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Development of detection systems for spatial-temporal change in meteorological and phoenoloical events leading to risks from satellite images and ground-based observation

Research Project

Project/Area Number 21K11904
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60080:Database-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

本田 理恵  愛媛大学, データサイエンスセンター, 教授 (80253334)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 村田 健史  国立研究開発法人情報通信研究機構, 総合テストベッド研究開発推進センター, 研究統括 (20274342)
佐藤 晋介  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 総括研究員 (30358981)
佐々 浩司  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (50263968)
村田 文絵  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 准教授 (60399326)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords気象 / 植生 / リスク的事象 / ライフイベント / リアルタイムモニタリング / オブジェクト抽出・追跡 / アラーティング / 高次知識発見 / 時空間変動 / リスク的変動 / 機械学習
Outline of Research at the Start

時事刻々と蓄積される衛星画像、気象レーダ、地上監視カメラ画像に対して、リアルタイムのオブジェクト抽出や時空間変動のモデリングを行って、データを要約し、抽出された情報を蓄積するとともに、その場でリスク的事象の発生を検知し、アラートに活用できるシステムの構築を目指す。なお、気象に関わるリスク的事象としては竜巻、局地的豪雨をもたらす雲塊の発生などをターゲットとする。また植生指標を用いた植物活動の変化の検知も視野にいれる。システム構築にあたっては、申請者らが開発してきた統計学習や深層学習を用いたマオブジェクト抽出と追跡や時間変化のモデリング手法を並列分散処理システム上に実装する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、気象関連の時系列の画像、あるいは3次元データから、局地的災害などのリスク的事象にかかわる現象を抽出、要約、 アーカイブ化して、高次の知識発見を行うことができる環境を整えるとともに、リアルタイムモニタリングにより、直前予測、アラーティング派出を実施できるようなシステムを構築することを目標としている。また、その際、抽出したデータに可視化や自然言語による表現などを加えて、わかりやすく提示することを目指している。この際、時空間データを「その中に含まれるオブジェクトの系列」と してとらえ、誕生、成長、消滅、融合などのライフイベントを導入することによっ て、時空間データを人にわかりやすい高次の知識に変換しようとしている。
本年度は、3次元の気象レーダデータから豪雨をもたらす降水コアを検出するために開発したGreedy EMを拡張した”混合分布によるオブジェクト検出法”において、オブジェクトを異常分裂して検出してしまう問題に対し、グリッドデータから擬似点群データを再度サンプリングすることによって異常分裂を抑制して安定的に解を求める手法を考案した。また変分ベイズ法との比較も開始した。 竜巻の自動検出においては 可視画像に加えてレーダー画像から深層学習のSSDを用いて、フック型エコーを検出する試みをおこない、その成果についてJPGU2022で発表をおこなった。気象画像からオブジェクトとその移動を推定し、単純なルールで文章化し、自然言語で記載する取り組みについては、"IMI共同利用|工学と数学の接点を求めて-地球・惑星の画像アーカイブに対する機械学習の手法による知識抽出-(2022/9/20)の一部で紹介した。また、この過程で抽出された情報に対して、あらかじめ準備されたリスク的パターンとのマッチングを行うことで、リスク的事象の抽出とアラートを目指す。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の異動による研究室の再立ち上げと体調不良による病休などによりやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

代表者が高知大から異動したことにより、高知大学のアーカイブサイトを全面的に使用するのではなく、必要に応じたデータ取得を前提として、プロトタイプシステムとしての構築を視野に入れて再検討する。またターゲットを絞ることで、公開可能なシステムの構築を目指していく。

Report

(2 results)
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (7 results)

  • [Journal Article] Super-Resolution of Asteroid Images using GAN2022

    • Author(s)
      岸 倫太朗、橋本 廉、棚瀬 旺和、本田 理恵、はやぶさ2 ONCチーム
    • Journal Title

      Proceedings of the Annual Conference of JSAI

      Volume: JSAI2022 Issue: 0 Pages: 4Yin229-4Yin229

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2022.0_4Yin229

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of pseudo-color images from of monochromatic asteroid images using Generative Adversarial Network2022

    • Author(s)
      橋本 廉、岸 倫太郎、棚瀬 旺和、本田 理恵、はやぶさ2 ONCチーム
    • Journal Title

      Proceedings of the Annual Conference of JSAI

      Volume: JSAI2022 Issue: 0 Pages: 3Yin235-3Yin235

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2022.0_3Yin235

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of change of seasonal variation of vegetation index obtained by satellite images2021

    • Author(s)
      棚瀬 旺和、本田 理恵
    • Journal Title

      Proceedings of the Annual Conference of JSAI

      Volume: JSAI2021 Issue: 0 Pages: 2Xin519-2Xin519

    • DOI

      10.11517/pjsai.JSAI2021.0_2Xin519

    • NAID

      130008051673

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 3次元オブジェクトの混合正規分布によるモデリングと追跡 - グリッド・点群データのハイブリッド利用 -(2023年6月予定)2023

    • Author(s)
      辻本 将之、本田 理恵、石川 勲
    • Organizer
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Automatic detection of hock echo by using deep learning(2023年8月予定)2023

    • Author(s)
      Koji Sassa, Masaya Yamawaki, Rie Honda
    • Organizer
      16th International Conference on Wind Engineering, Italy
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] GAN を用いた小惑星画像の超解像2022

    • Author(s)
      岸倫太朗, 橋本廉, 棚瀬旺和, 本田理恵, はやぶさ2ONCチーム
    • Organizer
      人工知能学会全国大会 第 36 回 (2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 敵対的生成ネットワークによる小天体の単色画像からの疑似カラー画像の推定2022

    • Author(s)
      橋本 廉, 岸 倫太郎, 棚瀬 旺和, 本田 理恵, はやぶさ2 ONCチーム
    • Organizer
      人工知能学会全国大会 第 36 回 (2022)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習によるフックエコーの自動検出2022

    • Author(s)
      佐々浩司、山脇正也、棚瀬旺和、久保智哉、本田理恵
    • Organizer
      地球惑星科学連合大会2022年度
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 時空間オブジェクトの混合分布モデルによる追跡手法の安定性について2022

    • Author(s)
      辻本将之, 本田理恵
    • Organizer
      令和4年度電気・電子・情報関係学会四国支部連合大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 高知県で発生した線状降水帯のXバンド二重偏波レーダーRHI観測による鉛直構造観測2022

    • Author(s)
      中陽,村田文絵,佐々浩司,藤井虎太朗
    • Organizer
      日本気象学会秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 深層学習による監視カメラ画像からの漏斗雲の自動検出2022

    • Author(s)
      佐々浩司、本田理恵
    • Organizer
      研究会「深層学習を用いたカメラ映像による気象判別」
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 衛星画像から得られた植生指標の季節変動のモデリングによる局所的変 動検知の試み2021

    • Author(s)
      棚瀬 旺和, 本田 理恵
    • Organizer
      2021 年度人工知能学会全国大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Automatic Detection of Funnel Clouds  from Observation Camera Images by Deep Learning2021

    • Author(s)
      Koji Sassa, Rie Honda, Yuki Fujii, Muteki ARIOKA
    • Organizer
      ICMCS-XIV
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] レーダー反射強度を用いた竜巻親雲の自動検出の試み2021

    • Author(s)
      山脇正也, 本田理恵, 棚瀬旺和, 佐々浩司
    • Organizer
      日本気象学会関西支部第2回例会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 2005-2019年の四国における線状降水帯の特性と環境場の解析2021

    • Author(s)
      宮原大輝,村田文絵
    • Organizer
      気象学会春季大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 監視カメラと気象レーダーによる竜巻の自動検知

    • URL

      http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_117.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 極端気象を監視する小型気象レーダーネットワーク

    • URL

      http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_116.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 高知大学気象情報頁

    • URL

      http://weather.is.kochi-u.ac.jp/

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] NICTサイエンスクラウド ひまわり衛星プロジェクト

    • URL

      https://sc-web.nict.go.jp/himawari/

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      2022 Research-status Report
  • [Remarks] フェーズドアレイ気象レーダリアルタイム観測データ

    • URL

      https://pawr.nict.go.jp/index.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_117.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_192.html

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2023-12-25  

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