2019 Fiscal Year Annual Research Report
差分部分空間に基づく時系列データからの変化・異常検知の新たな基盤構築
| Project/Area Number |
19H04129
|
|---|
| Research Institution | University of Tsukuba |
|---|
Principal Investigator |
福井 和広 筑波大学, システム情報系, 教授 (40375423)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 匠 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (30443188)
飯塚 里志 筑波大学, システム情報系, 助教 (30755153)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 変化検知 / 異常検知 / 時系列データ / 差分部分空間 / 凸錐差分部分空間 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
【課題１】差分部分空間/凸錐差分部分空間の原理研究：差分部分空間を用いた変化検知には，時間隣接したデータから生成される部分空間は重なりを生じ易く，最小正準角を含む上位正準角はほぼゼロとなるために，高い判別能力が期待できないという原理的な問題があった．この問題を解決するために，各時刻において差分部分空間の変動成分として抽出される n個の正準角セットをn次元の変位ベクトルと見なし，この変位ベクトルの時間変動に基づいて変化検知を行う方法を考案した．また時間伸縮にロバストな部分空間の生成法の検討，および差分部分空間/凸錐差分部分空間の幾何学的特性の評価・解析を行った．
【課題２】提案基盤のシステム実装：事前に，時間変動が正常範囲内と見なせる区間から抽出された変位ベクトルセットに対して主成分分析を適用して，正常部分空間を生成する．各時刻において抽出される変位ベクトルとこの正常部分空間との距離（角度）を測り，正常からの逸脱度とする．この逸脱度がしきい値を超えている場合に，変化有と判定するアルゴリズムを開発・実装した．
【課題３】提案基盤の有効性検証：上記で開発した変化検知アルゴリズムの動作検証と有効性の評価を生体信号を用いて行った．その結果，差分部分空間の時間変動から得られる変位ベクトルが，連続する２つの部分空間にデータ重複や部分空間の適切でない次元に起因する大きな重なりが生じても，僅かな変化を安定に検知出来ることを確認した．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
動画像を対象にした変化検知アルゴリズムの検討にはやや遅れが生じているが，来年度の研究においてベースとなる基本アルゴリズムの動作検証は完了した．計画全体としては概ね予定通り進んでいると言える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度に開発した基本アルゴリズムをベースに，より高性能な変化検知アルゴリズムを開発する．また検出された変化の異常タイプを識別するアルゴリズムを開発し，動作検証を行う．検知対象を生体信号に加えて動画像まで拡大する．
|
