づいて目的関数を最大化するように、流れデータ^Mを推定する。   The optimization unit 324 estimates the flow data ^ M so as to maximize the objective function based on the gradient calculated by the gradient calculation unit 322.

第2の実施の形態に係る流れ推定装置の予測部36は、人口データベース24に格納された人口データ^Nと、パラメータデータベース26に格納された流れモデルのパラメータ^Λとに基づいて、時刻t及び各地点iにおける人口データから、時刻t+1の各地点iにおける人口を予測する。予測部36は、ある時刻の人口データを用いて、将来の人口を予測する。   The prediction unit 36 of the flow estimation apparatus according to the second embodiment performs the time t based on the population data ^ N stored in the population database 24 and the flow model parameter ^ Λ stored in the parameter database 26. The population at each point i at time t + 1 is predicted from the population data at each point i. The prediction unit 36 predicts a future population using population data at a certain time.

終了判定部34は、予め定められた終了条件を満たすまで、パラメータ推定部30及び流れ推定部32による各処理を繰り返し行う。   The end determination unit 34 repeatedly performs each process by the parameter estimation unit 30 and the flow estimation unit 32 until a predetermined end condition is satisfied.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る流れ推定装置によれば、各地点iが属するクラスタkにおいて地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ人が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び各地点が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおける人の流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定し、各時刻t及び各地点iにおける人の数を表す入力データと推定された流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人の数を表す流れデータを推定することにより、精度よく人の流れを推定することができる。   As described above, according to the flow estimation apparatus according to the second embodiment, the movement representing the probability that a person moves from the point i to each of the points j near the point i in the cluster k to which each point i belongs. Estimate the parameters of the flow model for estimating the human flow at each time t and each point i, including the parameters representing the probability distribution and the probability that each point belongs to each cluster, and at each time t and each point i Based on the input data representing the number of people and the parameters of the estimated flow model, the flow data representing the number of people moving from the point i to the point j near the point i at each time t and each point i. By estimating, it is possible to accurately estimate the flow of people.

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、上記実施の形態では、入力データは人口データである場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、動物や物、病気などの数又は密度を表すデータでもよい。   For example, in the above embodiment, the case where the input data is population data has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be data representing the number or density of animals, objects, diseases, and the like.

また、上記実施の形態では、各時刻t及び各地点iにおける人の数を表す入力データを用いる場合を例に説明したが、各時刻t及び各地点iにおける人の密度を表すデータを入力データとして用いてもよい。入力データとして人の密度を表すデータを用いる場合には、流れデータは、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する人の密度を表す流れデータとなる。   Moreover, although the case where the input data representing the number of people at each time t and each point i is used as an example in the above embodiment, the data representing the density of people at each time t and each point i is input data. It may be used as When data representing the density of a person is used as input data, the flow data is flow data representing the density of a person who moves from a point i to a point j near the point i.

また、上記実施の形態では、第1の実施の形態において各時刻がクラスタに割り当てられる場合を例に説明し、第2の実施の形態において各地点がクラスタに割り当てられる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、各時刻と各地点とを共にクラスタに割り当ててもよい。   In the above embodiment, the case where each time is assigned to a cluster in the first embodiment has been described as an example, and the case where each point is assigned to a cluster in the second embodiment has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and each time and each point may be assigned to a cluster.

各時刻と各地点とを共にクラスタに割り当てる場合、パラメータ推定部30は、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する対象物の数又は密度を表す流れデータに基づいて、各時刻tと各地点iとが属するクラスタkにおいて地点iから地点iの近傍の地点jの各々へ対象物が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び各時刻と各地点とが各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおける対象物の流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定する。
そして、流れ推定部32は、各時刻t及び各地点iにおける対象物の数又は密度を表す入力データと、パラメータ推定部30によって推定された流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、地点iから地点iの近傍の地点jへ移動する対象物の数又は密度を表す流れデータを推定する。
When assigning each time and each point to the cluster, the parameter estimation unit 30 uses the flow data representing the number or density of objects moving from the point i to the point j near the point i at each time t and each point i. Based on the parameters representing the distribution of the movement probability representing the probability that the object will move from the point i to each of the points j in the vicinity of the point i in the cluster k to which each time t and each point i belong, and each time and each point The parameters of the flow model for estimating the flow of the object at each time t and each point i, including the probability that each belongs to each cluster, are estimated.
Then, the flow estimation unit 32 determines each time t and each point i based on the input data representing the number or density of objects at each time t and each point i and the parameters of the flow model estimated by the parameter estimation unit 30. The flow data representing the number or density of objects moving from the point i to the point j in the vicinity of the point i is estimated.

また、上記実施の形態では、パラメータ推定部30及び流れ推定部32と、予測部36とを1つの装置として構成する場合を例に説明したが、パラメータ推定部30及び流れ推定部32を含む流れ装置と、予測部36を含む予測装置とで別々の装置として構成してもよい。   Moreover, although the case where the parameter estimation part 30, the flow estimation part 32, and the prediction part 36 were comprised as one apparatus was demonstrated to the said embodiment as an example, the flow containing the parameter estimation part 30 and the flow estimation part 32 is demonstrated. The device and the prediction device including the prediction unit 36 may be configured as separate devices.

また、上述の流れ推定装置が各データベースを備えている場合について説明したが、例えば各データベースが流れ推定装置の外部装置に設けられ、流れ推定装置は、外部装置と通信手段を用いて通信することにより、各データベースを参照するようにしてもよい。   Further, the case where the above-described flow estimation device includes each database has been described. For example, each database is provided in an external device of the flow estimation device, and the flow estimation device communicates with the external device using a communication unit. Thus, each database may be referred to.

また、上述の流れ推定装置は、内部にコンピュータシステムを有しているが、コンピュータシステムは、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。   Moreover, although the above-mentioned flow estimation apparatus has a computer system inside, if the computer system is using the WWW system, it shall also include a homepage provision environment (or display environment).

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 入力部
20 演算部
22 初期化部
24 人口データベース
26 パラメータデータベース
28 データベース
30 パラメータ推定部
32 流れ推定部
34 終了判定部
36 予測部
40 出力部
100 推定装置
300 読込部
302 移動確率推定部
304 クラスタ分布推定部
306 平均推定部
308 精度推定部
310 クラスタ推定部
312 移動確率パラメータ推定部
314 書込部
320 読込部
322 勾配計算部
324 最適化部
326 収束判定部
328 書込部
360 読込部
362 移動確率計算部
364 人口予測部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Input part 20 Operation part 22 Initialization part 24 Population database 26 Parameter database 28 Database 30 Parameter estimation part 32 Flow estimation part 34 Termination determination part 36 Prediction part 40 Output part 100 Estimation apparatus 300 Reading part 302 Movement probability estimation part 304 Cluster distribution Estimating unit 306 Average estimating unit 308 Accuracy estimating unit 310 Cluster estimating unit 312 Movement probability parameter estimating unit 314 Writing unit 320 Reading unit 322 Gradient calculating unit 324 Optimization unit 326 Convergence determining unit 328 Writing unit 360 Reading unit 362 Moving probability calculation Department 364 Population Forecasting Department

Claims (6)

各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動するの数又は密度を表す流れデータに基づいて、各時刻tが属するクラスタkにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jの各々へ前記が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び1日における各時刻が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおけるの流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、
各時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された前記流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動する前記の数又は密度を表す流れデータを推定する流れ推定部と、
予め定められた終了条件を満たすまで、前記パラメータ推定部及び前記流れ推定部による各処理を繰り返し行う終了判定部と、
を含み、
前記パラメータ推定部は、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータに基づいて、前記流れモデルのパラメータを推定する
流れ推定装置。
Based on the flow data representing the number or density of people moving from the point i to the point j in the vicinity of the point i at each time t and each point i, from the point i to the cluster k to which each time t belongs. each time in the parameters and one day the person to each point j in the vicinity of the point i represents the distribution of the movement probability representing the probability of moving includes the probability of belonging to each cluster, the human at each time t and each location i A parameter estimator for estimating the parameters of the flow model for estimating the flow;
Based on the population data representing the number or density of people at each time t and each point i and the parameters of the flow model estimated by the parameter estimation unit, from the point i at each time t and each point i A flow estimator for estimating flow data representing the number or density of the person moving to the point j in the vicinity of the point i;
An end determination unit that repeatedly performs each process by the parameter estimation unit and the flow estimation unit until a predetermined end condition is satisfied;
Including
The parameter estimation unit estimates a parameter of the flow model based on the flow data estimated by the flow estimation unit.
各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動するの数又は密度を表す流れデータに基づいて、各地点iが属するクラスタkにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jの各々へ前記が移動する確率を表す移動確率の分布を表すパラメータ及び各地点が各クラスタに属する確率を含む、各時刻t及び各地点iにおけるの流れを推定するための流れモデルのパラメータを推定するパラメータ推定部と、
各時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された前記流れモデルのパラメータとに基づいて、各時刻t及び各地点iにおける、前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ移動する前記の数又は密度を表す流れデータを推定する流れ推定部と、
予め定められた終了条件を満たすまで、前記パラメータ推定部及び前記流れ推定部による各処理を繰り返し行う終了判定部と、
を含み、
前記パラメータ推定部は、前記流れ推定部によって推定された前記流れデータに基づいて、前記流れモデルのパラメータを推定する
流れ推定装置。
Based on the flow data representing the number or density of people moving from the point i to the point j in the vicinity of the point i at each time t and each point i, from the point i to the cluster k to which each point i belongs. Estimate the flow of a person at each time t and each point i, including a parameter representing the probability distribution of the person moving to each point j near the point i and the probability that each point belongs to each cluster. A parameter estimator for estimating the parameters of the flow model for
Based on the population data representing the number or density of people at each time t and each point i and the parameters of the flow model estimated by the parameter estimation unit, from the point i at each time t and each point i A flow estimator for estimating flow data representing the number or density of the person moving to the point j in the vicinity of the point i;
An end determination unit that repeatedly performs each process by the parameter estimation unit and the flow estimation unit until a predetermined end condition is satisfied;
Including
The parameter estimation unit estimates a parameter of the flow model based on the flow data estimated by the flow estimation unit.
前記パラメータ推定部は、
前記流れ推定部によって推定された前記流れデータと、1日における各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、前記地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαとに基づいて、前記クラスタk及び地点iの組み合わせの各々に対し、前記移動確率の分布を表すパラメータ^αkiを推定し、推定された前記パラメータ^αkiから、前記クラスタkの前記地点iにおける前記の移動確率^θkiの分布を推定する移動確率推定部と、
各時刻sが各クラスタkに属する確率qskに基づいて、前記クラスタkの各々について、前記クラスタkのクラスタ分布φの分布を表すパラメータβを推定し、推定された前記パラメータβから、前記クラスタkのクラスタ分布φの分布を推定するクラスタ分布推定部と、
各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkの時刻精度ηと基づいて、前記クラスタkの各々に対し、時刻平均τの分布を表すパラメータd及びfを推定し、推定された前記パラメータd及びfから、時刻平均τの分布を推定する平均推定部と、
各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、各クラスタkの前記パラメータfと基づいて、前記クラスタkの各々に対し、前記時刻精度ηの分布を表すパラメータa及びbを推定し、推定された前記パラメータa及びbから、時刻精度ηの分布を推定する精度推定部と、
前記流れ推定部によって推定された前記流れデータと、各クラスタkの前記パラメータ^αki、β、a、b、d、fとに基づいて、前記クラスタk及び前記時刻sの組み合わせの各々について、時刻sがクラスタkに属する確率qskを推定するクラスタ推定部と、
各クラスタkの前記パラメータ^αkiに基づいて、地点jの各々について、前記地点jへ移動する移動確率の事前分布を表すパラメータαを推定する移動確率パラメータ推定部と、
を含む請求項1に記載の流れ推定装置。
The parameter estimation unit includes:
Based on the flow data estimated by the flow estimation unit, the probability q sk that each time s in a day belongs to each cluster k, and the parameter α j representing the prior distribution of the movement probability of moving to the point j. , For each combination of the cluster k and the point i, a parameter ^ α ki representing the distribution of the movement probability is estimated, and from the estimated parameter ^ α ki , the person at the point i of the cluster k is estimated . A movement probability estimator for estimating the distribution of the movement probability ^ θ ki ;
Based on the probability q sk of each time s belonging to each cluster k, a parameter β k representing the distribution of the cluster distribution φ of the cluster k is estimated for each of the clusters k, and from the estimated parameter β k , A cluster distribution estimation unit for estimating a distribution of the cluster distribution φ of the cluster k;
Probability q sk each time s belongs to each cluster k, based the time accuracy eta k of each cluster k, for each of the cluster k, estimates parameters d k and f k representing the distribution of the time average tau k An average estimator for estimating the distribution of time average τ k from the estimated parameters d k and f k ;
Probability q sk each time s belongs to each cluster k, based with the parameters f k of each cluster k, for each of the clusters k, the parameters a k and b k representing the distribution of the time accuracy eta k An accuracy estimation unit that estimates and estimates the distribution of time accuracy η k from the estimated parameters a k and b k ;
Based on the flow data estimated by the flow estimation unit and the parameters ^ α ki , β k , a k , b k , d k , f k of each cluster k, the cluster k and the time s For each combination, a cluster estimator for estimating the probability q sk of time s belonging to cluster k;
A movement probability parameter estimator for estimating a parameter α j representing a prior distribution of movement probabilities of moving to the point j for each point j based on the parameters ^ α ki of each cluster k;
The flow estimation apparatus according to claim 1, comprising:
前記流れ推定部は、前記人口データと、前記パラメータ推定部によって推定された、各クラスタkの前記パラメータ^αki及び各時刻sが各クラスタkに属する確率qskと、前記流れデータとに基づいて、前記流れデータを推定するための目的関数の勾配を計算し、計算された前記勾配に基づいて前記目的関数を最大化するように、前記流れデータを推定する
請求項3に記載の流れ推定装置。
The flow estimation unit is based on the population data, the parameter ^ α ki of each cluster k and the probability q sk that each time s belongs to each cluster k estimated by the parameter estimation unit, and the flow data. 4. The flow estimation according to claim 3, wherein a gradient of an objective function for estimating the flow data is calculated, and the flow data is estimated to maximize the objective function based on the calculated gradient. apparatus.
請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の流れ推定装置によって推定された前記流れモデルのパラメータに基づいて、時刻tにおいて前記地点iから前記地点iの近傍の地点jへ前記が移動する確率を表す移動確率を推定する移動確率計算部と、
前記移動確率計算部によって推定された前記移動確率と、時刻t及び各地点iにおけるの数又は密度を表す人口データから、時刻t+1の各地点iにおけるの数又は密度を予測する予測部と、
を含む予測装置。
Based on the parameters of the flow model estimated by the flow estimation device according to any one of claims 1 to 4, the person moves from the point i to a point j near the point i at time t. A movement probability calculation unit for estimating a movement probability representing a movement probability;
A prediction unit that predicts the number or density of people at each point i at time t + 1 from the movement probability estimated by the movement probability calculation unit and population data representing the number or density of people at the time t and each point i; ,
A prediction device including:
コンピュータを、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の流れ推定装置又は請求項5に記載の予測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 flow estimation apparatus of any one of Claims 1-4, or the prediction apparatus of Claim 5.
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