JP6841774B2 - Predictors, prediction methods and computer programs - Google Patents

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Description

本発明は、予測装置、予測方法及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to predictors, predictors and computer programs.

多様かつ膨大なデータをサンプリング時刻ごとに取得することが、ネットワーク技術及びセンシング技術の進歩によって可能となっている。サンプリング時刻ごとに取得することが可能なデータの一つとして、空間における位置情報を含む多次元の時系列データ(以下「空間情報データ」という。)がある。空間情報データは、例えば、センシング機器としての携帯端末の位置情報と携帯端末の利用者の統計情報とを含む時系列データ、センシング機器としてのカーナビゲーションシステムの車両の位置情報と車両の利用者の統計情報とを含む時系列データ、交通系ICカードの利用者が通過した改札機の位置情報と交通系ICカードの利用者の統計情報とを含む時系列データである。 Advances in network technology and sensing technology have made it possible to acquire diverse and enormous amounts of data at each sampling time. As one of the data that can be acquired for each sampling time, there is multidimensional time series data (hereinafter referred to as "spatial information data") including position information in space. Spatial information data includes, for example, time-series data including position information of a mobile terminal as a sensing device and statistical information of a user of the mobile terminal, vehicle position information of a car navigation system as a sensing device, and vehicle user's. It is time-series data including statistical information, time-series data including the position information of the ticket gate passed by the user of the transportation IC card and the statistical information of the user of the transportation IC card.

空間情報データは、マーケティング、インフラ整備、都市開発及び災害支援等に利用されることが期待されている。これらの分野における利用に際しては、利用形態に応じて空間情報データの分析が行われる。空間情報データの分析が高精度に行われるためには、大量の空間情報データを取得及び蓄積する必要がある。一方、取得される空間情報データのデータ量の増加は、空間情報データの蓄積に必要なコストの増加を招く。このため、蓄積される空間情報データは、効率的に圧縮される必要がある。 Spatial information data is expected to be used for marketing, infrastructure development, urban development, disaster support, etc. When using in these fields, spatial information data is analyzed according to the usage pattern. In order for the analysis of spatial information data to be performed with high accuracy, it is necessary to acquire and accumulate a large amount of spatial information data. On the other hand, an increase in the amount of spatial information data to be acquired leads to an increase in the cost required for accumulating the spatial information data. Therefore, the accumulated spatial information data needs to be efficiently compressed.

データを圧縮する装置であるデータ圧縮装置は、蓄積される空間情報データを効率的に圧縮するために、空間情報データにおける時間方向の相関を利用することができる。時間方向の相関は流量で表される。 A data compression device, which is a device for compressing data, can utilize the correlation in the time direction in the spatial information data in order to efficiently compress the stored spatial information data. The correlation in the time direction is expressed by the flow rate.

B. Lucas and T. Kanade, “An iterative image registration technique with an application to stereo vision”, In Proc. Seventh International Conference on Artificial Intelligence, pp.674-679, 1981.B. Lucas and T. Kanade, “An iterative image registration technique with an application to stereovision”, In Proc. Seventh International Conference on Artificial Intelligence, pp.674-679, 1981.

しかしながら、空間情報データにおいては、被観測者のプライバシー保護の観点から、流量を追跡可能な情報が付与されないという問題があった。流量を追跡可能な情報が付与されない空間情報データは、時刻毎に独立した度数を表すデータとして表される。空間情報データは、サンプリング時間間隔で取得されるため、多次元の時系列データである。したがって、空間情報データは、サンプリング時間間隔で取得された空間領域毎の度数を表すデータであり、時刻毎に独立した多次元の時系列データとなる。 However, in the spatial information data, there is a problem that information that can trace the flow rate is not given from the viewpoint of protecting the privacy of the observed person. Spatial information data to which information that can trace the flow rate is not given is represented as data representing independent frequencies for each time. Spatial information data is multidimensional time-series data because it is acquired at sampling time intervals. Therefore, the spatial information data is data representing the frequency for each spatial region acquired at the sampling time interval, and is independent multidimensional time series data for each time.

上記事情に鑑み、本発明は、時系列データの時間方向の相関を推定する予測装置、予測方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a prediction device, a prediction method, and a computer program for estimating the correlation of time series data in the time direction.

本発明の一態様は、過去の時刻における統計値の度数を含む時系列データに基づいて、前記時系列データの未来の時刻における前記度数の変化量の予測を表す変位ベクトル列の決定に用いられる第1変位ベクトル列を複数生成する第1変位ベクトル列生成部と、前記第1変位ベクトル列毎に、前記第1変位ベクトル列に基づいて算出される第1予測度数と前記度数との第1差分を算出する第1差分算出部と、前記第1変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第1変位ベクトル列に基づいて前記変位ベクトル列の候補を表す第2変位ベクトル列を複数生成する第2変位ベクトル列生成部と、前記第2変位ベクトル列から算出される第2予測度数と前記第1予測度数との第2差分を算出し、前記第1差分と前記第2差分とが所定の条件を満たす場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する第2差分算出部と、を備える、予測装置である。 One aspect of the present invention is used to determine a displacement vector sequence representing a prediction of the amount of change in the frequency at a future time of the time-series data based on time-series data including the frequency of the statistical value in the past time. A first displacement vector sequence generator that generates a plurality of first displacement vector sequences, and a first of the first predicted frequency and the frequency calculated based on the first displacement vector sequence for each of the first displacement vector sequences. A plurality of second displacement vector sequences representing candidates for the displacement vector sequence are generated based on the first difference calculation unit for calculating the difference and the first displacement vector sequence satisfying a predetermined condition among the first displacement vector sequences. The second difference between the second displacement vector sequence generator, the second predicted frequency calculated from the second displacement vector string, and the first predicted frequency is calculated, and the first difference and the second difference are obtained. A prediction device including a second difference calculation unit that determines the second displacement vector sequence as the displacement vector sequence when a predetermined condition is satisfied.

本発明の一態様は、上記の予測装置であって、前記第2変位ベクトル列生成部は、前記第1差分と前記第2差分とが、所定の条件を満たさない場合、前記第2変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第2変位ベクトル列に基づいて、新しい第2変位ベクトル列を生成する。 One aspect of the present invention is the above-mentioned prediction device, and the second displacement vector sequence generation unit is the second displacement vector when the first difference and the second difference do not satisfy a predetermined condition. Among the columns, a new second displacement vector sequence is generated based on the second displacement vector sequence that satisfies a predetermined condition.

本発明の一態様は、上記の予測装置であって、前記第1変位ベクトル列生成部は、前記時系列データ間の差分に基づいて決定される乱数に対応付けられた位置情報を決定し、前記位置情報に基づいて前記第1変位ベクトル列を生成する。 One aspect of the present invention is the prediction device, wherein the first displacement vector sequence generation unit determines position information associated with a random number determined based on a difference between the time series data. The first displacement vector sequence is generated based on the position information.

本発明の一態様は、上記の予測装置であって、前記第1変位ベクトル列生成部は、前記乱数を所定の確率に基づいて生成する。 One aspect of the present invention is the prediction device, in which the first displacement vector sequence generation unit generates the random numbers based on a predetermined probability.

本発明の一態様は、上記の予測装置であって、前記第2差分算出部は、前記第1差分の最小値と前記第2差分の最小値との誤差が閾値以下である場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する。 One aspect of the present invention is the prediction device, and the second difference calculation unit is the first when the error between the minimum value of the first difference and the minimum value of the second difference is equal to or less than a threshold value. 2 The displacement vector sequence is determined as the displacement vector sequence.

本発明の一態様は、上記の予測装置であって、前記第2変位ベクトル列生成部は、前記第1差分の大きさが下位50%となる前記第1変位ベクトル列に基づいて、前記第2変位ベクトル列を複数生成する。 One aspect of the present invention is the prediction device, wherein the second displacement vector sequence generation unit is based on the first displacement vector sequence in which the magnitude of the first difference is the lower 50%. 2 Generate a plurality of displacement vector sequences.

本発明の一態様は、予測装置が、過去の時刻における統計値の度数を含む時系列データに基づいて、前記時系列データの未来の時刻における前記度数の変化量の予測を表す変位ベクトル列の決定に用いられる第1変位ベクトル列を複数生成する第1変位ベクトル列生成ステップと、予測装置が、前記第1変位ベクトル列毎に、前記第1変位ベクトル列に基づいて算出される第1予測度数と前記度数との第1差分を算出する第1差分算出ステップと、予測装置が、前記第1変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第1変位ベクトル列に基づいて前記変位ベクトル列の候補を表す第2変位ベクトル列を複数生成する第2変位ベクトル列生成ステップと、予測装置が、前記第2変位ベクトル列から算出される第2予測度数と前記第1予測度数との第2差分を算出し、前記第1差分と前記第2差分とが所定の条件を満たす場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する第2差分算出ステップと、を有する、予測方法。 In one aspect of the present invention, the predictor represents a prediction of the amount of change in the frequency of the time-series data at a future time based on the time-series data including the frequency of the statistical value in the past time. A first displacement vector sequence generation step for generating a plurality of first displacement vector sequences used for determination, and a first prediction calculated by the prediction device for each of the first displacement vector sequences based on the first displacement vector sequence. The displacement vector sequence is based on the first difference calculation step for calculating the first difference between the frequency and the frequency, and the first displacement vector sequence in which the prediction device satisfies a predetermined condition among the first displacement vector sequences. A second displacement vector sequence generation step of generating a plurality of second displacement vector sequences representing the candidates of the above, and a second of the second predicted frequency and the first predicted frequency calculated from the second displacement vector sequence by the prediction device. A prediction method comprising a second difference calculation step of calculating a difference and determining the second displacement vector sequence as the displacement vector sequence when the first difference and the second difference satisfy a predetermined condition.

本発明の一態様は、上記の予測装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。 One aspect of the present invention is a computer program for operating a computer as the above-mentioned prediction device.

本発明により、時系列データの時間方向の相関を推定する予測装置、予測方法及びコンピュータプログラムを提供することが可能となる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a prediction device, a prediction method, and a computer program for estimating the correlation of time series data in the time direction.

実施形態における、推定装置の機能構成の例を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the example of the functional structure of the estimation apparatus in embodiment. 実施形態における、座標参照テーブルの生成の流れの例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the flow of the generation of the coordinate reference table in an embodiment. 実施形態における、t+1フレームの各メッシュでの度数の推定値の算出の流れの例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of the flow of calculation of the estimated value of the frequency in each mesh of a t + 1 frame in an embodiment. 実施形態における、変位ベクトル列の生成の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the process of generating the displacement vector sequence in embodiment. 実施形態における、時間方向の相関の推定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the time-direction correlation estimation processing in embodiment.

図1は、実施形態における、推定装置の機能構成の例を示す機能ブロック図である。予測装置100は、時系列データを構成する過去の時刻における時系列データに基づいて未来の時刻における時系列データを推定する情報処理装置である。時系列データは、例えば、統計値の度数又は位置情報を含む。予測装置100は、例えば、予測装置100に時刻tにおける度数F(t)と時刻t+1における度数F(t+1)とが与えられた場合、度数F(t+1)を最も再現する時刻tにおける変位ベクトルを決定することで、流量を推定する。変位ベクトルは、フレーム間の粒子の度数変化を表す。変位ベクトルは、水平成分及び垂直成分を有する2次元ベクトルである。変位ベクトルによって、各粒子の次時刻での位置が定められる。予測装置100は、推定した流量を表す流量信号をデータ圧縮装置等である他装置に通知する。 FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of the functional configuration of the estimation device in the embodiment. The prediction device 100 is an information processing device that estimates time-series data at a future time based on the time-series data at the past time that constitutes the time-series data. The time series data includes, for example, the frequency or position information of the statistical value. For example, when the prediction device 100 is given the frequency F q (t) at time t and the frequency F q (t + 1) at time t + 1, the prediction device 100 is at time t that most reproduces the frequency F q (t + 1). The flow rate is estimated by determining the displacement vector. The displacement vector represents the change in the frequency of the particles between frames. The displacement vector is a two-dimensional vector having a horizontal component and a vertical component. The displacement vector determines the position of each particle at the next time. The prediction device 100 notifies another device such as a data compression device of a flow rate signal representing the estimated flow rate.

予測装置100は、バスで接続されたCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサやメモリや補助記憶装置などを備え、流量推定プログラムを実行することによって座標参照テーブル生成部101、変位ベクトル列生成部102、第1予測誤差算出部103、変位ベクトル破棄部104、変位ベクトル列再生成部105、変位ベクトル更新部106及び第2予測誤差算出部107を備える装置として機能する。なお、予測装置100の各機能の全て又は一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やPLD(Programmable Logic Device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアを用いて実現されてもよい。流量推定プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。流量推定プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。 The prediction device 100 includes a processor such as a CPU (Central Processing Unit) connected by a bus, a memory, an auxiliary storage device, and the like, and by executing a flow rate estimation program, the coordinate reference table generation unit 101 and the displacement vector sequence generation unit 102 , A device including a first prediction error calculation unit 103, a displacement vector discard unit 104, a displacement vector sequence regeneration unit 105, a displacement vector update unit 106, and a second prediction error calculation unit 107. All or part of each function of the prediction device 100 may be realized by using hardware such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a PLD (Programmable Logic Device), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). The flow rate estimation program may be recorded on a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium is, for example, a flexible disk, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. The flow rate estimation program may be transmitted via a telecommunication line.

予測装置100は、複数のフレームを時系列データとして受け付ける。例えば、予測装置100は、複数のフレームを空間情報データとして受け付ける。各フレームは、フレームごとにδ×δのメッシュで表される。空間情報データは、時間方向の相関を表す流量を有さない場合がある。この場合、空間情報データは、サンプリング時間間隔で取得された空間領域毎の度数を表すデータである。本実施形態では、時刻tにおけるフレーム(以下「第tフレーム」という。)のサンプル位置(x,y)の度数をf(x,y,t)とする。各サンプル位置(x,y)は、δ×δのメッシュを表す。f(x,y,t)は、メッシュ内に含まれる度数である。ここで、0≦x≦X−1、0≦y≦Y−1、0≦t≦Tの範囲で定義される。f(x,y,t)が量子化幅qで量子化され、量子化後の度数(以下「量子化度数」と言う。)は、数式(1)で表される。なお、f(x,y,t)=f(x,y,t)である。 The prediction device 100 accepts a plurality of frames as time series data. For example, the prediction device 100 accepts a plurality of frames as spatial information data. Each frame is represented by a δ × δ mesh for each frame. Spatial information data may not have a flow rate that represents a temporal correlation. In this case, the spatial information data is data representing the frequency for each spatial region acquired at the sampling time interval. In the present embodiment, the frequency of the sample position (x, y) of the frame (hereinafter referred to as “t-th frame”) at time t is f (x, y, t). Each sample position (x, y) represents a δ × δ mesh. f (x, y, t) is the frequency contained in the mesh. Here, it is defined in the range of 0 ≦ x ≦ X-1, 0 ≦ y ≦ Y-1, and 0 ≦ t ≦ T. f (x, y, t) is quantized with the quantization width q, and the frequency after quantization (hereinafter referred to as “quantization frequency”) is expressed by the equation (1). It should be noted that f 1 (x, y, t) = f (x, y, t).

Figure 0006841774
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第tフレームのサンプル位置(x,y)のメッシュ内は、f(x,y,t)個の粒子で構成される。したがって、第tフレームのサンプル位置(x,y)の粒子の総数Kは、以下の数式(2)で表される。以下、第tフレームの粒子全体F(t)は、数式(3)で表される。 The inside of the mesh at the sample position (x, y) of the t-frame is composed of f q (x, y, t) particles. Therefore, the total number K q of the particles at the sample position (x, y) in the t-frame is expressed by the following mathematical formula (2). Hereinafter, the entire particle F q (t) of the t-frame is expressed by the mathematical formula (3).

Figure 0006841774
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Figure 0006841774
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座標参照テーブル生成部101は、座標参照テーブルを生成する。具体的には、座標参照テーブル生成部101は、フレーム内の粒子に対してインデックスを割り当てる。インデックスは、フレーム内の粒子を同定するために用いられる。インデックスの範囲はk=0,1,・・・k−1である。座標参照テーブル生成部101は、フレーム内のメッシュをラスタ走査により一元化する。座標参照テーブル生成部101は、各メッシュ内の粒子に対して連続したインデックスを付与することで割り当てる。座標参照テーブル生成部101は、各インデックスに対応する空間位置(x,y)を、座標参照テーブルに格納する。予測装置100の各機能部は、座標参照テーブルを必要に応じて参照する。 The coordinate reference table generation unit 101 generates a coordinate reference table. Specifically, the coordinate reference table generation unit 101 assigns an index to the particles in the frame. The index is used to identify the particles within the frame. The index range is k = 0, 1, ... k q -1. The coordinate reference table generation unit 101 unifies the mesh in the frame by raster scanning. The coordinate reference table generation unit 101 assigns particles in each mesh by assigning continuous indexes. The coordinate reference table generation unit 101 stores the spatial positions (x, y) corresponding to each index in the coordinate reference table. Each functional unit of the prediction device 100 refers to the coordinate reference table as needed.

変位ベクトル列生成部102は、所定数の変位ベクトル列を生成する。所定数は、例えば、Kである。変位ベクトル列生成部102は、変位ベクトル列の生成することで、フレーム間差分算出部121、粒子発生確率算出部122、累積粒子発生確率算出部123、乱数生成部124及び変位ベクトル列決定部125として機能する。変位ベクトル列は、変位ベクトルVx,t及びVy,tを合わせたベクトルである。Vx,tは、K要素からなる配列である。第k要素Vx,t[k](k=0,・・・,k−1)は、第k番目の粒子の水平方向の変位を表す。Vy,tは、K要素からなる配列である。第k要素Vy,t[k](k=0,・・・,K−1)は、第k番目の粒子の垂直方向の変位を表す。変位ベクトル列生成部102は、第1変位ベクトル列生成部の一態様である。第1変位ベクトル列生成部は、時系列データに基づいて、未来の時刻における変位ベクトル列の決定に用いられる第1変位ベクトル列を複数生成する。変位ベクトル列生成部102に生成される変位ベクトルは、第1変位ベクトル列の一態様である。第1変位ベクトル列生成部は、時系列データ間の差分に基づいて決定される乱数に対応付けられた位置情報を決定し、位置情報をk番目の粒子の変位ベクトルとして第1変位ベクトル列を生成する。 The displacement vector sequence generation unit 102 generates a predetermined number of displacement vector sequences. The predetermined number is, for example, K q . By generating the displacement vector sequence, the displacement vector sequence generation unit 102 generates the inter-frame difference calculation unit 121, the particle generation probability calculation unit 122, the cumulative particle generation probability calculation unit 123, the random number generation unit 124, and the displacement vector sequence determination unit 125. Functions as. The displacement vector sequence is a vector obtained by combining the displacement vectors V x, t and V y, t. V x, t is an array consisting of K q elements. The kth element V x, t [k] (k = 0, ..., K q -1) represents the horizontal displacement of the kth particle. V y and t are arrays consisting of K q elements. The kth element V y, t [k] (k = 0, ..., K q -1) represents the vertical displacement of the kth particle. The displacement vector sequence generation unit 102 is an aspect of the first displacement vector sequence generation unit. The first displacement vector sequence generation unit generates a plurality of first displacement vector sequences used for determining the displacement vector sequence at a future time based on the time series data. The displacement vector generated by the displacement vector sequence generation unit 102 is one aspect of the first displacement vector sequence. The first displacement vector sequence generator determines the position information associated with the random number determined based on the difference between the time series data, and uses the position information as the displacement vector of the kth particle to set the first displacement vector sequence. Generate.

フレーム間差分算出部121は、フレーム間の差分を算出する。フレーム間差分は、d(x,y,t)で表される。d(x,y,t)は、以下の数式(4)で表される。 The inter-frame difference calculation unit 121 calculates the inter-frame difference. The difference between frames is represented by d (x, y, t). d (x, y, t) is represented by the following mathematical formula (4).

Figure 0006841774
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粒子発生確率算出部122は、各変位ベクトル列の各要素を、以下の数式(5)で表される粒子発生確率に基づく乱数に従って生成する。 The particle generation probability calculation unit 122 generates each element of each displacement vector sequence according to a random number based on the particle generation probability represented by the following mathematical formula (5).

Figure 0006841774
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ここで、数式(5)のBは、数式(6)で表される正規化定数である。 Here, B in the mathematical formula (5) is a normalization constant represented by the mathematical formula (6).

Figure 0006841774
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ここで、0≦x+i≦X−1、0≦y+j≦Y−1の範囲外となる(x+i,y+j)については、w(x+i,y+j)=0とする。また、gσ(i,j)は、2次元正規分布の確率密度関数である。gσ(i,j)は、平均をゼロベクトルとし、共分散行列が数式(7)で表される。確率密度関数は、数式(8)で表される。

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Here, for (x + i, y + j) outside the range of 0 ≦ x + i ≦ X-1, 0 ≦ y + j ≦ Y-1, w (x + i, y + j) = 0. Further, g σ (i, j) is a probability density function of a two-dimensional normal distribution. For g σ (i, j), the mean is a zero vector, and the covariance matrix is expressed by the mathematical formula (7). The probability density function is represented by the mathematical formula (8).
Figure 0006841774

Figure 0006841774
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粒子発生確率算出部122は、数式(5)のd(x,y,t)をフレーム間の差分に基づいて算出する。粒子発生確率算出部122は、数式(9)に基づいて、d(x,y,t)を算出する。 The particle generation probability calculation unit 122 calculates d (x, y, t) + of the mathematical formula (5) based on the difference between the frames. The particle generation probability calculation unit 122 calculates d (x, y, t) + based on the mathematical formula (9).

Figure 0006841774
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粒子発生確率算出部122は、数式(8)の正規分布の標準偏差パラメータσを、フレーム間の差分に基づいて算出する。粒子発生確率算出部122は、数式(10)に基づいて、σを算出する。 The particle generation probability calculation unit 122 calculates the standard deviation parameter σ of the normal distribution of the equation (8) based on the difference between frames. The particle generation probability calculation unit 122 calculates σ based on the mathematical formula (10).

Figure 0006841774
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数式(10)の変数α及びβは、ハイパーパラメータである。なお、粒子発生確率算出部122は、f(x,y,t+1)=0の場合、ハイパーパラメータβを設定する。変数α及びβはあらかじめ定められる。粒子発生確率算出部122は、数式(10)のd(x,y,t)をフレーム間の差分に基づいて算出する。粒子発生確率算出部122は、数式(11)に基づいて、d(x,y,t)を算出する。 The variables α and β in the equation (10) are hyperparameters. The particle generation probability calculation unit 122 sets the hyperparameter β when f (x, y, t + 1) = 0. The variables α and β are predetermined. The particle generation probability calculation unit 122 calculates d (x, y, t) of the mathematical formula (10) based on the difference between the frames. The particle generation probability calculation unit 122 calculates d (x, y, t) based on the mathematical formula (11).

Figure 0006841774
Figure 0006841774

粒子発生確率算出部122は、h(i,j)を変位量に基づいて算出する。粒子発生確率算出部122は、数式(12)に基づいて、h(i,j)を算出する。 The particle generation probability calculation unit 122 calculates h (i, j) based on the displacement amount. The particle generation probability calculation unit 122 calculates h (i, j) based on the mathematical formula (12).

Figure 0006841774
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累積粒子発生確率算出部123は、累積粒子発生確率を算出する。具体的には、累積粒子発生確率算出部123は、w(x+i,y+j)(i=−I,・・・,I、j=−J,・・・,J)を一元系列~w(n)に変換する。累積粒子発生確率算出部123は、例えば、ラスタ走査等の公知の方法で一元系列~w(n)に変換する。累積粒子発生確率算出部123は、変換後の一元系列~w(n)に対して、数式(13)に基づいて累積粒子発生確率を算出する。 The cumulative particle generation probability calculation unit 123 calculates the cumulative particle generation probability. Specifically, the cumulative particle generation probability calculation unit 123 sets w (x + i, y + j) (i = -I, ..., I, j = -J, ..., J) as a unified series ~ w (n). ). The cumulative particle generation probability calculation unit 123 converts the unit series to w (n) by a known method such as raster scanning. The cumulative particle generation probability calculation unit 123 calculates the cumulative particle generation probability based on the mathematical formula (13) for the converted unit series ~ w (n).

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乱数生成部124は、[0,1]を値域とする一様分布に従い、所定の個数の一様乱数ベクトルuを生成する。所定の個数とは、当該メッシュ内の粒子数である。乱数生成部124は、各一様乱数ベクトルuに対して、数式(14)を満たすnを同定する。乱数生成部124は、w(x+i,y+j)に従う乱数として、nを決定する。乱数生成部124は、乱数をK個生成する。 The random number generation unit 124 generates a predetermined number of uniform random number vectors u according to a uniform distribution having [0,1] as a range. The predetermined number is the number of particles in the mesh. The random number generation unit 124 identifies n satisfying the mathematical formula (14) for each uniform random number vector u. The random number generation unit 124 determines n as a random number according to w (x + i, y + j). The random number generation unit 124 generates K q random numbers.

Figure 0006841774
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変位ベクトル列決定部125は、座標参照テーブルに基づいて、各乱数に対する2次元座標を算出する。変位ベクトル列決定部125は、算出された2次元座標を第k番目の粒子の変位ベクトルに決定する。例えば、変位ベクトル列決定部125は、第k番目に発生された乱数がnの場合、対応する2次元座標は、n/(2J+1)を超えない整数で表される。ここで、n%(2I+1)は、nを2I+1で除算した際の余りを返す演算である。 The displacement vector sequence determination unit 125 calculates the two-dimensional coordinates for each random number based on the coordinate reference table. The displacement vector sequence determination unit 125 determines the calculated two-dimensional coordinates as the displacement vector of the kth particle. For example, in the displacement vector sequence determination unit 125, when the k-th generated random number is n, the corresponding two-dimensional coordinates are represented by an integer not exceeding n / (2J + 1). Here, n% (2I + 1) is an operation that returns the remainder when n is divided by 2I + 1.

第1予測誤差算出部103は、第t+1フレームの各メッシュの度数の推定値~f(x,y,t+1)を算出する。推定値~f(x,y,t+1)を要素とする配列は、変位ベクトルVx,t、Vy,tを用いて、数式(15)で表される。数式(15)で表される配列は、第t+1フレームの予測度数を表す。 The first prediction error calculation unit 103 calculates an estimated value ~ f q (x, y, t + 1) of the frequency of each mesh in the t + 1 frame. The array having the estimated value ~ f q (x, y, t + 1) as an element is represented by the mathematical formula (15) using the displacement vectors V x, t , V y, t. The array represented by the equation (15) represents the predicted frequency of the t + 1th frame.

Figure 0006841774
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第1予測誤差算出部103は、第t+1フレームの度数と第t+1フレームの予測度数との誤差(第t+1フレームの予測誤差)を算出する。なお、予測装置100は、第t+1フレームの予測誤差を最小化する変位ベクトル列を第t+1フレームの予測度数を、変位ベクトル列V x,t、V y,tとして同定する。V x,t、V y,tは、数式(16)で表される。第1予測誤差算出部103は、第1差分算出部の一態様である。第1差分算出部は、第1変位ベクトル列毎に、第1変位ベクトル列に基づいて算出される第1予測度数と時系列データに含まれる度数との第1差分を算出する。第t+1フレームの予測誤差は、第1差分の一態様である。 The first prediction error calculation unit 103 calculates an error between the frequency of the t + 1 frame and the prediction frequency of the t + 1 frame (prediction error of the t + 1 frame). The prediction device 100 identifies the displacement vector sequence that minimizes the prediction error of the t + 1 frame as the prediction frequency of the t + 1 frame as the displacement vector sequence V * x, t , V * y, t. V * x, t , V * y, t are expressed by the mathematical formula (16). The first prediction error calculation unit 103 is an aspect of the first difference calculation unit. The first difference calculation unit calculates the first difference between the first predicted frequency calculated based on the first displacement vector sequence and the frequency included in the time series data for each first displacement vector sequence. The prediction error of the first t + 1 frame is one aspect of the first difference.

Figure 0006841774
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変位ベクトル破棄部104は、所定の条件を満たす変位ベクトル列を破棄する。所定の条件とは、例えば、変位ベクトル破棄部104は、算出された予測誤差を降順にソートし、ソートされた予測誤差の下位50%としてもよい。この場合、変位ベクトル破棄部104は、下位50%の変位ベクトル列を破棄する。 The displacement vector discarding unit 104 discards a displacement vector sequence that satisfies a predetermined condition. The predetermined condition is that, for example, the displacement vector discarding unit 104 sorts the calculated prediction error in descending order and sets it as the lower 50% of the sorted prediction error. In this case, the displacement vector discarding unit 104 discards the lower 50% displacement vector sequence.

変位ベクトル列再生成部105は、破棄されずに残った変位ベクトル列から、2本の変位ベクトル列を一様乱数に従ってランダムに選択する。変位ベクトル列再生成部105は、選択された2本の変位ベクトル列が同じ変位ベクトル列であった場合、再度、2本の変位ベクトル列を選択する。変位ベクトル列再生成部105は、2本の変位ベクトル列間で粒子を組み替えることで、新しい変位ベクトルを2本生成する。変位ベクトル列再生成部105は、破棄されずに残った変位ベクトル列と新たに生成された変位ベクトル列との総和が、変位ベクトル列生成部102によって生成された変位ベクトル列の総和と等しくなるまで、新しい変位ベクトル列を生成する。変位ベクトル列再生成部105は、第2変位ベクトル列生成部の一態様である。第2変位ベクトル列生成部は、第1変位ベクトル列のうち、所定の条件(例えば、第1差分の大きさが下位50%となる第1変位ベクトル列)を満たす第1変位ベクトル列に基づいて変位ベクトル列の候補を表す第2変位ベクトル列を複数生成する。変位ベクトル列再生成部105に生成された変位ベクトル列は、第2変位ベクトル列の一態様である。 The displacement vector sequence regeneration unit 105 randomly selects two displacement vector sequences according to a uniform random number from the displacement vector sequences remaining without being discarded. If the two selected displacement vector sequences are the same displacement vector sequence, the displacement vector sequence regeneration unit 105 selects the two displacement vector sequences again. The displacement vector sequence regeneration unit 105 generates two new displacement vectors by rearranging the particles between the two displacement vector sequences. In the displacement vector sequence regenerating unit 105, the sum of the displacement vector strings remaining without being discarded and the newly generated displacement vector string becomes equal to the sum of the displacement vector strings generated by the displacement vector string generating unit 102. To generate a new displacement vector sequence. The displacement vector sequence regeneration unit 105 is an aspect of the second displacement vector sequence generation unit. The second displacement vector string generation unit is based on the first displacement vector string that satisfies a predetermined condition (for example, the first displacement vector string in which the magnitude of the first difference is the lower 50%) among the first displacement vector strings. A plurality of second displacement vector sequences representing candidates for the displacement vector sequence are generated. The displacement vector sequence generated by the displacement vector sequence regeneration unit 105 is one aspect of the second displacement vector sequence.

変位ベクトル更新部106は、所定の確率に基づいて、変位ベクトル列内の変位ベクトル内の粒子を選択する。変位ベクトル更新部106は、選択された粒子の持つ変位ベクトルを乱数に基づいて、更新する。所定の確率は、予測装置100の外部から与えられるパラメータである。 The displacement vector update unit 106 selects particles in the displacement vector in the displacement vector sequence based on a predetermined probability. The displacement vector update unit 106 updates the displacement vector of the selected particle based on a random number. The predetermined probability is a parameter given from the outside of the prediction device 100.

第2予測誤差算出部107は、各変位ベクトル列の予測誤差を算出する。第2予測誤差算出部107は、得られた予測誤差の最小値と、第1予測誤差算出部103によって算出された予測誤差の最小値と、を比較する。第2予測誤差算出部107は、両最小値の差が、所定の閾値以下の場合、予測装置100は、処理を終了する。所定の閾値より大きい場合、変位ベクトル更新部106によって更新された変位ベクトル列を変位ベクトル破棄部104に出力する。第2予測誤差算出部107は、第2差分算出部の一態様である。第2差分算出部は、第2変位ベクトル列から算出される第2予測度数と第1予測度数との第2差分を算出し、第1差分と第2差分とが所定の条件(例えば、第1差分の最小値と第2差分の最小値との誤差が閾値以下であること)を満たす場合、第2変位ベクトル列を時系列データに含まれる度数の変化量を表す変位ベクトル列として決定する。 The second prediction error calculation unit 107 calculates the prediction error of each displacement vector sequence. The second prediction error calculation unit 107 compares the obtained minimum value of the prediction error with the minimum value of the prediction error calculated by the first prediction error calculation unit 103. The second prediction error calculation unit 107 ends the process when the difference between the two minimum values is equal to or less than a predetermined threshold value. If it is larger than a predetermined threshold value, the displacement vector sequence updated by the displacement vector updating unit 106 is output to the displacement vector discarding unit 104. The second prediction error calculation unit 107 is an aspect of the second difference calculation unit. The second difference calculation unit calculates the second difference between the second predicted frequency and the first predicted frequency calculated from the second displacement vector sequence, and the first difference and the second difference are predetermined conditions (for example, the first difference). When the error between the minimum value of 1 difference and the minimum value of the second difference is less than or equal to the threshold value), the second displacement vector sequence is determined as the displacement vector sequence representing the amount of change in the frequency included in the time series data. ..

図2は、実施形態における、座標参照テーブルの生成の流れの例を示すフローチャートである。座標参照テーブル生成部101は、配列の要素を表す変数kに0を設定する(ステップS101)。座標参照テーブル生成部101は、y=0,・・・,Y−1の順に座標参照テーブルの値を決定する(ステップS102)。座標参照テーブル生成部101は、x=0,・・・,X−1の順に座標参照テーブルの値を決定する(ステップS103)。 FIG. 2 is a flowchart showing an example of the flow of generating the coordinate reference table in the embodiment. The coordinate reference table generation unit 101 sets 0 to the variable k representing the elements of the array (step S101). The coordinate reference table generation unit 101 determines the values of the coordinate reference table in the order of y = 0, ..., Y-1 (step S102). The coordinate reference table generation unit 101 determines the values of the coordinate reference table in the order of x = 0, ..., X-1 (step S103).

座標参照テーブル生成部101は、Ψ[k:k+f(x,y,t)−1]にxを設定する(ステップS104)。Ψ[k:k+f(x,y,t)−1]は、Ψの第k要素から第k+f(x,y,t)−1の各要素を表す。座標参照テーブル生成部101は、Ψ[k:k+f(x,y,t)−1]にyを設定する(ステップS105)。Ψ[k:k+f(x,y,t)−1]は、Ψの第k要素から第k+f(x,y,t)−1の各要素を表す。座標参照テーブル生成部101は、kにk+f(x,y,t)を設定する(ステップS106)。全てのxにおいて、座標参照テーブルの値が決定され(ステップS107)、全てのyにおいて座標参照テーブルの値が決定されると(ステップS108)、座標参照テーブルの生成処理は、終了する。 The coordinate reference table generation unit 101 sets x in Ψ x [k: k + f q (x, y, t) -1] (step S104). Ψ x [k: k + f q (x, y, t) -1] represents each element from the kth element of Ψ x to the k + f q (x, y, t) -1. The coordinate reference table generation unit 101 sets y in Ψ y [k: k + f q (x, y, t) -1] (step S105). Ψ y [k: k + f q (x, y, t) -1] represents each element from the kth element of Ψ y to the k + f q (x, y, t) -1. The coordinate reference table generation unit 101 sets k + f q (x, y, t) in k (step S106). When the value of the coordinate reference table is determined in all x (step S107) and the value of the coordinate reference table is determined in all y (step S108), the process of generating the coordinate reference table ends.

図3は、実施形態における、t+1フレームの各メッシュでの度数の推定値の算出の流れの例を示すフローチャートである。第1予測誤差算出部103は、k=0,・・・,K−1の順に、推定値を算出する(ステップS201)。第1予測誤差算出部103は、第tフレームのk番目の粒子の水平変位Vx,t[k]の値が0かつ垂直変位Vy,t[k]の値が0であるか否かを判定する(ステップS202)。水平変位Vx,t[k]の値が0かつ垂直変位Vy,t[k]の値が0である場合(ステップS202:YES)、第1予測誤差算出部103は^f[k],Ψ[k],t+1)にf[k],Ψ[k],t)の値を設定し、ステップS206に遷移する(ステップS203)。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of calculating the estimated value of the frequency in each mesh of the t + 1 frame in the embodiment. The first prediction error calculation unit 103 calculates the estimated value in the order of k = 0, ..., K q -1 (step S201). The first prediction error calculation unit 103 determines whether or not the values of the horizontal displacement V x, t [k] of the k-th particle of the t-frame are 0 and the values of the vertical displacement V y, t [k] are 0. Is determined (step S202). When the values of the horizontal displacement V x, t [k] are 0 and the values of the vertical displacement V y, t [k] are 0 (step S202: YES), the first prediction error calculation unit 103 performs ^ f q (Ψ). The value of f qx [k], Ψ y [k], t) is set in x [k], Ψ y [k], t + 1), and the process proceeds to step S206 (step S203).

水平変位Vx,t[k]の値が0かつ垂直変位Vy,t[k]の値が0でない場合(ステップS202:NO)、第1予測誤差算出部103は^f[k],Ψ[k],t+1)にf[k],Ψ[k],t)−1の値を設定する(ステップS204)。第1予測誤差算出部103は^f[k]+V[k],Ψ[k] +V[k],t+1)にf(Ψ[k]+V[k],Ψ[k] +V[k],t)+1の値を設定する(ステップS205)。第1予測誤差算出部103は、全てのkにおいて度数の推定値が算出されると(ステップS206)、t+1フレームの各メッシュでの度数の推定値の算出を終了する。 When the values of the horizontal displacement V x, t [k] are 0 and the values of the vertical displacement V y, t [k] are not 0 (step S202: NO), the first prediction error calculation unit 103 performs ^ f qx). The value of f qx [k], Ψ y [k], t) -1 is set in [k], Ψ y [k], t + 1) (step S204). The first prediction error calculation unit 103 has ^ f qx [k] + V x [k], Ψ y [k] + V y [k], t + 1) and f (Ψ x [k] + V x [k], Set the value of Ψ y [k] + V y [k], t) + 1 (step S205). When the first prediction error calculation unit 103 calculates the estimated value of the frequency in all k (step S206), the first prediction error calculation unit 103 ends the calculation of the estimated value of the frequency in each mesh of the t + 1 frame.

図4は、実施形態における、変位ベクトル列の生成の処理の流れを示すフローチャートである。予測装置100には予め第tフレームの位置(x,y)における度数f(x,y,t)と第t+1フレームの位置(x,y)における度数f(x,y,t+1)とが与えられる。フレーム間差分算出部121は、数式(4)に基づいてフレーム間差分を算出する(ステップS301)。粒子発生確率算出部122は、変数nに0を設定する(ステップS302)。 FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing for generating a displacement vector sequence in the embodiment. The prediction device 100 is given in advance a frequency f (x, y, t) at the position (x, y) of the t-th frame and a frequency f (x, y, t + 1) at the position (x, y) of the t + 1 frame. Be done. The inter-frame difference calculation unit 121 calculates the inter-frame difference based on the mathematical formula (4) (step S301). The particle generation probability calculation unit 122 sets the variable n to 0 (step S302).

粒子発生確率算出部122は、y=0,・・・,Y−1の順に粒子発生確率の値を決定する(ステップS303)。粒子発生確率算出部122は、x=0,・・・,X−1の順に粒子発生確率の値を決定する(ステップS304)。粒子発生確率算出部122は、数式(11)に基づいて、d(x,y,t)の値を算出する(ステップS305)。粒子発生確率算出部122は、数式(10)に基づいて、正規分布の標準偏差パラメータσの値を算出する(ステップS306)。なお、ハイパーパラメータα及びβは、予め定められる。粒子発生確率算出部122は、数式(9)に基づいて、d(x,y,t)の値を算出する(ステップS307)。粒子発生確率算出部122は、数式(5)に基づいて、変異量粒子発生確率w(x,y)を算出する(ステップS308)。なお、粒子発生確率算出部122は、数式(12)に基づいて、h(i,j)を算出する。 The particle generation probability calculation unit 122 determines the value of the particle generation probability in the order of y = 0, ..., Y-1 (step S303). The particle generation probability calculation unit 122 determines the value of the particle generation probability in the order of x = 0, ..., X-1 (step S304). The particle generation probability calculation unit 122 calculates the value of d (x, y, t) − based on the mathematical formula (11) (step S305). The particle generation probability calculation unit 122 calculates the value of the standard deviation parameter σ of the normal distribution based on the mathematical formula (10) (step S306). The hyperparameters α and β are predetermined. The particle generation probability calculation unit 122 calculates the value of d (x, y, t) + based on the mathematical formula (9) (step S307). The particle generation probability calculation unit 122 calculates the mutation amount particle generation probability w (x, y) based on the mathematical formula (5) (step S308). The particle generation probability calculation unit 122 calculates h (i, j) based on the mathematical formula (12).

累積粒子発生確率算出部123は、数式(13)に基づいて、累積粒子発生確率w(n)を算出する(ステップS309)。累積粒子発生確率算出部123は、変数nをインクリメントする(ステップS310)。粒子発生確率算出部122は、全てのxにおいて、累積粒子発生確率の値が決定され(ステップS311)、粒子発生確率算出部122は、全てのyにおいて累積粒子発生確率の値が決定されると(ステップS312)、変位ベクトル列の生成の処理はステップS313に遷移する。 The cumulative particle generation probability calculation unit 123 calculates the cumulative particle generation probability w (n) based on the mathematical formula (13) (step S309). The cumulative particle generation probability calculation unit 123 increments the variable n (step S310). When the particle generation probability calculation unit 122 determines the cumulative particle generation probability value in all x (step S311), and the particle generation probability calculation unit 122 determines the cumulative particle generation probability value in all y. (Step S312), the process of generating the displacement vector sequence transitions to step S313.

変位ベクトル列決定部125は、k=0,・・・,K−1の順に変位ベクトル列を決定する(ステップS313)。乱数生成部124は、[0,1]を値域とする一様分布に従い、一様乱数ベクトルを生成する。(ステップS314)。乱数生成部124は、一様乱数ベクトルに基づいて、数式(14)を満たす乱数nを生成する(ステップS315)。変位ベクトル列決定部125は、座標参照テーブルに基づいて乱数に対する2次元座標を算出する。変位ベクトル列決定部125は、算出された2次元座標を第k番目の粒子の変位ベクトルに決定する(ステップS316)。変位ベクトル列決定部125は、全てのkにおいて、変位ベクトル列が決定されると(ステップS317)、変位ベクトル列の生成の処理は、終了する。 The displacement vector sequence determination unit 125 determines the displacement vector sequence in the order of k = 0, ..., K q -1 (step S313). The random number generation unit 124 generates a uniform random number vector according to a uniform distribution having [0,1] as a range. (Step S314). The random number generation unit 124 generates a random number n satisfying the mathematical formula (14) based on the uniform random number vector (step S315). The displacement vector sequence determination unit 125 calculates the two-dimensional coordinates for the random numbers based on the coordinate reference table. The displacement vector sequence determination unit 125 determines the calculated two-dimensional coordinates as the displacement vector of the kth particle (step S316). When the displacement vector sequence is determined (step S317) in all k, the displacement vector sequence determination unit 125 ends the process of generating the displacement vector sequence.

図5は、実施形態における、時間方向の相関の推定処理の流れを示すフローチャートである。変位ベクトル列生成部102は、図4に示される処理に基づいて変位ベクトル列を生成する(ステップS401)。第1予測誤差算出部103は、第t+1フレームの度数と第t+1フレームの予測度数との誤差(第t+1フレームの予測誤差)を算出する(ステップS402)。なお、第t+1フレームの予測度数は、図3に示される処理に基づいて、算出される。 FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the correlation estimation process in the time direction in the embodiment. The displacement vector sequence generation unit 102 generates a displacement vector sequence based on the process shown in FIG. 4 (step S401). The first prediction error calculation unit 103 calculates an error between the frequency of the t + 1 frame and the prediction frequency of the t + 1 frame (prediction error of the t + 1 frame) (step S402). The predicted frequency of the t + 1th frame is calculated based on the process shown in FIG.

変位ベクトル破棄部104は、生成された変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす変位ベクトル列を破棄する(ステップS403)。所定の条件は、例えば、ソートされた予測誤差の下位50%としてもよい。変位ベクトル列再生成部105は、破棄されずに残った変位ベクトル列から、新しい変位ベクトルを生成する(ステップS404)。変位ベクトル更新部106は、外部から与えられた確率に基づいて、変位ベクトル内の粒子を選択し、選択された粒子の持つ変位ベクトルを更新する(ステップS405)。第2予測誤差算出部107は、更新された変位ベクトル列の予測誤差を算出する(ステップS406)。 The displacement vector discarding unit 104 discards the displacement vector sequence that satisfies a predetermined condition among the generated displacement vector sequences (step S403). The predetermined condition may be, for example, the lower 50% of the sorted prediction error. The displacement vector sequence regeneration unit 105 generates a new displacement vector from the displacement vector sequence remaining without being discarded (step S404). The displacement vector updating unit 106 selects particles in the displacement vector based on the probability given from the outside, and updates the displacement vector of the selected particles (step S405). The second prediction error calculation unit 107 calculates the prediction error of the updated displacement vector sequence (step S406).

第2予測誤差算出部107は、得られた予測誤差の最小値と第1予測誤差算出部103によって算出された予測誤差の最小値との差が、所定の閾値以下であるか否かを判定する(ステップS407)。所定の閾値以下の場合(ステップS407:YES)、流量の推定処理は、終了する。所定の閾値以下ではない場合(ステップS407:NO)、処理はステップS403に遷移する。 The second prediction error calculation unit 107 determines whether or not the difference between the minimum value of the obtained prediction error and the minimum value of the prediction error calculated by the first prediction error calculation unit 103 is equal to or less than a predetermined threshold value. (Step S407). When it is equal to or less than a predetermined threshold value (step S407: YES), the flow rate estimation process ends. If it is not less than or equal to a predetermined threshold (step S407: NO), the process proceeds to step S403.

以上のように、実施形態の予測装置100は、変位ベクトル列生成部102は、第tフレームと第t+1フレームとのフレーム間差分に基づいて、変位ベクトル列を生成する。予測装置100の第1予測誤差算出部103、変位ベクトル破棄部104、変位ベクトル列再生成部105、変位ベクトル更新部106及び第2予測誤差算出部107は、前回の生成された変位ベクトル列の予測誤差の最小値と、今回生成された変位ベクトル列の予測誤差の最小値との差分が所定の閾値以下となる場合、今回生成された変位ベクトル列を推定された流量として決定する。したがって、実施形態の予測装置100は、度数のみが観測された時系列の空間情報データに対しても、観測されていない情報である時系列データの時間方向の相関を推定可能となる。 As described above, in the prediction device 100 of the embodiment, the displacement vector sequence generation unit 102 generates the displacement vector sequence based on the inter-frame difference between the tth frame and the t + 1th frame. The first prediction error calculation unit 103, the displacement vector discard unit 104, the displacement vector sequence regeneration unit 105, the displacement vector update unit 106, and the second prediction error calculation unit 107 of the prediction device 100 are the displacement vector sequences generated last time. When the difference between the minimum value of the prediction error and the minimum value of the prediction error of the displacement vector string generated this time is equal to or less than a predetermined threshold value, the displacement vector string generated this time is determined as the estimated flow rate. Therefore, the prediction device 100 of the embodiment can estimate the time-series correlation of the time-series data, which is the unobserved information, even with respect to the time-series spatial information data in which only the frequency is observed.

上述した実施形態における予測装置100の各機能をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。 Each function of the prediction device 100 in the above-described embodiment may be realized by a computer. In that case, the program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by the computer system and executed. The term "computer system" as used herein includes hardware such as an OS and peripheral devices. Further, the "computer-readable recording medium" refers to a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, or a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in a computer system. Further, a "computer-readable recording medium" is a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, and dynamically holds the program for a short period of time. It may also include a program that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client in that case. Further, the above program may be for realizing a part of the above-mentioned functions, and may be further realized for realizing the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system. It may be realized by using a programmable logic device such as FPGA (Field Programmable Gate Array).

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes designs and the like within a range that does not deviate from the gist of the present invention.

本発明は、空間情報データを圧縮するために用いられる流量を推定する推定装置に適用可能である。 The present invention is applicable to an estimation device that estimates the flow rate used to compress spatial information data.

100…予測装置, 101…座標参照テーブル生成部, 102…変位ベクトル列生成部, 103…第1予測誤差算出部, 104…変位ベクトル破棄部, 105…変位ベクトル列再生成部, 106…変位ベクトル更新部, 107…第2予測誤差算出部, 121…フレーム間差分算出部, 122…粒子発生確率算出部, 123…累積粒子発生確率算出部, 124…乱数生成部, 125…変位ベクトル列決定部 100 ... Predictor, 101 ... Coordinate reference table generation unit, 102 ... Displacement vector sequence generation unit, 103 ... First prediction error calculation unit, 104 ... Displacement vector discard unit, 105 ... Displacement vector sequence regeneration unit, 106 ... Displacement vector Update unit, 107 ... 2nd prediction error calculation unit, 121 ... Interframe difference calculation unit, 122 ... Particle generation probability calculation unit, 123 ... Cumulative particle generation probability calculation unit, 124 ... Random generation unit, 125 ... Displacement vector sequence determination unit

Claims (8)

過去の時刻における統計値の度数を含む時系列データに基づいて、前記時系列データの未来の時刻における前記度数の変化量の予測を表す変位ベクトル列の決定に用いられる第1変位ベクトル列を複数生成する第1変位ベクトル列生成部と、
前記第1変位ベクトル列毎に、前記第1変位ベクトル列に基づいて算出される第1予測度数と前記度数との第1差分を算出する第1差分算出部と、
前記第1変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第1変位ベクトル列に基づいて前記変位ベクトル列の候補を表す第2変位ベクトル列を複数生成する第2変位ベクトル列生成部と、
前記第2変位ベクトル列から算出される第2予測度数と前記第1予測度数との第2差分を算出し、前記第1差分と前記第2差分とが所定の条件を満たす場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する第2差分算出部と、
を備える、予測装置。
A plurality of first displacement vector sequences used to determine a displacement vector sequence representing a prediction of the amount of change in the frequency at a future time of the time series data based on time series data including the frequency of the statistical value in the past time. The first displacement vector sequence generator to be generated and
For each of the first displacement vector sequences, a first difference calculation unit that calculates a first difference between the first predicted frequency and the frequency calculated based on the first displacement vector sequence, and
A second displacement vector string generation unit that generates a plurality of second displacement vector sequences representing candidates for the displacement vector sequence based on the first displacement vector sequence that satisfies a predetermined condition among the first displacement vector sequences.
The second difference between the second predicted frequency and the first predicted frequency calculated from the second displacement vector sequence is calculated, and when the first difference and the second difference satisfy a predetermined condition, the second difference is obtained. A second difference calculation unit that determines the displacement vector sequence as the displacement vector sequence, and
A predictor.
前記第2変位ベクトル列生成部は、前記第1差分と前記第2差分とが、所定の条件を満たさない場合、前記第2変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第2変位ベクトル列に基づいて、新しい第2変位ベクトル列を生成する請求項1に記載の予測装置。 When the first difference and the second difference do not satisfy a predetermined condition, the second displacement vector sequence generation unit performs the second displacement vector sequence that satisfies the predetermined condition among the second displacement vector sequences. The predictor according to claim 1, wherein a new second displacement vector sequence is generated based on the above. 前記第1変位ベクトル列生成部は、前記時系列データ間の差分に基づいて決定される乱数に対応付けられた位置情報を決定し、前記位置情報に基づいて前記第1変位ベクトル列を生成する請求項1または2に記載の予測装置。 The first displacement vector sequence generation unit determines the position information associated with the random number determined based on the difference between the time series data, and generates the first displacement vector sequence based on the position information. The prediction device according to claim 1 or 2. 前記第1変位ベクトル列生成部は、前記乱数を所定の確率に基づいて生成する請求項3に記載の予測装置。 The prediction device according to claim 3, wherein the first displacement vector sequence generation unit generates the random number based on a predetermined probability. 前記第2差分算出部は、前記第1差分の最小値と前記第2差分の最小値との誤差が閾値以下である場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する請求項1から4のいずれか一項に記載の予測装置。 The second difference calculation unit determines the second displacement vector sequence as the displacement vector sequence when the error between the minimum value of the first difference and the minimum value of the second difference is equal to or less than the threshold value. 4. The prediction device according to any one of 4. 前記第2変位ベクトル列生成部は、前記第1差分の大きさが下位50%となる前記第1変位ベクトル列に基づいて、前記第2変位ベクトル列を複数生成する請求項1から5のいずれか一項に記載の予測装置。 Any of claims 1 to 5, wherein the second displacement vector sequence generation unit generates a plurality of the second displacement vector sequences based on the first displacement vector sequence in which the magnitude of the first difference is the lower 50%. The prediction device according to item 1. 予測装置が、過去の時刻における統計値の度数を含む時系列データに基づいて、前記時系列データの未来の時刻における前記度数の変化量の予測を表す変位ベクトル列の決定に用いられる第1変位ベクトル列を複数生成する第1変位ベクトル列生成ステップと、
予測装置が、前記第1変位ベクトル列毎に、前記第1変位ベクトル列に基づいて算出される第1予測度数と前記度数との第1差分を算出する第1差分算出ステップと、
予測装置が、前記第1変位ベクトル列のうち、所定の条件を満たす前記第1変位ベクトル列に基づいて前記変位ベクトル列の候補を表す第2変位ベクトル列を複数生成する第2変位ベクトル列生成ステップと、
予測装置が、前記第2変位ベクトル列から算出される第2予測度数と前記第1予測度数との第2差分を算出し、前記第1差分と前記第2差分とが所定の条件を満たす場合、前記第2変位ベクトル列を前記変位ベクトル列として決定する第2差分算出ステップと、
を有する、予測方法。
The first displacement used by the predictor to determine a displacement vector sequence that represents a prediction of the amount of change in the frequency of the time series data at a future time based on the time series data including the frequency of the statistical value at the past time. The first displacement vector sequence generation step to generate multiple vector sequences, and
A first difference calculation step in which the prediction device calculates the first difference between the first predicted frequency and the frequency calculated based on the first displacement vector sequence for each first displacement vector sequence.
A second displacement vector string generation in which the prediction device generates a plurality of second displacement vector sequences representing candidates for the displacement vector sequence based on the first displacement vector sequence satisfying a predetermined condition among the first displacement vector sequences. Steps and
When the prediction device calculates the second difference between the second prediction frequency calculated from the second displacement vector sequence and the first prediction frequency, and the first difference and the second difference satisfy a predetermined condition. , The second difference calculation step of determining the second displacement vector sequence as the displacement vector sequence,
Prediction method.
請求項1から6のいずれか一項に記載の予測装置としてコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。 A computer program for operating a computer as the prediction device according to any one of claims 1 to 6.
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