JP6663765B2 - State determination device, program, and integrated circuit - Google Patents
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Description
本発明は、自己組織化マップ(Self−organizing map)を用いて入力データを解析することで、入力データが示す状態(パターン)を判定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for analyzing input data using a self-organizing map to determine a state (pattern) indicated by the input data.
自己組織化マップ(以下、「SOM」という。)は、大脳皮質の視覚野をモデル化したものである。SOMでは、教師なし学習により、入力データを任意の次元へ写像することで、多次元のデータの可視化(例えば、パターン分類)を行うことができる。例えば、SOMでは、高次元の入力データを、例えば、2次元のデータに写像することで、高次元の入力データを、2次元のマップ上に投影することができる。このようにして投影された2次元データ(2次元のマップ)を用いることで、入力データの分類処理(パターン分け処理)を行うことができる。SOMでは、上記のようにして投影された2次元データ(2次元のマップ)を観察することで、入力データの分類状況の把握が、視覚的に容易であるため、SOMは、種々の分野に用いられている。 The self-organizing map (hereinafter, referred to as “SOM”) models the visual cortex of the cerebral cortex. In SOM, multidimensional data can be visualized (for example, pattern classification) by mapping input data to an arbitrary dimension by unsupervised learning. For example, in SOM, high-dimensional input data can be projected onto a two-dimensional map by mapping high-dimensional input data to, for example, two-dimensional data. By using the two-dimensional data (two-dimensional map) thus projected, a classification process (a pattern classification process) of the input data can be performed. In the SOM, by observing the two-dimensional data (two-dimensional map) projected as described above, it is easy to visually grasp the classification state of the input data. Therefore, the SOM is used in various fields. Used.
例えば、特許文献1には、SOMを用いて、波形解析を行う技術が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a technique for performing waveform analysis using SOM.
特許文献1の技術では、SOMを用いて、所定の波形パターンを表す領域が連続領域となるように、波形マップを生成する。特許文献1の技術では、特許文献1の図16に示すように、以下の波形マップ上の画像領域が、それぞれ、(分断された画像領域が存在しない)連続した画像領域となるように、きれいに区分けされた波形マップを生成する。
(1)波形A+を示す画像領域
(2)波形Aを示す画像領域
(3)波形B+を示す画像領域
(4)波形Bを示す画像領域
(5)波形C+を示す画像領域
(6)波形Cを示す画像領域
(7)波形D+を示す画像領域
(8)波形Dを示す画像領域
そして、特許文献1の技術では、上記の波形マップを用いて、波形パターンの分類処理を行うことで、入力される波形データを、適切に分類する(所定の波形パターンと類似すると判定する)ことができる。
In the technique of Patent Literature 1, a waveform map is generated using SOM such that an area representing a predetermined waveform pattern is a continuous area. In the technique of Patent Literature 1, as shown in FIG. 16 of Patent Literature 1, the image areas on the following waveform map are each made to be a continuous image area (without a divided image area) so as to be a clear image area. Generate a segmented waveform map.
(1) Image area showing waveform A + (2) Image area showing waveform A (3) Image area showing waveform B + (4) Image area showing waveform B (5) Image area showing waveform C + (6) Waveform C (7) Image area showing waveform D + (8) Image area showing waveform D In the technique of Patent Document 1, input processing is performed by performing a waveform pattern classification process using the above-described waveform map. The obtained waveform data can be appropriately classified (determined to be similar to a predetermined waveform pattern).
しかしながら、特許文献1の技術では、SOMを用いて、所定の波形パターンを表す領域が連続領域となるように、波形マップを生成する必要があり、不連続な画像領域(例えば、分断された画像領域)を有する波形マップを用いて、分類処理や、パターン判定処理を行うのは、困難である。つまり、従来の技術では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在すると、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことが困難である。 However, in the technique of Patent Literature 1, it is necessary to generate a waveform map using SOM such that an area representing a predetermined waveform pattern is a continuous area, and a discontinuous image area (for example, a divided image area) It is difficult to perform a classification process and a pattern determination process using a waveform map having a region. That is, in the related art, if a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, it is difficult to appropriately perform the pattern classification processing and the pattern determination processing.
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことができる状態判定装置、プログラムおよび集積回路を実現することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a method for appropriately classifying a pattern even if a discontinuous area (for example, a divided area) exists in a map generated by SOM. It is an object of the present invention to realize a state determination device, a program, and an integrated circuit that can perform a determination process.
上記課題を解決するために、第1の発明は、特徴ベクトル取得部と、写像変換部と、マッチング処理部と、状態判定部と、を備える状態判定装置である。 In order to solve the above-described problems, a first invention is a state determination device including a feature vector acquisition unit, a mapping conversion unit, a matching processing unit, and a state determination unit.
特徴ベクトル取得部は、未知の状態の事象を計測して得られる計測データから特徴ベクトルデータを取得する。 The feature vector acquisition unit acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state.
写像変換部は、特徴ベクトルデータを、特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する。 The mapping conversion unit acquires the SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data.
マッチング処理部は、所定の状態を示すテンプレートデータと、写像変換部により取得されたSOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得する。 The matching processing unit acquires matching degree data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data acquired by the mapping conversion unit.
状態判定部は、マッチング処理部により取得された適合度データに基づいて、計測データが示す状態を決定する。 The state determination unit determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit.
この状態判定装置では、マッチング処理部が、所定の状態を示すテンプレートデータと、SOM出力データとの相関度合いを示す適合度データを取得し、状態判定部が、適合度データに基づいて、入力データの状態を判定する。 In this state determination device, the matching processing unit acquires the conformity data indicating the degree of correlation between the template data indicating the predetermined state and the SOM output data, and the state determination unit determines the input data based on the conformity data. Is determined.
つまり、この状態判定装置では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、所定の状態を示すテンプレートと、SOM出力データとの相関度合い(類似度合い)を検出できる。したがって、この状態判定装置では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことができる。 That is, in the state determination device, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the template indicating the predetermined state and the SOM output The degree of correlation (similarity) with data can be detected. Therefore, in the state determination device, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the pattern classification processing and the pattern determination processing are appropriately performed. be able to.
第2の発明は、第1の発明であって、マッチング処理部は、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)を取得する。 In a second aspect based on the first aspect, the matching processing section determines a correlation between each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data. The acquired conformity data D_f (1) to D_f (M) are obtained.
状態判定部は、適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最も相関度が高いことを示す適合度データに対応するテンプレートデータを特定し、特定したテンプレートデータに相当する状態を、計測データが示す状態であると判定する。 The state determination unit specifies template data corresponding to the fitness data indicating the highest correlation among the fitness data D_f (1) to D_f (M), and determines a state corresponding to the identified template data. It is determined that the state is indicated by the measurement data.
これにより、この状態判定装置では、入力データから取得されたSOM出力データと、M個テンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)との相関度合いを、適合度データにより、認識することができる。したがって、この状態判定装置では、入力データが、M個テンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)に対応するM個の状態のどの状態に近いかを適切に判定することができる。 This allows the state determination device to recognize the degree of correlation between the SOM output data acquired from the input data and the M template data Tmpl (1) to Tmpl (M) from the matching degree data. Therefore, this state determination device can appropriately determine which of the M states corresponding to the M template data Tmpl (1) to Tmpl (M) the input data is close to.
つまり、この状態判定装置では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、所定の状態を示すテンプレートと、SOM出力データとの相関度合い(類似度合い)を検出できる。したがって、この状態判定装置では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理(M個の状態へのパターン分類処理)や、パターン判定処理を行うことができる。 That is, in the state determination device, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the template indicating the predetermined state and the SOM output The degree of correlation (similarity) with data can be detected. Therefore, in the state determination device, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the pattern classification processing (the M states) is appropriately performed. Pattern classification processing) and pattern determination processing.
第3の発明は、第2の発明であって、マッチング処理部は、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、SOM出力データとの内積を算出し、算出した内積の値を適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得する。 A third invention is the second invention, wherein the matching processing unit calculates an inner product of each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data. Then, the value of the calculated inner product is acquired as the fitness data D_f (1) to D_f (M).
状態判定部は、適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最大値をとる適合度データに対応するテンプレートデータを特定し、特定したテンプレートデータに相当する状態を、計測データが示す状態であると判定する。 The state determination unit specifies template data corresponding to the maximum degree of fitness data among the fitness data D_f (1) to D_f (M), and the measurement data indicates a state corresponding to the specified template data. It is determined that it is in the state.
これにより、この状態判定装置では、入力データから取得されたSOM出力データと、M個テンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれとの相関度合いを、内積を算出することで取得することができる。 Thus, in this state determination device, the degree of correlation between the SOM output data obtained from the input data and each of the M template data Tmpl (1) to Tmpl (M) is obtained by calculating the inner product. Can be.
第4の発明は、第2の発明であって、マッチング処理部は、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、SOM出力データとのユークリッド距離を算出し、算出したユークリッド距離の値を適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得する。 In a fourth aspect based on the second aspect, the matching processing section determines a Euclidean distance between each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data. The calculated Euclidean distance value is obtained as the conformity data D_f (1) to D_f (M).
状態判定部は、適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最小値をとる適合度データに対応するテンプレートデータを特定し、特定したテンプレートデータに相当する状態を、計測データが示す状態であると判定する。 The state determination unit specifies template data corresponding to the fitness data having the minimum value among the fitness data D_f (1) to D_f (M), and the measurement data indicates a state corresponding to the identified template data. It is determined that it is in the state.
これにより、この状態判定装置では、入力データから取得されたSOM出力データと、M個テンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれとの相関度合いを、ユークリッド距離を算出することで取得することができる。 Thus, in this state determination device, the degree of correlation between the SOM output data obtained from the input data and each of the M template data Tmpl (1) to Tmpl (M) is obtained by calculating the Euclidean distance. be able to.
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータであり、テンプレートデータの各要素データの値の総和は、「1」である。 In a fifth aspect based on any one of the first to fourth aspects, the template data is data composed of two-dimensional elements, and the sum of the values of each element data of the template data is “1”. ".
この状態判定装置では、テンプレートデータの各要素のデータの値の総和が「1」となるように正規化されている。これにより、この状態判定装置では、テンプレートデータと、SOM出力データとの相関度合いを判定する処理において、どのテンプレートを用いる場合であっても、相関度合いを示す値(例えば、内積の値やユークリッド距離の値)のとりうる範囲を一定(共通)にすることができるため、分類判定処理が容易になる。 In this state determination device, the sum of the values of the data of each element of the template data is normalized to be “1”. Thus, in the state determination device, in the process of determining the degree of correlation between the template data and the SOM output data, a value indicating the degree of correlation (for example, the value of the inner product or the Euclidean distance) is used regardless of which template is used. ) Can be constant (common), which facilitates the classification determination process.
第6の発明は、第1から第4のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータである。 A sixth invention is any one of the first to fourth inventions, wherein the template data is data composed of two-dimensional elements.
テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータである。 The template data is data generated based on the N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) where the same state continues.
テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、時刻tのSOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
テンプレートデータは、
The template data is
これにより、この状態判定装置では、同一状態が継続する期間に取得されたSOM出力データの時間軸方向に平均処理して取得したテンプレートを用いて、状態判定処理を実行することができる。 This allows the state determination device to execute the state determination process using the template obtained by averaging the SOM output data acquired during the period in which the same state continues for the time axis direction.
第7の発明は、第1から第5のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータである。 The seventh invention is any of the first to fifth inventions, wherein the template data is data composed of two-dimensional elements.
テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータである。 The template data is data generated based on the N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) where the same state continues.
テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、時刻tのSOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
テンプレートデータは、要素データDij(t)を所定の閾値Th1と比較し、Dij(t)≧Th1である要素データDij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることで、生成されたデータである。
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers), the two-dimensional coordinates (i, j) of the template data (i, j: natural numbers, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) is defined as g ij, and the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is defined as D ij (t).
The template data compares the element data D ij (t) with a predetermined threshold Th1, calculates an average value of the element data D ij (t) that satisfies D ij (t) ≧ Th1, and coordinates the calculated average value with coordinates ( The data is generated by setting the value g ij of the template data of (i, j).
これにより、この状態判定装置では、同一状態が継続する期間に取得されたSOM出力データの時間軸方向に平均処理して取得したテンプレートを用いて、状態判定処理を実行することができる。そして、上記テンプレートデータは、所定の閾値よりも小さいデータを平均処理の対象から除外して生成されたデータであるので、このようなテンプレートデータを用いて処理することで、この状態判定装置では、適切な状態判定処理を実行することができる。 This allows the state determination device to execute the state determination process using the template obtained by averaging the SOM output data acquired during the period in which the same state continues for the time axis direction. Since the template data is data generated by excluding data smaller than a predetermined threshold from the target of the averaging process, by performing processing using such template data, in this state determination device, Appropriate state determination processing can be performed.
第8の発明は、第1から第5のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータである。 The eighth invention is any of the first to fifth inventions, wherein the template data is data composed of two-dimensional elements.
テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータである。 The template data is data generated based on the N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) where the same state continues.
テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、時刻tのSOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
テンプレートデータは、
The template data is
これにより、この状態判定装置では、同一状態が継続する期間に取得されたSOM出力データの時間軸方向に平均処理して取得したテンプレートを用いて、状態判定処理を実行することができる。そして、上記テンプレートデータは、時間軸方向の分散が所定の閾値よりも小さいデータのみを処理対象とした平均処理により取得されたデータであるので、このようなテンプレートデータを用いて処理することで、この状態判定装置では、適切な状態判定処理を実行することができる。 This allows the state determination device to execute the state determination process using the template obtained by averaging the SOM output data acquired during the period in which the same state continues for the time axis direction. Then, since the template data is data obtained by averaging processing only data having a variance in the time axis direction smaller than a predetermined threshold, by processing using such template data, In this state determination device, an appropriate state determination process can be performed.
第9の発明は、第1から第5のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータである。 A ninth invention is the invention according to any one of the first to fifth inventions, wherein the template data is data composed of two-dimensional elements.
テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータである。 The template data is data generated based on the N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) where the same state continues.
テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、時刻tのSOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
テンプレートデータは、
The template data is
これにより、この状態判定装置では、同一状態が継続する期間に取得されたSOM出力データの時間軸方向に平均処理して取得したテンプレートを用いて、状態判定処理を実行することができる。そして、上記テンプレートデータは、時間軸方向の分散が所定の閾値よりも小さいデータであって、かつ、所定の閾値よりも大きな値の要素データのみを処理対象とした平均処理により取得されたデータであるので、このようなテンプレートデータを用いて処理することで、この状態判定装置では、適切な状態判定処理を実行することができる。 This allows the state determination device to execute the state determination process using the template obtained by averaging the SOM output data acquired during the period in which the same state continues for the time axis direction. Then, the template data is data obtained by averaging processing only element data having a variance in the time axis direction smaller than a predetermined threshold value and having a value larger than the predetermined threshold value. Therefore, by performing processing using such template data, this state determination device can execute appropriate state determination processing.
第10の発明は、第1から第5のいずれかの発明であって、テンプレートデータは、2次元の要素から構成されるデータである。 A tenth invention is the invention according to any one of the first to fifth inventions, wherein the template data is data composed of two-dimensional elements.
テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、時刻tのSOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
テンプレートデータは、
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
により取得された座標(i,j)の要素データの標準偏差をσijとすると、
abs(Dij(t)−AveDij)≦n1×σij(n1:正の実数、abs(x)はxの絶対値を取得する関数)を満たす場合、座標(i,j)のSOM出力の値Dij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとし、
abs(Dij(t)−AveDij)≦n1×σijを満たさない場合、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを「0」にすることで、生成されたデータである。
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues. , M × n (m, n: natural numbers), two-dimensional coordinates (i, j) of template data (i, j: natural numbers, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ If the element data of n) is g ij and the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data is
sqrt (x): When the standard deviation of the element data at the coordinates (i, j) obtained by the function for obtaining the square root of x is σ ij ,
When abs (D ij (t) −AveD ij ) ≦ n1 × σ ij (n1: a positive real number, abs (x) is a function for obtaining the absolute value of x), the SOM output of the coordinates (i, j) is satisfied. of an average value of the values D ij (t), and the calculated average value coordinates (i, j) and the value g ij of the template data,
If abs (D ij (t) −AveD ij ) ≦ n1 × σ ij is not satisfied, the data is generated by setting the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) to “0”.
これにより、この状態判定装置では、同一状態が継続する期間に取得されたSOM出力データの時間軸方向に平均処理して取得したテンプレートを用いて、状態判定処理を実行することができる。そして、上記テンプレートデータは、各要素データの値が、平均値から3σ以内であるデータの値を処理対象とした平均処理により取得されたデータであるので、このようなテンプレートデータを用いて処理することで、この状態判定装置では、適切な状態判定処理を実行することができる。 This allows the state determination device to execute the state determination process using the template obtained by averaging the SOM output data acquired during the period in which the same state continues for the time axis direction. Then, the template data is data obtained by averaging processing on data values in which the value of each element data is within 3σ from the average value, and thus processing is performed using such template data. This allows the state determination device to execute an appropriate state determination process.
第11の発明は、状態判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。 An eleventh invention is a program for causing a computer to execute a state determination method.
状態判定方法は、特徴ベクトル取得ステップと、写像変換ステップと、マッチング処理ステップと、状態判定ステップと、を備える。 The state determination method includes a feature vector acquisition step, a mapping conversion step, a matching processing step, and a state determination step.
特徴ベクトル取得ステップは、未知の状態の事象を計測して得られる計測データから特徴ベクトルデータを取得する。 The feature vector obtaining step obtains feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state.
写像変換ステップは、特徴ベクトルデータを、特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する。 The mapping transformation step acquires SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data.
マッチング処理ステップは、所定の状態を示すテンプレートデータと、写像変換ステップにより取得されたSOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得する。 The matching processing step acquires conformity data indicating the degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data acquired in the mapping transformation step.
状態判定ステップは、マッチング処理ステップにより取得された適合度データに基づいて、計測データが示す状態を決定する。 The state determination step determines a state indicated by the measurement data based on the matching degree data acquired in the matching processing step.
これにより、第1の発明と同様の効果を奏する状態判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムを実現することができる。 Accordingly, it is possible to realize a program for causing a computer to execute a state determination method having the same effect as the first invention.
第12の発明は、特徴ベクトル取得部と、写像変換部と、マッチング処理部と、状態判定部と、を備える集積回路である。 A twelfth invention is an integrated circuit including a feature vector acquisition unit, a mapping conversion unit, a matching processing unit, and a state determination unit.
特徴ベクトル取得部は、未知の状態の事象を計測して得られる計測データから特徴ベクトルデータを取得する。 The feature vector acquisition unit acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state.
写像変換部は、特徴ベクトルデータを、特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する。 The mapping conversion unit acquires the SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data.
マッチング処理部は、所定の状態を示すテンプレートデータと、写像変換部により取得されたSOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得する。 The matching processing unit acquires matching degree data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data acquired by the mapping conversion unit.
状態判定部は、マッチング処理部により取得された適合度データに基づいて、計測データが示す状態を決定する。 The state determination unit determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit.
これにより、第1の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。 Thus, an integrated circuit having the same effects as the first invention can be realized.
本発明によれば、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことができる状態判定装置、プログラムおよび集積回路を実現することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in a map generated by SOM, it is possible to appropriately perform pattern classification processing and pattern determination processing. A state determination device, a program, and an integrated circuit that can be realized can be realized.
[第1実施形態]
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described below with reference to the drawings.
<1.1:状態判定装置の構成>
図1は、第1実施形態に係る状態判定装置1000の概略構成図である。
<1.1: Configuration of state determination device>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a state determination device 1000 according to the first embodiment.
図2は、第1実施形態のマッチング処理部8の概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the matching processing unit 8 of the first embodiment.
状態判定装置1000は、図1に示すように、データ入力部1と、特徴ベクトル取得部2と、切替器SEL1と、SOM処理部3と、SOMデータ記憶部4と、テンプレートデータ生成部5と、テンプレートデータ記憶部6と、を備える。 As shown in FIG. 1, the state determination device 1000 includes a data input unit 1, a feature vector acquisition unit 2, a switch SEL1, an SOM processing unit 3, an SOM data storage unit 4, a template data generation unit 5, , A template data storage unit 6.
また、状態判定装置1000は、図1に示すように、写像変換部7と、マッチング処理部8と、状態判定部9とを備える。 Further, the state determination device 1000 includes a mapping conversion unit 7, a matching processing unit 8, and a state determination unit 9, as shown in FIG.
データ入力部1は、例えば、センター(例えば、加速度センサー)から出力される電気信号(センサー出力信号)を入力する。データ入力部1は、入力された電気信号をディジタル信号に変換し、変換した信号を信号D1として、特徴ベクトル取得部2に出力する。 The data input unit 1 receives, for example, an electric signal (sensor output signal) output from a center (for example, an acceleration sensor). The data input unit 1 converts the input electric signal into a digital signal, and outputs the converted signal to the feature vector acquisition unit 2 as a signal D1.
特徴ベクトル取得部2は、データ入力部1から出力される信号D1を入力する。特徴ベクトル取得部2は、例えば、入力された信号D1に対して、周波数変換を行い、特徴ベクトルデータを取得する。そして、特徴ベクトル取得部2は、取得した特徴ベクトルデータを、信号D2(特徴ベクトルデータD2)として、切替器SEL1に出力する。 The feature vector acquisition unit 2 receives the signal D1 output from the data input unit 1. The feature vector acquisition unit 2 performs, for example, frequency conversion on the input signal D1, and acquires feature vector data. Then, the feature vector acquisition unit 2 outputs the acquired feature vector data to the switch SEL1 as a signal D2 (feature vector data D2).
切替器SEL1は、特徴ベクトル取得部2から出力される信号D2を入力する。切替器SEL1は、選択信号sel1に従い、信号D2を、SOM処理部3または写像変換部7に出力する。なお、選択信号sel1は、状態判定装置1000の各機能部を制御する制御部(不図示)により生成される制御信号である。 The switch SEL1 receives the signal D2 output from the feature vector acquisition unit 2. The switch SEL1 outputs the signal D2 to the SOM processing unit 3 or the mapping conversion unit 7 according to the selection signal sel1. Note that the selection signal sel1 is a control signal generated by a control unit (not shown) that controls each functional unit of the state determination device 1000.
SOM処理部3は、切替器SEL1から出力される特徴ベクトルデータD2(信号D2)を入力する。SOM処理部3は、特徴ベクトルデータD2を用いて、SOM処理を実行する。
(1)学習フェーズ(入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数を決定する処理を行うフェーズ)では、SOM処理部3は、特徴ベクトルデータD2を用いて、SOM処理を実行し、入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数を決定する。SOM処理部3は、上記処理が完了し、確定した入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数のデータを、結合係数データwij_fixedとして、写像変換部7に出力する。
(2)テンプレート作成フェーズでは、SOM処理部3は、特徴ベクトルデータD2を用いて、SOM処理を実行し、SOM出力データを、データD_som(t)(現時刻tのSOM出力データD_som(t))として、SOMデータ記憶部4に出力する。
The SOM processing unit 3 inputs the feature vector data D2 (signal D2) output from the switch SEL1. The SOM processing unit 3 performs an SOM process using the feature vector data D2.
(1) In a learning phase (a phase in which a process of determining a coupling coefficient between each node in the input layer and each neuron in the output layer) is performed, the SOM processing unit 3 executes the SOM process using the feature vector data D2. Then, a coupling coefficient between each node in the input layer and each neuron in the output layer is determined. The SOM processing unit 3 outputs the data of the coupling coefficient between each node of the input layer and the determined neuron of the output layer, which has been completed after the above processing, to the mapping conversion unit 7 as coupling coefficient data w ij — fixed.
(2) In the template creation phase, the SOM processing unit 3 executes the SOM processing using the feature vector data D2, and converts the SOM output data into data D_som (t) (SOM output data D_som (t) at the current time t). ) Is output to the SOM data storage unit 4.
SOMデータ記憶部4は、SOM処理部3から出力されるSOM出力データD_som(t)を記憶する。SOMデータ記憶部4は、例えば、RAM(Random Access Memory)により実現される。 The SOM data storage unit 4 stores SOM output data D_som (t) output from the SOM processing unit 3. The SOM data storage unit 4 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory).
テンプレートデータ生成部5は、SOMデータ記憶部4から、複数のSOM出力データD_som、例えば、時刻t〜時刻t+N−1に取得されたN個(N:自然数)のSOM出力データD_som(t)〜D_som(t+N−1)を読み出す。なお、テンプレートデータ生成部5が、SOMデータ記憶部4から読み出した複数のSOMデータを、ベクトルデータvec_D_somと表記する。テンプレートデータ生成部5は、SOMデータ記憶部4から読み出した複数のSOMデータからテンプレートデータを生成し、生成したテンプレートデータをテンプレートデータTmplとして、テンプレートデータ記憶部6に出力する。 The template data generating unit 5 outputs a plurality of SOM output data D_som from the SOM data storage unit 4, for example, N (N: natural number) SOM output data D_som (t) to N obtained from time t to time t + N-1. Read D_som (t + N-1). The plurality of SOM data read from the SOM data storage unit 4 by the template data generation unit 5 is referred to as vector data vec_D_som. The template data generation unit 5 generates template data from the plurality of SOM data read from the SOM data storage unit 4, and outputs the generated template data to the template data storage unit 6 as template data Tmpl.
テンプレートデータ記憶部6は、テンプレートデータ生成部5から出力されるテンプレートデータTmplを記憶する。テンプレートデータ記憶部6は、例えば、RAM(Random Access Memory)により実現される。 The template data storage unit 6 stores the template data Tmpl output from the template data generation unit 5. The template data storage unit 6 is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory).
写像変換部7は、切替器SEL1から出力される特徴ベクトルデータD2(信号D2)を入力する。また、写像変換部7は、SOM処理部3により、確定された、入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数データwij_fixedを入力する。写像変換部7は、特徴ベクトルデータD2(信号D2)に対して、結合係数データwij_fixedを用いて、SOM処理を実行し、SOM出力データD_somを取得する。そして、写像変換部7は、取得したSOM出力データD_somをマッチング処理部8に出力する。 The mapping conversion unit 7 receives the feature vector data D2 (signal D2) output from the switch SEL1. Also, mapping transform unit 7, the SOM processor 3 inputs are determined, and each node of the input layer, the coupling coefficient data w ij _fixed with each neuron in the output layer. The mapping conversion unit 7 performs SOM processing on the feature vector data D2 (signal D2) using the coupling coefficient data w ij — fixed to obtain SOM output data D_som. Then, the mapping conversion unit 7 outputs the obtained SOM output data D_som to the matching processing unit 8.
マッチング処理部8は、写像変換部7から出力されるSOM出力データD_somを入力する。また、マッチング処理部8は、テンプレートデータ記憶部6から、複数のテンプレートデータTmplを読み出す。なお、マッチング処理部8が、テンプレートデータ記憶部6からから読み出した複数のテンプレートデータを、ベクトルデータvec_Tmplと表記する。 The matching processing unit 8 receives the SOM output data D_som output from the mapping conversion unit 7. Further, the matching processing unit 8 reads a plurality of template data Tmpl from the template data storage unit 6. The plurality of template data read from the template data storage unit 6 by the matching processing unit 8 is referred to as vector data vec_Tmpl.
マッチング処理部8は、SOM出力データD_somと、テンプレートデータ記憶部6からから読み出した複数のテンプレートデータとを用いてマッチング処理を実行し、テンプレートデータごとに、適合度データD_fを取得する。そして、マッチング処理部8は、取得したテンプレートデータごとの適合度データD_fを、ベクトルデータvec_D_fとして、状態判定部9に出力する。 The matching processing unit 8 performs a matching process using the SOM output data D_som and a plurality of template data read from the template data storage unit 6, and acquires the conformity data D_f for each template data. Then, the matching processing unit 8 outputs the acquired fitness data D_f for each template data to the state determination unit 9 as vector data vec_D_f.
マッチング処理部8は、図2に示すように、テンプレートデータ取得部81と、M個(M:自然数)の内積算出部である第1内積算出部821〜第M内積算出部82Mと、を備える。 As shown in FIG. 2, the matching processing unit 8 includes a template data acquisition unit 81 and M (M: natural number) inner product calculation units 821 to M which are M (natural numbers) inner product calculation units. , Is provided.
テンプレートデータ取得部81は、テンプレートデータ記憶部6から、複数のテンプレートデータTmpl(M個のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M))を読み出す。そして、テンプレートデータ取得部81は、読み出したM個のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)を、それぞれ、第1内積算出部821〜第M内積算出部82Mに出力する。 The template data acquisition unit 81 reads a plurality of template data Tmpl (M template data Tmpl (1) to Tmpl (M)) from the template data storage unit 6. Then, the template data obtaining unit 81 outputs the read M pieces of template data Tmpl (1) to Tmpl (M) to the first inner product calculating unit 821 to the Mth inner product calculating unit 82M, respectively.
第1内積算出部821は、写像変換部7から出力されるSOM出力データD_somと、テンプレートデータ取得部81から出力されるテンプレートデータTmpl(1)とを入力する。第1内積算出部821は、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(1)とを用いて、内積を算出する処理を実行する。そして、第1内積算出部821は、算出した内積の値を示す信号を、信号D_f(1)として、状態判定部9に出力する。 The first inner product calculation unit 821 receives the SOM output data D_som output from the mapping conversion unit 7 and the template data Tmpl (1) output from the template data acquisition unit 81. The first inner product calculation unit 821 executes a process of calculating an inner product using the SOM output data D_som and the template data Tmpl (1). Then, the first inner product calculation unit 821 outputs a signal indicating the calculated value of the inner product to the state determination unit 9 as a signal D_f (1).
なお、第2内積算出部822〜第M内積算出部82Mについても、同様である。 The same applies to the second inner product calculating unit 822 to the M-th inner product calculating unit 82M.
すなわち、第k内積算出部82kは、写像変換部7から出力されるSOM出力データD_somと、テンプレートデータ取得部81から出力されるテンプレートデータTmpl(k)とを入力する(k:自然数。1≦k≦M)。第k内積算出部82kは、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(k)とを用いて、内積を算出する処理を実行する。そして、第k内積算出部82kは、算出した内積の値を示す信号を、信号D_f(k)として、状態判定部9に出力する。 That is, the k-th inner product calculation unit 82k receives the SOM output data D_som output from the mapping conversion unit 7 and the template data Tmpl (k) output from the template data acquisition unit 81 (k: natural number; 1). ≤ k ≤ M). The k-th inner product calculation unit 82k executes a process of calculating an inner product using the SOM output data D_som and the template data Tmpl (k). Then, the k-th inner product calculation unit 82k outputs a signal indicating the calculated value of the inner product to the state determination unit 9 as a signal D_f (k).
なお、第1内積算出部821〜第M内積算出部82Mから、それぞれ、出力される信号D_f(1)〜D_f(M)を、まとめて、ベクトルデータvec_Tmplと表記する。 The signals D_f (1) to D_f (M) output from the first inner product calculating unit 821 to the M-th inner product calculating unit 82M are collectively referred to as vector data vec_Tmpl.
なお、以下では、説明便宜のために、M=3の場合について、説明する。 In the following, a case where M = 3 will be described for convenience of explanation.
図3は、M=3の場合のマッチング処理部8の概略構成図である。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the matching processing unit 8 when M = 3.
状態判定部9は、マッチング処理部8から出力される適合度データのベクトルデータvec_D_fを入力する。状態判定部9は、入力されたベクトルデータvec_D_fに基づいて、現時刻tの状態を判定し、判定した結果を含むデータを、データDoutとして、外部に出力する。 The state determination unit 9 receives the vector data vec_D_f of the goodness-of-fit data output from the matching processing unit 8. The state determination unit 9 determines the state at the current time t based on the input vector data vec_D_f, and outputs data including the determination result to the outside as data Dout.
<1.2:状態判定装置の動作>
以上のように構成された状態判定装置1000の動作について、以下、説明する。
<1.2: Operation of state determination device>
The operation of the state determination device 1000 configured as described above will be described below.
なお、以下では、人の状態を検知するための加速度センサー(不図示)からの出力が、状態判定装置1000に入力される場合を一例として、説明する。そして、説明便宜のため、人の状態として、(1)Walking状態(歩いている状態)、(2)Running状態(走っている状態)、および、(3)Standing状態(立っている状態)の3つの状態(人の行動の状態)を、状態判定装置1000にて、判別する場合について、以下、説明する。 Hereinafter, an example in which an output from an acceleration sensor (not shown) for detecting the state of a person is input to the state determination device 1000 will be described. For convenience of explanation, the human state includes (1) a walking state (walking state), (2) a running state (running state), and (3) a standing state (standing state). The case where three states (states of human actions) are determined by the state determination device 1000 will be described below.
以下では、状態判定装置1000の動作について、(1)学習フェーズの動作、(2)テンプレート作成フェーズの動作、および、(3)状態判定処理フェーズの動作、に分けて説明する。 Hereinafter, the operation of the state determination device 1000 will be described separately for (1) the operation of the learning phase, (2) the operation of the template creation phase, and (3) the operation of the state determination processing phase.
(1.2.1:学習フェーズの動作)
まず、状態判定装置1000の学習フェーズの動作について、説明する。
(1.2.1: Learning phase operation)
First, the operation of the learning phase of the state determination device 1000 will be described.
人の状態を検知するための加速度センサー(不図示)からの出力が、信号Dinとして、データ入力部1に入力される。なお、加速度センサーは、例えば、人体に装着される。 An output from an acceleration sensor (not shown) for detecting the state of a person is input to the data input unit 1 as a signal Din. The acceleration sensor is mounted on, for example, a human body.
データ入力部1は、信号Dinをサンプリング(A/D変換)して、離散データ(デジタルデータ)として取得する。そして、データ入力部1は、取得した離散データ(デジタルデータ)を、信号D1として、特徴ベクトル取得部2に出力する。 The data input unit 1 samples (A / D converts) the signal Din and obtains it as discrete data (digital data). Then, the data input unit 1 outputs the obtained discrete data (digital data) to the feature vector obtaining unit 2 as a signal D1.
特徴ベクトル取得部2は、データ入力部1により取得された離散データD1(デジタルデータD1)に対して、例えば、Gabor wavelet変換を用いて周波数領域のデータに変換することで、デジタルデータD1の各周波数のスペクトルの強度と位相とを取得する。 The feature vector acquisition unit 2 converts each of the digital data D1 by converting the discrete data D1 (digital data D1) acquired by the data input unit 1 into frequency domain data using, for example, Gabor wavelet transform. Acquire the intensity and phase of the frequency spectrum.
そして、特徴ベクトル取得部2は、例えば、上記処理により取得した周波数スペクトル強度の一部の帯域のデータを、特徴ベクトルデータD2として、取得する。 Then, the feature vector acquisition unit 2 acquires, for example, data of a part of the band of the frequency spectrum intensity acquired by the above processing as the feature vector data D2.
なお、離散データD1(デジタルデータD1)から、周波数領域のデータを取得するために用いる変換は、Gabor wavelet変換に限定されることはなく、例えば、離散フーリエ変換、高速フーリエ変換、ウェーブレット変換等を用いてもよい。 Note that the transform used to acquire frequency domain data from the discrete data D1 (digital data D1) is not limited to the Gabor wavelet transform. For example, a discrete Fourier transform, a fast Fourier transform, a wavelet transform, etc. May be used.
図4は、データ入力部1により取得されたデジタルデータD1(時系列のデータD1)(上図)と、当該デジタルデータD1を周波数変換して取得された周波数領域のデータD2(下図)とを示す図である。 FIG. 4 shows digital data D1 (time-series data D1) acquired by the data input unit 1 (upper figure) and frequency domain data D2 (lower figure) acquired by frequency-converting the digital data D1. FIG.
図4の場合、特徴ベクトル取得部2は、周波数領域のデータD2として、8次元のデータ(パラメータ8個からなるベクトルデータ(0〜5Hzの範囲に含まれる8つの周波数成分のデータ))として、取得している。 In the case of FIG. 4, the feature vector acquisition unit 2 uses frequency domain data D2 as eight-dimensional data (vector data including eight parameters (data of eight frequency components included in a range of 0 to 5 Hz)). Have acquired.
なお、以下では、説明便宜のため、特徴ベクトル取得部2は、8次元のデータ(パラメータ8個からなるベクトルデータ(0〜5Hzの範囲に含まれる8つの周波数成分のデータ))を、データD2として取得するものとして、説明する。 In the following, for convenience of explanation, the feature vector acquisition unit 2 converts the eight-dimensional data (vector data including eight parameters (data of eight frequency components included in a range of 0 to 5 Hz)) into data D2. It will be described as what is acquired as.
上記のようにして、特徴ベクトル取得部2により取得された特徴ベクトルデータD2は、特徴ベクトル取得部2から切替器SEL1に出力される。 As described above, the feature vector data D2 acquired by the feature vector acquiring unit 2 is output from the feature vector acquiring unit 2 to the switch SEL1.
状態判定装置1000の各機能部を制御する制御部(不図示)は、切替器SEL1の端子0を選択するための選択信号sel1を生成し、生成した選択信号sel1を切替器SEL1に出力する。 A control unit (not shown) that controls each functional unit of the state determination device 1000 generates a selection signal sel1 for selecting the terminal 0 of the switch SEL1, and outputs the generated selection signal sel1 to the switch SEL1.
切替器SEL1は、選択信号sel1に従い、信号D2を、SOM処理部3に出力する。 The switch SEL1 outputs a signal D2 to the SOM processing unit 3 according to the selection signal sel1.
SOM処理部3は、切替器SEL1から出力される特徴ベクトルデータD2(信号D2)を用いて、SOM処理を実行し、入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数を決定する。この処理について、図5を参照しながら、説明する。 The SOM processing unit 3 performs SOM processing using the feature vector data D2 (signal D2) output from the switch SEL1, and determines a coupling coefficient between each node of the input layer and each neuron of the output layer. . This processing will be described with reference to FIG.
図5は、SOM処理を説明するための図であり、SOMの構造を模式的に示す図である。なお、図5に示すように、出力層のニューロンが配置される平面を規定するためのi軸、j軸を設定する。 FIG. 5 is a diagram for explaining the SOM process, and is a diagram schematically illustrating the structure of the SOM. As shown in FIG. 5, an i-axis and a j-axis for defining a plane on which the neurons of the output layer are arranged are set.
入力データがn次元実数ベクトルvec_x=(x1,x2,・・・,xn)で与えられ、2次元SOMがm1×m2(=M1)個の格子点上に配置されたニューロンを持つとする。つまり、図5に示すように、入力層が、n個のノードを有しており、出力層が、m1×m2(=M1)個の格子点上に配置されたニューロンを有している。 Input data is given by an n-dimensional real vector vec_x = (x 1 , x 2 ,..., X n ), and a two-dimensional SOM has neurons arranged on m1 × m2 (= M1) grid points. And That is, as shown in FIG. 5, the input layer has n nodes, and the output layer has neurons arranged on m1 × m2 (= M1) grid points.
入力データvec_xを入力するための入力層の各ノード(n個の入力ノードのそれぞれ)は、全てのニューロン(全ての出力ノード)に結合している。出力層の2次元格子配列上の(i,j)に位置するニューロンui,jは、その入力データvec_xの各要素に荷重を付加して結合するための可変の結合荷重ベクトルvec_wij=(wij_1,wij_2,・・・,wij_n)を有している。この結合荷重ベクトルvec_wijを参照ベクトルと呼ぶ。 Each node (each of n input nodes) of the input layer for inputting the input data vec_x is connected to all neurons (all output nodes). The neuron ui , j located at (i, j) on the two-dimensional lattice array of the output layer has a variable connection weight vector vec_w ij = () for adding a weight to each element of the input data vec_x and connecting the elements. w ij — 1 , w ij — 2 ,..., w ij — n ). The coupling weight vector Vec_w ij is referred to as a reference vector.
なお、wij_kは、座標(i,j)の出力ノードと、k番目の入力ノードとの結合荷重である。 Note that w ij — k is a connection weight between the output node at the coordinates (i, j) and the k-th input node.
SOM処理部3は、以下の≪ステップ1≫、≪ステップ2≫の処理により、SOM処理を実行する。 The SOM processing unit 3 executes the SOM processing by the following {Step 1} and {Step 2} processing.
≪ステップ1:初期化≫
SOM処理部3は、入力データベクトル数をn、繰返し数をT(>=n)とすると、時刻t=0において、vec_w11,vec_w12,・・・,vec_wmmの初期値をランダムに設定する(乱数を用いて設定する)。
{Step 1: Initialization}
Assuming that the number of input data vectors is n and the number of repetitions is T (> = n), the SOM processing unit 3 randomly sets initial values of vec_w 11 , vec_w 12 ,..., Vec_w mm at time t = 0. (Set using random numbers).
≪ステップ2:学習≫
SOM処理部3は、時刻tにおいて、次の操作を行う。
(2A):
SOM処理部3は、時刻tの入力データvec_x(t)と、時刻t−1の各参照ベクトルvec_wij(t−1)との間のユークリッド距離dis(vec_x(t),vec_wij(t−1))を求める。なお、dis(vec1,vec2)は、ベクトルvec1とベクトルvec2とのユークリッド距離を求める関数である。
(2B):
SOM処理部3は、ユークリッド距離が最小であるニューロンuIJを特定し、特定したニューロンを勝ちニューロンuIJとする。ニューロンuIJは、座標(I,J)のニューロンである。
≪Step 2: Learning≫
At time t, the SOM processing unit 3 performs the following operation.
(2A):
SOM processor 3, an input data Vec_x of time t (t), the Euclidean distance dis between each reference vector Vec_w ij at time t-1 (t-1) (vec_x (t), vec_w ij (t- 1)) is determined. Note that dis (vec1, vec2) is a function for calculating the Euclidean distance between the vector vec1 and the vector vec2.
(2B):
The SOM processing unit 3 specifies the neuron u IJ having the minimum Euclidean distance, and sets the specified neuron as the winning neuron u IJ . Neuron u IJ is a neuron at coordinates (I, J).
なお、SOM処理部3は、時刻tの入力データvec_x(t)と、時刻t−1の各参照ベクトルvec_wij(t−1)と内積の値が最大であるニューロンuIJを特定し、特定したニューロンを勝ちニューロンuIJとしてもよい。
(2C):
SOM処理部3は、時刻tの参照ベクトルvec_wij(t)を、次式により学習(取得)する。
vec_wij(t)=vec_wij(t−1)+h((i,j),(I,J),t)×(vec_x(t)−vec_wij(t−1))
ここで、hは近傍関数と呼ばれる関数であり、次の性質を持つ関数である。
(1)関数hは、tに関する単調減少関数であり、tが無限大で「0」に収束する。
(2)関数hは、格子点(i,j)と格子点(I,J)とのユークリッド距離dis(vec_uij,vec_uIJ)に関して、単調減少関数である。また、関数hの単調減少の程度は、tが増加するほど大きくなる。なお、vec_uijは、所定の点(例えば、原点)からニューロンuijの位置までのベクトルであり、vec_uIJは、所定の点(例えば、原点)からニューロンuIJの位置までのベクトルである。
The SOM processing unit 3 specifies the input data vec_x (t) at time t, and the reference vector vec_w ij (t-1) at time t−1, and specifies the neuron u IJ whose inner product has the maximum value. The resulting neuron may be the winning neuron u IJ .
(2C):
SOM processor 3, the reference vector Vec_w ij at time t (t), is learned by the following equation (acquisition).
vec_w ij (t) = vec_w ij (t-1) + h ((i, j), (I, J), t) × (vec_x (t) -vec_w ij (t-1))
Here, h is a function called a neighborhood function, and is a function having the following properties.
(1) The function h is a monotonically decreasing function related to t, and converges to “0” when t is infinite.
(2) The function h is a monotonically decreasing function with respect to the Euclidean distance dis (vec_u ij , vec_u IJ ) between the grid point (i, j) and the grid point (I, J). Further, the degree of the monotone decrease of the function h increases as the value of t increases. Note that vec_u ij is a vector from a predetermined point (for example, the origin) to the position of the neuron u ij , and vec_u IJ is a vector from a predetermined point (for example, the origin) to the position of the neuron u IJ .
さらに、時刻t+1においても、SOM処理部3は、上記と同様の処理を実行する。 Further, at time t + 1, the SOM processing unit 3 executes the same processing as described above.
なお、時刻t+1は、時刻tの次に、特徴ベクトル取得部2により、データD2が取得され、取得された当該データD2がSOM処理部3に入力された時刻を示す。 The time t + 1 indicates a time at which the data D2 is acquired by the feature vector acquiring unit 2 after the time t, and the acquired data D2 is input to the SOM processing unit 3.
SOM処理部3は、時刻t=Tとなるまで、上記処理を繰り返し実行する。 The SOM processing unit 3 repeatedly executes the above processing until time t = T.
SOM処理部3は、上記のSOM処理を実行し、上記のSOM処理が完了したときの参照ベクトルvec_wijを、確定した参照ベクトルvec_wij_fixedとして取得する。そして、SOM処理部3は、確定した参照ベクトルvec_wij_fixedを、写像変換部7に出力する。 The SOM processing unit 3 executes the above-described SOM processing, and acquires the reference vector vec_w ij when the above-described SOM processing is completed, as the determined reference vector vec_w ij _fixed. Then, SOM processor 3, the determined reference vector vec_w ij _fixed, and outputs the mapper 7.
なお、以下では、説明便宜のため、入力データvec_x、すなわち、データD2が、8つの周波数成分データからなり、かつ、2次元SOMが32×32個の格子点上に配置されたニューロンを持つと場合を、一例として、説明する。 In the following, for convenience of explanation, it is assumed that the input data vec_x, that is, the data D2 is composed of eight frequency component data, and the two-dimensional SOM has neurons arranged on 32 × 32 grid points. The case will be described as an example.
(1.2.2:テンプレート作成フェーズの動作)
次に、状態判定装置1000のテンプレート作成フェーズの動作について、説明する。
(1.2.2: Operation of template creation phase)
Next, the operation of the state determination device 1000 in the template creation phase will be described.
テンプレート作成フェーズでは、状態判定装置1000は、(1)Walking状態(歩いている状態)のテンプレートデータ、(2)Running状態(走っている状態)のテンプレートデータ、および、(3)Standing状態(立っている状態)のテンプレートデータを作成する。 In the template creation phase, the state determination device 1000 includes (1) template data in a walking state (walking state), (2) template data in a running state (running state), and (3) a standing state (standing). Is created).
まず、Walking状態(歩いている状態)のテンプレートデータを作成する場合について、説明する。 First, a case where template data in a walking state (walking state) is created will be described.
この場合、人がWalking状態(歩いている状態)を継続しているときの加速度センサー(不図示)からの出力を、信号Dinとして、データ入力部1に入力する。 In this case, an output from an acceleration sensor (not shown) when the person continues in the walking state (walking state) is input to the data input unit 1 as a signal Din.
データ入力部1は、信号Dinをサンプリング(A/D変換)して、離散データ(デジタルデータ)として取得する。そして、データ入力部1は、取得した離散データ(デジタルデータ)を、信号D1として、特徴ベクトル取得部2に出力する。 The data input unit 1 samples (A / D converts) the signal Din and obtains it as discrete data (digital data). Then, the data input unit 1 outputs the obtained discrete data (digital data) to the feature vector obtaining unit 2 as a signal D1.
特徴ベクトル取得部2は、データ入力部1により取得された離散データD1(デジタルデータD1)に対して、例えば、Gabor wavelet変換を用いて周波数領域のデータに変換することで、デジタルデータD1の各周波数のスペクトルの強度と位相とを取得する。 The feature vector acquisition unit 2 converts each of the digital data D1 by converting the discrete data D1 (digital data D1) acquired by the data input unit 1 into frequency domain data using, for example, Gabor wavelet transform. Acquire the intensity and phase of the frequency spectrum.
そして、特徴ベクトル取得部2は、例えば、上記処理により取得した周波数スペクトル強度の一部の帯域のデータを、特徴ベクトルデータD2として、取得する。 Then, the feature vector acquisition unit 2 acquires, for example, data of a part of the band of the frequency spectrum intensity acquired by the above processing as the feature vector data D2.
特徴ベクトル取得部2により取得された特徴ベクトルデータD2は、特徴ベクトル取得部2から切替器SEL1に出力される。 The feature vector data D2 acquired by the feature vector acquisition unit 2 is output from the feature vector acquisition unit 2 to the switch SEL1.
状態判定装置1000の各機能部を制御する制御部(不図示)は、切替器SEL1の端子0を選択するための選択信号sel1を生成し、生成した選択信号sel1を切替器SEL1に出力する。 A control unit (not shown) that controls each functional unit of the state determination device 1000 generates a selection signal sel1 for selecting the terminal 0 of the switch SEL1, and outputs the generated selection signal sel1 to the switch SEL1.
切替器SEL1は、選択信号sel1に従い、信号D2を、SOM処理部3に出力する。 The switch SEL1 outputs a signal D2 to the SOM processing unit 3 according to the selection signal sel1.
SOM処理部3は、切替器SEL1から出力される特徴ベクトルデータD2(信号D2)を用いて、SOM処理を実行する。なお、このとき、SOM処理に用いる結合荷重ベクトル(参照ベクトル)vec_wijは、上記の学習フェーズで確定させた結合荷重ベクトル(参照ベクトル)vec_wij_fixedである。
SOM処理部3は、特徴ベクトルデータD2(信号D2)に対して、結合荷重ベクトル(参照ベクトル)vec_wij_fixedにより、SOM処理を実行し、現時刻tのSOMデータD_som(t)を取得する。そして、SOM処理部3は、取得した現時刻tのSOMデータD_som(t)をSOMデータ記憶部4に出力する。
The SOM processing unit 3 performs SOM processing using the feature vector data D2 (signal D2) output from the switch SEL1. At this time, coupling weight vector (reference vector) vec_w ij used in SOM process is a coupling weight vector (reference vector) vec_w ij _fixed which was determined in the above learning phase.
SOM processor 3, the feature vector data D2 (signal D2), the connection weight vector (reference vector) vec_w ij _fixed, executes the SOM process, acquires the SOM data D_som (t) of the current time t. Then, the SOM processing unit 3 outputs the acquired SOM data D_som (t) at the current time t to the SOM data storage unit 4.
SOMデータ記憶部4は、SOM処理部3から出力されるSOM出力データD_som(t)を記憶する。 The SOM data storage unit 4 stores SOM output data D_som (t) output from the SOM processing unit 3.
時刻t=1からt=Nの期間、人がWalking状態(歩いている状態)を継続させ、状態判定装置1000において、上記処理を実行する。そして、SOM処理部3は、時刻t=1からt=Nの期間中に取得したN個のSOM出力データD_som(t)をSOMデータ記憶部4に記憶する。 During the period from time t = 1 to t = N, the person is kept in the walking state (walking state), and the state determination device 1000 executes the above processing. Then, the SOM processing unit 3 stores the N pieces of SOM output data D_som (t) acquired during the period from time t = 1 to t = N in the SOM data storage unit 4.
テンプレートデータ生成部5は、SOMデータ記憶部4から、時刻t=1からt=Nの期間(人がWalking状態(歩いている状態)を継続していた期間)に取得されたN個(N:自然数)のSOM出力データD_som(1)〜D_som(N)を読み出す。そして、テンプレートデータ生成部5は、SOM出力データD_som(1)〜D_som(N)を用いて、2次元SOM上の同じ座標位置の出力値(同一の出力ノードの出力値)の平均値を算出する。そして、算出した平均値を各ノード(SOMの出力ノードに対応するノード)の値とすることで、Walking状態(歩いている状態)のテンプレートデータを取得する。 The template data generating unit 5 obtains N (N) acquired from the SOM data storage unit 4 during a period from time t = 1 to t = N (a period during which a person continues the walking state (walking state)). : Natural number) of SOM output data D_som (1) to D_som (N). Then, the template data generating unit 5 calculates the average value of the output values of the same coordinate position on the two-dimensional SOM (the output values of the same output node) using the SOM output data D_som (1) to D_som (N). I do. Then, template data in a walking state (walking state) is acquired by using the calculated average value as a value of each node (a node corresponding to an output node of the SOM).
つまり、時刻tのときの特徴ベクトルデータvec_x(t)を、
vec_x(t)=(x1(t),x2(t),・・・,xN1(t))
N1=8
とし、学習フェーズを完了し、確定された結合荷重ベクトルf_vec_wijを、
f_vec_wij=(wij_1,wij_2,・・・,wij_N1)
N1=8
とし、時刻tの2次元SOM上の(i,j)の位置にあるニューロン(出力ノード)の出力値をDij(t)とすると、
である。
That is, the feature vector data vec_x (t) at the time t is
vec_x (t) = (x 1 (t), x 2 (t),..., x N1 (t))
N1 = 8
And complete the learning phase, and determine the determined connection weight vector f_vec_w ij
f_vec_w ij = (w ij_1, w ij_2, ···, w ij_N1)
N1 = 8
And the output value of the neuron (output node) at the position (i, j) on the two-dimensional SOM at time t is D ij (t),
It is.
なお、wij_kは、座標(i,j)の出力ノードと、k番目の入力ノードとの結合荷重である。 Note that w ij — k is a connection weight between the output node at the coordinates (i, j) and the k-th input node.
テンプレートデータ生成部5は、下記数式に相当する処理により、2次元SOM上の(i,j)の位置にあるニューロン(出力ノード)に対応するノードのテンプレートデータの値gijを取得する。
図6は、テンプレートデータの一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the template data.
図6の左図は、時刻t=1からt=Nの期間(人がWalking状態(歩いている状態)を継続していた期間)に取得されたN個(N:自然数)のSOM出力データD_som(1)〜D_som(N)から、上記処理により取得したテンプレートデータTmpl(1)(32×32のデータからなる2次元データ)である。図6の左図のテンプレートデータTmpl(1)の座標(i,j)の位置の値(画素値)は、上記により算出された値gijである。 The left diagram of FIG. 6 shows N (N: natural number) SOM output data obtained during a period from time t = 1 to t = N (a period during which a person continues a walking state (walking state)). This is template data Tmpl (1) (two-dimensional data composed of 32 × 32 data) acquired from D_som (1) to D_som (N) by the above processing. The value (pixel value) at the position of the coordinates (i, j) of the template data Tmpl (1) in the left diagram of FIG. 6 is the value g ij calculated as described above.
なお、図6に示したテンプレートデータにおいて、値gijは、0から1の値をとるように正規化されている(0≦gij≦1)。そして、図6に示したテンプレートデータは、gij=0の画素を階調値「0」(画素値「0」(W0%に相当する画素値))の画素とし、gij=1の画素を階調値「1」(画素値「1」(W100%に相当する画素値))の画素とする画像データとして示している。 In the template data shown in FIG. 6, the value g ij is normalized to take a value from 0 to 1 (0 ≦ g ij ≦ 1). In the template data shown in FIG. 6, the pixel of g ij = 0 is a pixel of a gradation value “0” (pixel value “0” (pixel value corresponding to W0%)), and the pixel of g ij = 1 Is shown as image data having pixels having a gradation value of “1” (pixel value “1” (pixel value corresponding to W100%)).
上記のようにして、テンプレートデータ生成部5により、取得されたWalking状態(歩いている状態)のテンプレートデータTmpl(1)は、テンプレートデータ記憶部6に記憶される。 As described above, the template data Tmpl (1) in the walking state (walking state) acquired by the template data generation unit 5 is stored in the template data storage unit 6.
Running状態(走っている状態)のテンプレートデータ(このテンプレートデータを、テンプレートデータTmpl(2)とする。)の作成処理も、上記と同様に行われる。 The process of creating the template data in the Running state (running state) (this template data is referred to as template data Tmpl (2)) is also performed in the same manner as described above.
つまり、時刻t=1からt=Nの期間において、人がRun状態(走っている状態)を継続し、人がRunning状態(走っている状態)を継続しているときの加速度センサー(不図示)からの出力を、信号Dinとして、データ入力部1に入力する。そして、状態判定装置1000では、上記と同様の処理を実行することで、Running状態(走っている状態)のテンプレートデータTmpl(2)を取得する。そして、取得されたRunning状態(走っている状態)のテンプレートデータTmpl(2)は、テンプレートデータ記憶部6に記憶される。 That is, during the period from time t = 1 to t = N, the acceleration sensor (not shown) when the person continues the Run state (running state) and the person continues the Running state (running state) ) Is input to the data input unit 1 as a signal Din. Then, the state determination device 1000 acquires the template data Tmpl (2) in the Running state (running state) by executing the same processing as described above. Then, the acquired template data Tmpl (2) in the Running state (running state) is stored in the template data storage unit 6.
なお、図6の中央図は、時刻t=1からt=Nの期間(人がRunning状態(走っている状態)を継続していた期間)に取得されたN個(N:自然数)のSOM出力データD_som(1)〜D_som(N)から、上記処理により取得したテンプレートデータTmpl(2)(32×32のデータからなる2次元データ)である。 The center diagram in FIG. 6 shows N (N: natural number) SOMs acquired during a period from time t = 1 to t = N (a period in which a person continues the running state (running state)). This is template data Tmpl (2) (two-dimensional data composed of 32 × 32 data) acquired from the output data D_som (1) to D_som (N) by the above processing.
また、Standing状態(立っている状態)のテンプレートデータ(このテンプレートデータを、テンプレートデータTmpl(3)とする。)の作成処理も、上記と同様に行われる。 The process of creating the template data in the standing state (standing state) (this template data is referred to as template data Tmpl (3)) is also performed in the same manner as described above.
つまり、時刻t=1からt=Nの期間において、人がStanding状態(立っている状態)を継続し、人がStandingg状態(立っている状態)を継続しているときの加速度センサー(不図示)からの出力を、信号Dinとして、データ入力部1に入力する。そして、状態判定装置1000では、上記と同様の処理を実行することで、Standing状態(立っている状態)のテンプレートデータTmpl(3)を取得する。そして、取得されたStanding状態(立っている状態)のテンプレートデータTmpl(3)は、テンプレートデータ記憶部6に記憶される。 That is, during the period from time t = 1 to t = N, the acceleration sensor (not shown) when the person continues in the Standing state (standing state) and the person continues in the Standingg state (standing state) ) Is input to the data input unit 1 as a signal Din. Then, the state determination apparatus 1000 executes the same processing as described above to acquire template data Tmpl (3) in the standing state (standing state). Then, the acquired template data Tmpl (3) in the standing state (standing state) is stored in the template data storage unit 6.
なお、図6の右図は、時刻t=1からt=Nの期間(人がStanding状態(立っている状態)を継続していた期間)に取得されたN個(N:自然数)のSOM出力データD_som(1)〜D_som(N)から、上記処理により取得したテンプレートデータTmpl(3)(32×32のデータからなる2次元データ)である。 The right diagram in FIG. 6 shows N (N: natural number) SOMs acquired during a period from time t = 1 to t = N (a period during which the person continues the standing state (standing state)). This is template data Tmpl (3) (two-dimensional data composed of 32 × 32 data) acquired from the output data D_som (1) to D_som (N) by the above processing.
なお、上記では、テンプレートデータ生成部5は、SOM出力データD_som(1)〜D_som(N)を用いて、2次元SOM上の同じ座標位置の出力値(同一の出力ノードの出力値)の平均値を算出することでテンプレートデータを作成する場合について説明した。しかしながら、この方法に限定されることはなく、例えば、テンプレートデータ生成部5は、以下の処理(「処理1」〜「処理4」)により、テンプレートデータを作成するようにしてもよい。
(1)処理1(出力値の閾値処理)
テンプレートデータ生成部5は、SOM出力データD_som(1)〜D_som(N)を用いて、2次元SOM上の同じ座標位置の出力値(同一の出力ノードの出力値)Dij(t)を所定の閾値Th1と比較し、Dij(t)≧Th1である出力値Dij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとする。
In the above description, the template data generation unit 5 uses the SOM output data D_som (1) to D_som (N) to average the output values of the same coordinate position on the two-dimensional SOM (the output values of the same output node). The case where template data is created by calculating a value has been described. However, the present invention is not limited to this method. For example, the template data generating unit 5 may create the template data by the following processes (“Process 1” to “Process 4”).
(1) Processing 1 (Threshold processing of output value)
Using the SOM output data D_som (1) to D_som (N), the template data generation unit 5 determines an output value (output value of the same output node) D ij (t) at the same coordinate position on the two-dimensional SOM. , The average value of the output values D ij (t) satisfying D ij (t) ≧ Th 1 is calculated, and the calculated average value is used as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j). .
この処理について、図7のフローチャートを用いて説明する。 This processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS1において、テンプレートデータ生成部5は、時刻を表す変数t、カウンタ値Cnt、および、合計値Sumを、それぞれ、「0」に設定する。 In step S1, the template data generation unit 5 sets a variable t representing a time, a counter value Cnt, and a total value Sum to “0”, respectively.
ステップS2において、テンプレートデータ生成部5は、時刻を表す変数を、1だけインクリメントする。 In step S2, the template data generation unit 5 increments the variable representing the time by one.
そして、テンプレートデータ生成部5は、2次元SOM上の同じ座標位置の出力値(同一の出力ノードの出力値)Dij(t)を所定の閾値Th1と比較し、Dij(t)≧Th1である場合(ステップS3で「Yes」の場合)、合計値Sumに、出力値Dij(t)を加算し(ステップS4)、さらに、カウンタ値Cntを1だけインクリメントする(ステップS5)。 Then, the template data generation unit 5 compares the output value (the output value of the same output node) D ij (t) at the same coordinate position on the two-dimensional SOM with a predetermined threshold Th1, and D ij (t) ≧ Th1 (In the case of “Yes” in step S3), the output value D ij (t) is added to the total value Sum (step S4), and the counter value Cnt is incremented by 1 (step S5).
一方、Dij(t)≧Th1ではない場合(ステップS3で「No」の場合)、テンプレートデータ生成部5は、処理を、ステップS6に進める。 On the other hand, if D ij (t) ≧ Th1 is not satisfied (“No” in step S3), the template data generating unit 5 advances the processing to step S6.
ステップS6において、t≧Nではない場合、テンプレートデータ生成部5は、処理をステップS2に戻し、t≧Nである場合、テンプレートデータ生成部5は、最終カウント値N1に、カウント値Cntを代入し(ステップS7)、さらに、
gij=Sum/N1
により、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを取得する(ステップS8)。
In step S6, if t ≧ N is not satisfied, the template data generating unit 5 returns the process to step S2, and if t ≧ N, the template data generating unit 5 substitutes the count value Cnt for the final count value N1. (Step S7), and
g ij = Sum / N1
Then, the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) is obtained (step S8).
このように処理することで、SOMの出力値が所定の閾値よりも小さい値を除いた平均値を、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることができるため、より適切なテンプレートデータを作成することができる。
(2)処理2(出力値の分散値の閾値処理)
テンプレートデータ生成部5は、SOM出力データD_som(1)〜D_som(N)を用いて、2次元SOM上の同じ座標位置の出力値(同一の出力ノードの出力値)Dij(t)の分散値vijを、以下の数式に相当する処理により、算出する。
(2) Processing 2 (threshold processing of variance value of output value)
The template data generation unit 5 uses the SOM output data D_som (1) to D_som (N) to distribute the output value (output value of the same output node) D ij (t) at the same coordinate position on the two-dimensional SOM. The value v ij is calculated by a process corresponding to the following equation.
なお、テンプレートデータ生成部5は、vij≦Th2を満たさない場合、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを「0」にする。 When v ij ≦ Th2 is not satisfied, the template data generation unit 5 sets the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) to “0”.
このように処理することで、SOMの出力値Dij(t)の時間方向の分散が小さい値のみを用いて算出した平均値を、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることができるため、より適切なテンプレートデータを作成することができる。つまり、上記のように処理することで、時間方向にばらつきの少ないSOMの出力値Dij(t)の平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることができるため、より適切なテンプレートデータを作成することができる。
(3)処理3(処理1と処理2の組み合わせ処理)
テンプレートデータ生成部5は、上記処理1と上記処理2とを組み合わせた処理により、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを取得するようにしてもよい。
By performing such processing, the average value calculated using only the value of the variance in the time direction of the SOM output value D ij (t) that is small is set as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j). Therefore, more appropriate template data can be created. That is, by performing the processing as described above, the average value of the output values D ij (t) of the SOM having little variation in the time direction can be used as the value g ij of the template data of the coordinates (i, j). More appropriate template data can be created.
(3) Process 3 (combination process of process 1 and process 2)
The template data generation unit 5 may acquire the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) by a process combining the processes 1 and 2.
つまり、テンプレートデータ生成部5は、分散値vijを、所定の閾値Th2と比較する。そして、テンプレートデータ生成部5は、vij≦Th2を満たす、座標(i,j)のSOMの出力値Dij(t)であって、かつ、出力値Dij(t)が所定の閾値Th1よりも大きいもののみの平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとする。 That is, the template data generation unit 5 compares the variance value v ij with the predetermined threshold Th2. Then, the template data generation unit 5 determines that the output value D ij (t) of the SOM at the coordinates (i, j) that satisfies v ij ≦ Th2 and that the output value D ij (t) is a predetermined threshold Th1 An average value of only the larger values is calculated, and the calculated average value is set as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j).
なお、テンプレートデータ生成部5は、vij≦Th2を満たさない場合、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを「0」にする。 When v ij ≦ Th2 is not satisfied, the template data generation unit 5 sets the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) to “0”.
このように、処理1と処理2を組み合わせた処理により、さらにより適切なテンプレートデータを作成することができる。
(4)処理4(n1×σ以内のデータによる処理)
テンプレートデータ生成部5は、分散値vijから、
σij=sqrt(vij)
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
に相当する処理より、座標(i,j)のSOMの出力値Dij(t)の標準偏差σijを取得する。
As described above, even more appropriate template data can be created by the combination of the processing 1 and the processing 2.
(4) Processing 4 (processing using data within n1 × σ)
The template data generation unit 5 calculates the variance value v ij
σ ij = sqrt (v ij )
sqrt (x): The standard deviation σ ij of the SOM output value D ij (t) at the coordinates (i, j) is obtained by a process corresponding to a function for obtaining the square root of x.
そして、テンプレートデータ生成部5は、Dij(t)−AveDij≦n1×σij(n1:正の実数)を満たす場合、座標(i,j)のSOMの出力値Dij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとする。 When the template data generation unit 5 satisfies D ij (t) −AveD ij ≦ n1 × σ ij (n1: a positive real number), the template data generation unit 5 calculates the SOM output value D ij (t) of the coordinates (i, j). The average value is calculated, and the calculated average value is set as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j).
一方、テンプレートデータ生成部5は、abs(Dij(t)−AveDij)≦n1×σij(n1:正の実数、abs(x)はxの絶対値を取得する関数)を満たさない場合、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを「0」にする。 On the other hand, when the template data generating unit 5 does not satisfy abs (D ij (t) −AveD ij ) ≦ n1 × σ ij (n1: a positive real number, abs (x) is a function for obtaining the absolute value of x) , The value g ij of the template data at the coordinates (i, j) is set to “0”.
このように処理することで、SOMの出力値Dij(t)が、平均値からn1×σ以内の範囲に含まれる場合のデータを用いて、テンプレートデータを作成することができる。 By performing such processing, template data can be created using data in a case where the output value D ij (t) of the SOM is within a range of n1 × σ from the average value.
例えば、n1=3とした場合、上記のように処理することで、SOMの出力値Dij(t)が、平均値から3σ以内の範囲に含まれる場合のデータを用いて、テンプレートデータを作成することができる。状態判定装置1000では、例えば、SOMの出力値Dij(t)が正規分布すると仮定したときに、全体の99.7%の範囲に含まれるデータを用いて、テンプレートデータを作成しようとする場合、n1=3に設定すればよい。このように、状態判定装置1000では、n1の値を調整することで、テンプレートデータを作成するために用いるSOMの出力値Dij(t)の範囲を調整することができる。 For example, when n1 = 3, the above processing is performed to create template data using data when the SOM output value D ij (t) is within 3σ from the average value. can do. In the state determination device 1000, for example, when it is assumed that the output value D ij (t) of the SOM is normally distributed, template data is created using data included in a range of 99.7% of the whole. , N1 = 3. As described above, the state determination device 1000 can adjust the range of the output value D ij (t) of the SOM used for generating the template data by adjusting the value of n1.
以上のようにして、状態判定装置1000では、テンプレートデータが作成される。 As described above, in the state determination device 1000, the template data is created.
なお、テンプレートデータの各要素の値gijの総和が「1」となるように正規化するようにしてもよい。このように正規化することで、テンプレートデータと、SOM出力データとの相関度合いを判定する処理において、どのテンプレートを用いる場合であっても、相関度合いを示す値(例えば、内積の値やユークリッド距離の値)のとりうる範囲を一定(共通)にすることができるため、分類判定処理が容易になる。 Note that the template data may be normalized such that the sum of the values g ij of the elements is “1”. By normalizing in this way, in the process of determining the degree of correlation between template data and SOM output data, no matter which template is used, a value indicating the degree of correlation (for example, the value of the inner product or the Euclidean distance) ) Can be constant (common), which facilitates the classification determination process.
(1.2.3:状態判定処理フェーズの動作)
次に、状態判定装置1000の状態判定処理フェーズの動作について、説明する。
(1.2.3: Operation of State Determination Processing Phase)
Next, the operation of the state determination processing phase of the state determination device 1000 will be described.
図8は、データ入力部1が取得した信号D1の波形(Walking状態のときの波形)を示す図(上図)と、特徴ベクトル取得部2が、信号D1から取得した特徴ベクトルデータD2(左下図)と、写像変換部7が、特徴ベクトルデータD2から取得したSOM出力データD_som(1)とを示す図である。 FIG. 8 is a diagram (upper diagram) showing the waveform of the signal D1 acquired by the data input unit 1 (waveform in the walking state), and the feature vector data D2 acquired by the feature vector acquisition unit 2 from the signal D1 (lower left). FIG. 3) and SOM output data D_som (1) obtained from the feature vector data D2 by the mapping conversion unit 7.
図9は、データ入力部1が取得した信号D1の波形(Running状態のときの波形)を示す図(上図)と、特徴ベクトル取得部2が、信号D1から取得した特徴ベクトルデータD2(左下図)と、写像変換部7が、特徴ベクトルデータD2から取得したSOM出力データD_som(2)とを示す図である。 FIG. 9 is a diagram (upper diagram) showing the waveform of the signal D1 acquired by the data input unit 1 (the waveform in the Running state) (upper diagram), and the feature vector data D2 (lower left) acquired from the signal D1 by the feature vector acquisition unit 2. FIG. 5) and SOM output data D_som (2) obtained from the feature vector data D2 by the mapping conversion unit 7.
人の状態を検知するための加速度センサー(不図示)からの出力が、信号Dinとして、データ入力部1に入力される。なお、加速度センサーは、例えば、人体に装着される。 An output from an acceleration sensor (not shown) for detecting the state of a person is input to the data input unit 1 as a signal Din. The acceleration sensor is mounted on, for example, a human body.
データ入力部1は、信号Dinをサンプリング(A/D変換)して、離散データ(デジタルデータ)として取得する。そして、データ入力部1は、取得した離散データ(デジタルデータ)を、信号D1として、特徴ベクトル取得部2に出力する。 The data input unit 1 samples (A / D converts) the signal Din and obtains it as discrete data (digital data). Then, the data input unit 1 outputs the obtained discrete data (digital data) to the feature vector obtaining unit 2 as a signal D1.
例えば、Walking状態のときは、図8の上図に示すような信号D1が取得される。Running状態のときは、図9の上図に示すような信号D1が取得される。 For example, in the Walking state, a signal D1 as shown in the upper diagram of FIG. 8 is obtained. In the Running state, a signal D1 as shown in the upper diagram of FIG. 9 is obtained.
特徴ベクトル取得部2は、学習フェーズでの処理と同様にして、データ入力部1により取得された離散データD1(デジタルデータD1)から、特徴ベクトルデータD2を取得する。 The feature vector acquisition unit 2 acquires the feature vector data D2 from the discrete data D1 (digital data D1) acquired by the data input unit 1 in the same manner as the process in the learning phase.
例えば、Walking状態のときは、図8の左下図に示すような特徴ベクトルデータD2が取得される。Running状態のときは、図9の左下図に示すような特徴ベクトルデータD2が取得される。 For example, in the Walking state, feature vector data D2 as shown in the lower left diagram of FIG. 8 is obtained. In the Running state, feature vector data D2 as shown in the lower left diagram of FIG. 9 is obtained.
そして、特徴ベクトル取得部2により取得された特徴ベクトルデータD2は、特徴ベクトル取得部2から切替器SEL1に出力される。 Then, the feature vector data D2 obtained by the feature vector obtaining unit 2 is output from the feature vector obtaining unit 2 to the switch SEL1.
状態判定装置1000の各機能部を制御する制御部(不図示)は、切替器SEL1の端子1を選択するための選択信号sel1を生成し、生成した選択信号sel1を切替器SEL1に出力する。 A control unit (not shown) that controls each functional unit of the state determination device 1000 generates a selection signal sel1 for selecting the terminal 1 of the switch SEL1, and outputs the generated selection signal sel1 to the switch SEL1.
切替器SEL1は、選択信号sel1に従い、信号D2を、写像変換部7に出力する。 The switch SEL1 outputs the signal D2 to the mapping conversion unit 7 according to the selection signal sel1.
写像変換部7は、SOM処理部3により、確定された、入力層の各ノードと、出力層の各ニューロンとの結合係数データwij_fixedにより、特徴ベクトルデータD2(信号D2)に対して、SOM処理を実行する。そして、写像変換部7は、SOM処理により取得した、SOM出力データD_somをマッチング処理部8に出力する。 The mapping conversion unit 7 converts the feature vector data D2 (signal D2) by the coupling coefficient data w ij _fixed between each node of the input layer and each neuron of the output layer determined by the SOM processing unit 3. Execute SOM processing. Then, the mapping conversion unit 7 outputs the SOM output data D_som acquired by the SOM processing to the matching processing unit 8.
例えば、Walking状態のときは、図8の右下図に示すようなSOM出力データが取得される。Running状態のときは、図9の右下図に示すようなSOM出力データが取得される。 For example, in the Walking state, SOM output data as shown in the lower right diagram of FIG. 8 is obtained. In the Running state, SOM output data as shown in the lower right diagram of FIG. 9 is obtained.
マッチング処理部8のテンプレートデータ取得部81は、テンプレートデータ記憶部6から、Walking状態のテンプレートデータTmpl(1)と、Running状態のテンプレートデータTmpl(2)と、Standing状態のテンプレートデータTmpl(3)と、を読み出す。 The template data acquisition unit 81 of the matching processing unit 8 reads from the template data storage unit 6 the template data Tmpl (1) in the Walking state, the template data Tmpl (2) in the Running state, and the template data Tmpl (3) in the Standing state. Is read.
そして、テンプレートデータ取得部81は、読み出した3個のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(3)を、それぞれ、第1内積算出部821〜第3内積算出部823に出力する。 Then, the template data obtaining unit 81 outputs the read three template data Tmpl (1) to Tmpl (3) to the first inner product calculating unit 821 to the third inner product calculating unit 823, respectively.
第1内積算出部821は、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(1)とを用いて、内積を算出する処理を実行する。 The first inner product calculation unit 821 executes a process of calculating an inner product using the SOM output data D_som and the template data Tmpl (1).
つまり、第1内積算出部821は、下記数式に相当する処理を実行することで、内積を算出する。
第1内積算出部821は、上記により算出した内積の値を示す信号を、信号D_f(1)として、状態判定部9に出力する。 The first inner product calculation unit 821 outputs a signal indicating the value of the inner product calculated as described above to the state determination unit 9 as a signal D_f (1).
第2内積算出部822は、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(2)とを用いて、内積を算出する処理を実行する。 The second inner product calculation unit 822 performs a process of calculating an inner product using the SOM output data D_som and the template data Tmpl (2).
つまり、第2内積算出部822は、下記数式に相当する処理を実行することで、内積を算出する。
第2内積算出部822は、上記により算出した内積の値を示す信号を、信号D_f(2)として、状態判定部9に出力する。 The second inner product calculation unit 822 outputs a signal indicating the value of the inner product calculated as described above to the state determination unit 9 as a signal D_f (2).
第3内積算出部823は、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(3)とを用いて、内積を算出する処理を実行する。 The third inner product calculation unit 823 performs a process of calculating an inner product using the SOM output data D_som and the template data Tmpl (3).
つまり、第3内積算出部823は、下記数式に相当する処理を実行することで、内積を算出する。
第3内積算出部823は、上記により算出した内積の値を示す信号を、信号D_f(3)として、状態判定部9に出力する。 The third inner product calculation unit 823 outputs a signal indicating the value of the inner product calculated as described above to the state determination unit 9 as a signal D_f (3).
マッチング処理部8は、上記により取得したデータを、適合度データのベクトルデータvec_D_f(=(D_f(1),D_f(2),D_f(3)))として、状態判定部9に出力する。 The matching processing unit 8 outputs the data obtained as described above to the state determination unit 9 as vector data vec_D_f (= (D_f (1), D_f (2), D_f (3))) of the fitness data.
状態判定部9は、マッチング処理部8から出力される適合度データのベクトルデータvec_D_fを入力する。状態判定部9は、入力されたベクトルデータvec_D_fに基づいて、現時刻tの状態を判定する。 The state determination unit 9 receives the vector data vec_D_f of the goodness-of-fit data output from the matching processing unit 8. The state determination unit 9 determines the state at the current time t based on the input vector data vec_D_f.
上記のように内積により、適合度データを取得した場合、適合度データ(内積の値)が大きい程、内積処理に用いたテンプレートに対応する状態である可能性が高い。 When the fitness data is acquired by the inner product as described above, the larger the fitness data (the value of the inner product), the higher the possibility that the state corresponds to the template used in the inner product processing.
つまり、マッチング処理部8により取得された3つの適合度データ(内積の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、最も値が大きいのが、D_f(1)である場合、状態判定装置1000に入力されたデータは、Walking状態のテンプレートデータTmpl(1)に近いことが分かるので、状態判定装置1000に入力されたデータは、Walking状態のデータであると判定することができる。 That is, D_f (1) has the largest value among the three pieces of fitness data (values of inner products) D_f (1), D_f (2), and D_f (3) acquired by the matching processing unit 8. In this case, it can be seen that the data input to the state determination device 1000 is close to the template data Tmpl (1) in the walking state, so that it is determined that the data input to the state determination device 1000 is the data in the walking state. Can be.
つまり、
(1)適合度データ(内積の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(1)が最大値である場合、状態判定部9は、状態判定装置1000に入力されているデータが「Walking状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
(2)適合度データ(内積の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(2)が最大値である場合、状態判定部9は、状態判定装置1000に入力されているデータが「Running状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
(3)適合度データ(内積の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(3)が最大値である場合、状態判定部9は、状態判定装置1000に入力されているデータが「Standing状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
That is,
(1) When D_f (1) is the maximum value among the fitness data (values of inner products) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9 A signal Dout indicating that the input data is data in the “walking state” is output to the outside.
(2) When D_f (2) is the maximum value among the fitness data (values of inner products) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9 sends the state determination device 1000 A signal Dout indicating that the input data is data in the “Running state” is output to the outside.
(3) If D_f (3) is the maximum value among the fitness data (values of the inner product) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9 A signal Dout indicating that the input data is data in the “Standing state” is output to the outside.
例えば、図3に示すSOMデータD_som(1)がマッチング処理部8に入力された場合、D_f(1)が最大値となるので、状態判定部9は、「Walking状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。 For example, when the SOM data D_som (1) shown in FIG. 3 is input to the matching processing unit 8, D_f (1) becomes the maximum value. Therefore, the state determination unit 9 determines that the data is in the “walking state”. A signal Dout indicated is output to the outside.
そして、図3に示すSOMデータD_som(2)がマッチング処理部8に入力された場合、D_f(2)が最大値となるので、状態判定部9は、「Running状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。 Then, when the SOM data D_som (2) shown in FIG. 3 is input to the matching processing unit 8, D_f (2) becomes the maximum value, and the state determination unit 9 determines that the data is in the “Running state”. A signal Dout indicated is output to the outside.
以上のように、状態判定装置1000では、所定の状態を示すテンプレートデータを作成し、当該テンプレートデータと、SOM出力データとの相関度合いを示す値(例えば、内積の値)を算出し、算出した相関度合いを示す値に基づいて、入力データの状態を判定する。 As described above, the state determination device 1000 creates the template data indicating the predetermined state, calculates the value indicating the degree of correlation between the template data and the SOM output data (for example, the value of the inner product), and calculates the value. The state of the input data is determined based on the value indicating the degree of correlation.
つまり、状態判定装置1000では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、所定の状態を示すテンプレートと、SOM出力データとの相関度合い(類似度合い)を検出できる。したがって、状態判定装置1000では、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことができる。 That is, in the state determination device 1000, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the template indicating the predetermined state and the SOM output The degree of correlation (similarity) with data can be detected. Therefore, even if a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the state determination apparatus 1000 appropriately performs the pattern classification processing and the pattern determination processing. be able to.
≪第1変形例≫
次に、第1実施形態の第1変形例について、説明する。
<< First Modification >>
Next, a first modification of the first embodiment will be described.
本変形例において、第1実施形態と同様の部分については、同一符号を付し、詳細な説明を省略する。 In this modification, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
図10は、第1実施形態の第1変形例に係る状態判定装置1000Aの概略構成図である。 FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a state determination device 1000A according to a first modification of the first embodiment.
図11は、第1実施形態の第1変形例のマッチング処理部8Aの概略構成図である。 FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a matching processing unit 8A according to a first modification of the first embodiment.
本変形例の状態判定装置1000Aは、図10に示すように、第1実施形態の状態判定装置1000において、マッチング処理部8をマッチング処理部8Aに置換し、状態判定部9を状態判定部9Aに置換した構成を有している。 As shown in FIG. 10, a state determination device 1000A of the present modified example has a configuration in which the matching processing unit 8 is replaced with a matching processing unit 8A and the state determination unit 9 is replaced with the state determination unit 9A in the state determination device 1000 of the first embodiment. Has been replaced with
本変形例のマッチング処理部8Aは、第1実施形態のマッチング処理部8において、第1内積算出部821〜第M内積算出部82Mを、それぞれ、第1距離算出部831〜第M距離算出部83Mに置換した構成を有している。 The matching processing unit 8A of the present modification differs from the matching processing unit 8 of the first embodiment in that the first inner product calculating unit 821 to the M-th inner product calculating unit 82M are respectively replaced by a first distance calculating unit 831 to an M-th distance. It has a configuration in which the calculation unit 83M is replaced.
第1実施形態のマッチング処理部8では、内積を算出することで、適合度データD_fを取得したが、本変形例のマッチング処理部8Aでは、ユークリッド距離を算出することで、適合度データD_fを取得する。 The matching processing unit 8 of the first embodiment calculates the inner product to obtain the fitness data D_f. However, the matching processing unit 8A of the present modification calculates the Euclidean distance to convert the fitness data D_f. get.
つまり、第1距離算出部831は、下記数式に相当する処理を実行することで、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(1)とのユークリッド距離を算出する。
第2距離算出部832は、下記数式に相当する処理を実行することで、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(2)とのユークリッド距離を算出する。
第3距離算出部833は、下記数式に相当する処理を実行することで、SOM出力データD_somと、テンプレートデータTmpl(3)とのユークリッド距離を算出する。
マッチング処理部8Aは、上記により取得したデータを、適合度データのベクトルデータvec_D_f(=(D_f(1),D_f(2),D_f(3)))として、状態判定部9Aに出力する。 The matching processing unit 8A outputs the acquired data as vector data vec_D_f (= (D_f (1), D_f (2), D_f (3))) of the fitness data to the state determination unit 9A.
状態判定部9Aは、マッチング処理部8Aから出力される適合度データのベクトルデータvec_D_fを入力する。状態判定部9Aは、入力されたベクトルデータvec_D_fに基づいて、現時刻tの状態を判定する。 The state determination unit 9A inputs the vector data vec_D_f of the fitness data output from the matching processing unit 8A. The state determination unit 9A determines the state at the current time t based on the input vector data vec_D_f.
上記のようにユークリッド距離により、適合度データを取得した場合、適合度データ(ユークリッド距離の値)が小さい程、距離算出処理に用いたテンプレートに対応する状態である可能性が高い。 When the fitness data is acquired from the Euclidean distance as described above, the smaller the fitness data (the value of the Euclidean distance), the higher the possibility of the state corresponding to the template used in the distance calculation processing.
つまり、マッチング処理部8Aにより取得された3つの適合度データ(内積の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、最も値が小さいのが、D_f(1)である場合、状態判定装置1000Aに入力されたデータは、Walking状態のテンプレートデータTmpl(1)に近いことが分かるので、状態判定装置1000Aに入力されたデータは、Walking状態のデータであると判定することができる。 That is, D_f (1) has the smallest value among the three conformity data (inner product values) D_f (1), D_f (2), and D_f (3) acquired by the matching processing unit 8A. In this case, it can be seen that the data input to the state determination device 1000A is close to the walking state template data Tmpl (1), so that it is determined that the data input to the state determination device 1000A is the walking state data. Can be.
つまり、
(1)適合度データ(ユークリッド距離の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(1)が最小値である場合、状態判定部9Aは、状態判定装置1000Aに入力されているデータが「Walking状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
(2)適合度データ(ユークリッド距離の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(2)が最小値である場合、状態判定部9Aは、状態判定装置1000Aに入力されているデータが「Running状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
(3)適合度データ(ユークリッド距離の値)D_f(1)、D_f(2)、D_f(3)のうち、D_f(3)が最小値である場合、状態判定部9Aは、状態判定装置1000Aに入力されているデータが「Standing状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。
That is,
(1) If D_f (1) is the minimum value among the conformity data (values of the Euclidean distance) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9A sets the state determination device 1000A. And outputs a signal Dout indicating that the data input to the DUT is data in the “walking state”.
(2) When D_f (2) is the minimum value among the conformity data (values of the Euclidean distance) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9A sets the state determination device 1000A. And outputs a signal Dout indicating that the data being input to the is data in the “Running state”.
(3) If D_f (3) is the minimum value among the conformity data (values of the Euclidean distance) D_f (1), D_f (2), and D_f (3), the state determination unit 9A sets the state determination device 1000A. , Outputs a signal Dout indicating that the data input to the terminal is data in the “Standing state”.
例えば、図11に示すSOMデータD_som(1)がマッチング処理部8に入力された場合、D_f(1)が最小値となるので、状態判定部9Aは、「Walking状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。 For example, when the SOM data D_som (1) shown in FIG. 11 is input to the matching processing unit 8, D_f (1) becomes the minimum value. Therefore, the state determination unit 9A determines that the data is in the “walking state”. A signal Dout indicated is output to the outside.
そして、図11に示すSOMデータD_som(2)がマッチング処理部8に入力された場合、D_f(2)が最大値となるので、状態判定部9Aは、「Running状態」のデータであることを示す信号Doutを外部に出力する。 When the SOM data D_som (2) shown in FIG. 11 is input to the matching processing unit 8, D_f (2) becomes the maximum value. Therefore, the state determination unit 9A determines that the data is in the “Running state”. A signal Dout indicated is output to the outside.
以上のように、状態判定装置1000Aでは、所定の状態を示すテンプレートデータを作成し、当該テンプレートデータと、SOM出力データとの相関度合いを示す値(例えば、ユークリッド距離の値)を算出し、算出した相関度合いを示す値に基づいて、入力データの状態を判定する。 As described above, the state determination device 1000A creates template data indicating a predetermined state, calculates a value indicating the degree of correlation between the template data and the SOM output data (for example, the value of the Euclidean distance), and calculates the value. The state of the input data is determined based on the value indicating the degree of correlation obtained.
つまり、状態判定装置1000Aでは、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、所定の状態を示すテンプレートと、SOM出力データとの相関度合い(類似度合い)を検出できる。したがって、状態判定装置1000Aでは、SOMにより生成されるマップにおいて、不連続な領域(例えば、分断された領域)が存在する場合であっても、適切に、パターン分類処理や、パターン判定処理を行うことができる。 That is, in the state determination device 1000A, even when a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the template indicating the predetermined state and the SOM output The degree of correlation (similarity) with data can be detected. Therefore, even if a discontinuous area (for example, a divided area) exists in the map generated by the SOM, the state determination apparatus 1000A appropriately performs the pattern classification processing and the pattern determination processing. be able to.
[他の実施形態]
上記実施形態および変形例を組み合わせて状態判定装置を構成するようにしてもよい。
[Other embodiments]
The state determination device may be configured by combining the above-described embodiment and modified examples.
上記実施形態および変形例では、SOMデータ記憶部4と、テンプレートデータ記憶部6とが、別々のメモリにより実現される場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、SOMデータ記憶部4と、テンプレートデータ記憶部6とは、1つのメモリにより実現されるものであってもよい。 In the above-described embodiment and the modified example, the case where the SOM data storage unit 4 and the template data storage unit 6 are realized by separate memories has been described. However, the present invention is not limited to this. The unit 4 and the template data storage unit 6 may be realized by one memory.
また、上記実施形態で説明した状態判定装置において、各ブロックは、LSIなどの半導体装置により個別に1チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように1チップ化されても良い。 Further, in the state determination device described in the above embodiment, each block may be individually formed into one chip by a semiconductor device such as an LSI, or may be formed into one chip so as to include part or all.
なお、ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Note that, here, the LSI is used, but it may also be called an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
また、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、プログラムにより実現されるものであってもよい。そして、上記各実施形態の各機能ブロックの処理の一部または全部は、コンピュータにおいて、中央演算装置(CPU)により行われる。また、それぞれの処理を行うためのプログラムは、ハードディスク、ROMなどの記憶装置に格納されており、ROMにおいて、あるいはRAMに読み出されて実行される。 Further, a part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments may be realized by a program. Part or all of the processing of each functional block in each of the above embodiments is performed by a central processing unit (CPU) in a computer. Further, programs for performing the respective processes are stored in a storage device such as a hard disk or a ROM, and are executed by being read from the ROM or from the RAM.
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア(OS(オペレーティングシステム)、ミドルウェア、あるいは、所定のライブラリとともに実現される場合を含む。)により実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。 Further, each process of the above embodiment may be realized by hardware, or may be realized by software (including a case where it is realized together with an OS (operating system), middleware, or a predetermined library). Further, it may be realized by mixed processing of software and hardware.
例えば、上記実施形態(変形例を含む)の各機能部を、ソフトウェアにより実現する場合、図12に示したハードウェア構成(例えば、CPU、ROM、RAM、入力部、出力部等をバスBusにより接続したハードウェア構成)を用いて、各機能部をソフトウェア処理により実現するようにしてもよい。 For example, when each functional unit of the above-described embodiment (including modified examples) is realized by software, the hardware configuration (for example, a CPU, a ROM, a RAM, an input unit, an output unit, and the like) illustrated in FIG. Each functional unit may be realized by software processing using a connected hardware configuration).
また、上記実施形態における処理方法の実行順序は、必ずしも、上記実施形態の記載に制限されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で、実行順序を入れ替えることができるものである。 The execution order of the processing method in the above embodiment is not necessarily limited to the description of the above embodiment, and the execution order can be changed without departing from the gist of the invention.
前述した方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明の範囲に含まれる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、大容量DVD、次世代DVD、半導体メモリを挙げることができる。 A computer program that causes a computer to execute the above-described method and a computer-readable recording medium that records the program are included in the scope of the present invention. Here, examples of the computer-readable recording medium include a flexible disk, hard disk, CD-ROM, MO, DVD, DVD-ROM, DVD-RAM, large-capacity DVD, next-generation DVD, and semiconductor memory. .
上記コンピュータプログラムは、上記記録媒体に記録されたものに限られず、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク等を経由して伝送されるものであってもよい。 The computer program is not limited to one recorded on the recording medium, and may be transmitted via a telecommunication line, a wireless or wired communication line, a network represented by the Internet, or the like.
また、文言「部」は、「サーキトリー(circuitry)」を含む概念であってもよい。サーキトリーは、ハードウェア、ソフトウェア、あるいは、ハードウェアおよびソフトウェアの混在により、その全部または一部が、実現されるものであってもよい。 In addition, the word “part” may be a concept including “circuitry”. The circuit may be realized in whole or in part by hardware, software, or a mixture of hardware and software.
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。 The specific configuration of the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the invention.
1000、1000A 状態判定装置
1 データ入力部
2 特徴ベクトル取得部
3 SOM処理部
5 テンプレートデータ生成部
7 写像変換部
8 マッチング処理部
9 状態判定部
1000, 1000A State determination device 1 Data input unit 2 Feature vector acquisition unit 3 SOM processing unit 5 Template data generation unit 7 Mapping conversion unit 8 Matching processing unit 9 State determination unit
Claims (12)
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換部と、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換部により取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理部と、
前記マッチング処理部により取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定部と、
を備え、
前記マッチング処理部は、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの内積を算出し、算出した内積の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定部は、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最大値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、状態判定装置。 A feature vector acquisition unit that acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion unit that obtains SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing unit that obtains fitness data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data obtained by the mapping conversion unit;
A state determination unit that determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit,
Equipped with a,
The matching processing unit,
An inner product of each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated inner product value is converted into M (M: natural number) templates. Acquisition as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination unit,
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the maximum value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. A state determination device that specifies the template data corresponding to data and determines that a state corresponding to the specified template data is a state indicated by the measurement data .
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換部と、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換部により取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理部と、
前記マッチング処理部により取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定部と、
を備え、
前記マッチング処理部は、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとのユークリッド距離を算出し、算出したユークリッド距離の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定部は、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最小値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、状態判定装置。 A feature vector acquisition unit that acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion unit that obtains SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing unit that obtains fitness data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data obtained by the mapping conversion unit;
A state determination unit that determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit,
Equipped with a,
The matching processing unit,
The Euclidean distance between each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated Euclidean distance value is set to M (M: natural number) Are obtained as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination unit,
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the smallest value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. A state determination device that specifies the template data corresponding to data and determines that a state corresponding to the specified template data is a state indicated by the measurement data .
前記テンプレートデータの各要素データの値の総和は、「1」である、
請求項1または2に記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The sum of the values of the respective element data of the template data is “1”.
State determining apparatus according to claim 1 or 2.
前記テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、
前記テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、
前記テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、
時刻tの前記SOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
前記テンプレートデータは、
により取得された値gijを、前記テンプレートの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データとすることで生成されたデータである、
請求項1から3のいずれかに記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues,
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers),
Let g ij be the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) of the template data,
Assuming that the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data is
Have been the value g ij obtained by two-dimensional coordinates of the template (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) generated by the element data Data
State determining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、
前記テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、
前記テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、
時刻tの前記SOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
前記テンプレートデータは、要素データDij(t)を所定の閾値Th1と比較し、Dij(t)≧Th1である要素データDij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることで、生成されたデータである、
請求項1から3のいずれかに記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues,
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers),
Let g ij be the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) of the template data,
Assuming that the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data compares the element data D ij (t) with a predetermined threshold Th1, calculates an average value of the element data D ij (t) that satisfies D ij (t) ≧ Th1, and coordinates the calculated average value with the coordinates. The value g ij of the template data of (i, j) is the generated data.
State determining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、
前記テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、
前記テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、
時刻tの前記SOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
前記テンプレートデータは、
により取得された座標(i,j)の要素データの分散値vijを、所定の閾値Th2と比較し、vij≦Th2を満たす、座標(i,j)の前記SOM出力データの値Dij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることで、生成されたデータである、
請求項1から3のいずれかに記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues,
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers),
Let g ij be the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) of the template data,
Assuming that the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data is
The variance value vij of the element data at the coordinates (i, j) obtained by the above is compared with a predetermined threshold Th2, and the value D ij of the SOM output data at the coordinates (i, j) satisfying v ij ≤ Th2 is satisfied. t) is calculated, and the calculated average value is used as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) to generate data.
State determining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、
前記テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、
前記テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、
時刻tの前記SOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
前記テンプレートデータは、
により取得された座標(i,j)の要素データの分散値vijを、所定の閾値Th2と比較し、vij≦Th2を満たす、座標(i,j)の前記SOM出力データの値Dij(t)であって、かつ、前記SOM出力データの値Dij(t)が所定の閾値Th3よりも大きいもののみの平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとすることで、生成されたデータである、
請求項1から3のいずれかに記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues,
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers),
Let g ij be the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) of the template data,
Assuming that the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data is
The variance value v ij of the element data at the coordinates (i, j) obtained by the above is compared with a predetermined threshold Th2, and the value D ij of the SOM output data at the coordinates (i, j) satisfying v ij ≦ Th2 (T), and calculate the average value of only the SOM output data whose value D ij (t) is larger than a predetermined threshold value Th3, and use the calculated average value as a template of coordinates (i, j). By generating the data value g ij , the generated data
State determining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記テンプレートデータは、同一状態が継続する時刻t=1から時刻t=N(N:自然数)までの期間に取得されたN個のSOM出力データに基づいて、生成されたデータであり、
前記テンプレートデータが、m×n個(m、n:自然数)から構成されるデータである場合、
前記テンプレートデータの2次元の座標(i,j)(i,j:自然数、1≦i≦m、1≦j≦n)の要素データをgijとし、
時刻tの前記SOM出力データの2次元の座標(i,j)の要素データをDij(t)とすると、
前記テンプレートデータは、
σij=sqrt(vij)
sqrt(x):xの平方根を取得する関数
により取得された座標(i,j)の要素データの標準偏差をσijとすると、
abs(Dij(t)−AveDij)≦n1×σij(n1:正の実数、abs(x)はxの絶対値を取得する関数)を満たす場合、座標(i,j)の前記SOM出力の値Dij(t)の平均値を算出し、算出した平均値を座標(i,j)のテンプレートデータの値gijとし、
abs(Dij(t)−AveDij)≦n1×σijを満たさない場合、座標(i,j)のテンプレートデータの値gijを「0」にすることで、生成されたデータである、
請求項1から3のいずれかに記載の状態判定装置。 The template data is data composed of two-dimensional elements,
The template data is data generated based on N pieces of SOM output data acquired during a period from time t = 1 to time t = N (N: natural number) in which the same state continues,
When the template data is data composed of m × n (m, n: natural numbers),
The element data of the two-dimensional coordinates (i, j) (i, j: natural number, 1 ≦ i ≦ m, 1 ≦ j ≦ n) of the template data is defined as gij,
Assuming that the element data of the two-dimensional coordinates (i, j) of the SOM output data at time t is D ij (t),
The template data is
σ ij = sqrt (v ij )
sqrt (x): When the standard deviation of the element data at the coordinates (i, j) obtained by the function for obtaining the square root of x is σ ij ,
When abs (D ij (t) −AveD ij ) ≦ n1 × σ ij (n1: a positive real number, abs (x) is a function for obtaining the absolute value of x), the SOM of the coordinates (i, j) is satisfied. The average value of the output values D ij (t) is calculated, and the calculated average value is used as the value g ij of the template data at the coordinates (i, j).
If abs (D ij (t) −AveD ij ) ≦ n1 × σ ij is not satisfied, the value g ij of the template data at the coordinates (i, j) is set to “0”, which is data generated.
State determining apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換ステップと、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換ステップにより取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理ステップと、
前記マッチング処理ステップにより取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定ステップと、
を備え、
前記マッチング処理ステップは、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの内積を算出し、算出した内積の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定ステップは、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最大値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、状態判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A feature vector acquisition step of acquiring feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion step of obtaining the SOM output data by projecting the feature vector data onto a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing step of acquiring template data indicating a predetermined state, and fitness data indicating a degree of correlation between the SOM output data acquired in the mapping conversion step,
A state determination step of determining a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing step;
Equipped with a,
The matching processing step includes:
An inner product of each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated inner product value is converted into M (M: natural number) templates. Acquisition as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination step includes:
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the maximum value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. A program for causing a computer to execute a state determination method of specifying the template data corresponding to data and determining a state corresponding to the specified template data as a state indicated by the measurement data .
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換ステップと、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換ステップにより取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理ステップと、
前記マッチング処理ステップにより取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定ステップと、
を備え、
前記マッチング処理ステップは、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとのユークリッド距離を算出し、算出したユークリッド距離の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定ステップは、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最小値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、状態判定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A feature vector acquisition step of acquiring feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion step of obtaining the SOM output data by projecting the feature vector data onto a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing step of acquiring template data indicating a predetermined state, and fitness data indicating a degree of correlation between the SOM output data acquired in the mapping conversion step,
A state determination step of determining a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired in the matching processing step;
Equipped with a,
The matching processing step includes:
The Euclidean distance between each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated Euclidean distance value is set to M (M: natural number) Are obtained as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination step includes:
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the smallest value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. A program for causing a computer to execute a state determination method of specifying the template data corresponding to data and determining a state corresponding to the specified template data as a state indicated by the measurement data .
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換部と、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換部により取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理部と、
前記マッチング処理部により取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定部と、
を備え、
前記マッチング処理部は、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの内積を算出し、算出した内積の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定部は、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最大値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、集積回路。 A feature vector acquisition unit that acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion unit that obtains SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing unit that obtains fitness data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data obtained by the mapping conversion unit;
A state determination unit that determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit,
Equipped with a,
The matching processing unit,
An inner product of each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated inner product value is converted into M (M: natural number) templates. Acquisition as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination unit,
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the maximum value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. An integrated circuit that specifies the template data corresponding to data and determines that a state corresponding to the specified template data is a state indicated by the measurement data .
前記特徴ベクトルデータを、前記特徴ベクトルデータの次元とは異なる次元の空間に射影することで、SOM出力データを取得する写像変換部と、
所定の状態を示すテンプレートデータと、前記写像変換部により取得された前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データを取得するマッチング処理部と、
前記マッチング処理部により取得された前記適合度データに基づいて、前記計測データが示す状態を決定する状態判定部と、
を備え、
前記マッチング処理部は、
M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとのユークリッド距離を算出し、算出したユークリッド距離の値を、M個(M:自然数)のテンプレートデータTmpl(1)〜Tmpl(M)のそれぞれと、前記SOM出力データとの相関度を示す適合度データD_f(1)〜D_f(M)として取得し、
前記状態判定部は、
前記適合度データD_f(1)〜D_f(M)のうち、最小値をとる前記適合度データを最も相関度が高いことを示す前記適合度データとして、最も相関度が高いことを示す前記適合度データに対応する前記テンプレートデータを特定し、特定した前記テンプレートデータに相当する状態を、前記計測データが示す状態であると判定する、集積回路。
A feature vector acquisition unit that acquires feature vector data from measurement data obtained by measuring an event in an unknown state,
A mapping conversion unit that obtains SOM output data by projecting the feature vector data into a space having a dimension different from the dimension of the feature vector data;
A matching processing unit that obtains fitness data indicating a degree of correlation between the template data indicating a predetermined state and the SOM output data obtained by the mapping conversion unit;
A state determination unit that determines a state indicated by the measurement data based on the fitness data acquired by the matching processing unit,
Equipped with a,
The matching processing unit,
The Euclidean distance between each of the M (M: natural number) template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data is calculated, and the calculated Euclidean distance value is M (M: natural number) Are obtained as fitness data D_f (1) to D_f (M) indicating the degree of correlation between each of the template data Tmpl (1) to Tmpl (M) and the SOM output data,
The state determination unit,
Among the fitness data D_f (1) to D_f (M), the fitness data having the smallest value is the fitness data indicating the highest correlation, and the fitness indicating the highest correlation is used as the fitness data indicating the highest correlation. An integrated circuit that specifies the template data corresponding to data and determines that a state corresponding to the specified template data is a state indicated by the measurement data .
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