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Construction of data-driven simulations through video analysis of self-propelled particle systems

Research Project

Project/Area Number 18K11338
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 60100:Computational science-related
Research InstitutionOita University

Principal Investigator

Takami Toshiya  大分大学, 理工学部, 教授 (10270472)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小林 泰三  九州大学, 情報基盤研究開発センター, 学術研究員 (20467880)
下川 倫子  福岡工業大学, 工学部, 助教 (80554419)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords自己駆動粒子 / 時系列解析 / 映像分析 / 動的モード分解 / 統計モデル / 因果関係分析 / Shifted DMD / データ駆動型シミュレーション / データ駆動シミュレーション / 映像解析
Outline of Final Research Achievements

Research was conducted for the purpose of modeling complex particle systems and constructing simulation. First, we analyzed the time series of the self-driven particle system and showed that the change point of complex motion can be detected by a method applying dynamic mode decomposition. Furthermore, time-series data was extracted based on the experimental images, a mathematical model for expressing this motion was estimated, and statistical analysis including causal analysis was performed. As a result, we successfully established the procedure from video to the mathematical model even for unknown motion.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

画像処理技術は大きく進んでおり、特に、物体の自動認識技術は近年格段に進歩してきた。本研究では、この画像処理技術を複雑な運動の分析に応用し、時系列解析の技術と合わせて数理モデル化を実施した。本研究で対象とした自己駆動粒子系は、動物や人の動きを表現するモデルとして利用される場合もあり、監視カメラや車載カメラで記録された映像の自動分析などへと発展的に応用が可能な研究成果である。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Pattern Formation in Glass Caused by Rayleigh-Taylor Instability2020

    • Author(s)
      下川倫子
    • Journal Title

      JAPANESE JOURNAL OF MULTIPHASE FLOW

      Volume: 34 Issue: 3 Pages: 411-418

    • DOI

      10.3811/jjmf.2020.T013

    • NAID

      130007924679

    • ISSN
      0914-2843, 1881-5790
    • Year and Date
      2020-09-15
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Analysis of the Collective Behavior of Boids2020

    • Author(s)
      Inomata Yoshinari、Takami Toshiya
    • Journal Title

      Springer Proceedings in Physics

      Volume: 252 Pages: 373-379

    • DOI

      10.1007/978-3-030-55973-1_46

    • ISBN
      9783030559724, 9783030559731
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 動的モード分解を用いた集団運動変化点の検出2020

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Journal Title

      第26回交通流と自己駆動粒子系シンポジウム論文集

      Volume: 26

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Star-shaped patterns caused by colloidal aggregation during the spreading process of a droplet2020

    • Author(s)
      Michiko Shimokawa, H. Kitahata and Hidetsugu Sakaguchi
    • Journal Title

      EPL (Europhysics Letters)

      Volume: 132 Issue: 1 Pages: 18002-18002

    • DOI

      10.1209/0295-5075/132/18002

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] VARモデルを用いた自己駆動粒子の相互作用に関する因果分析2021

    • Author(s)
      大山勇人, 下川倫子, 高見利也
    • Organizer
      火の国情報シンポジウム2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 粒子群最適化における集団運動データの解析2021

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      2020年度電気・情報関係学会九州支部連合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 探索領域の分割を導入した挿入操作PSO戦略の提案2020

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      火の国情報シンポジウム2020
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 挿入操作PSO戦略に対する高速化の検討2020

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of group behavior of Boids using PCA2019

    • Author(s)
      Yoshinari Inomata and Toshiya Takami
    • Organizer
      Traffic and Granular Flow 2019, Pamplona, Spain
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Construction of data-driven simulations and multi-scale analysis of complex systems2019

    • Author(s)
      Toshiya Takami
    • Organizer
      Dynamics Days Europe 2019, Rostock, Germany
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 動的モード分解による集団運動データの解析2019

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      電気・情報関係学会九州支部第72回連合大会, 九州工業大学
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 動的モード分解を用いた集団運動データの自動分類2019

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      情報処理学会九州支部 若手の会セミナー, 虹の松原, 佐賀県
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Boidモデルを用いた渦運動の解析2018

    • Author(s)
      猪股 能成, 高見 利也
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 木管楽器の音孔と移動境界IV2018

    • Author(s)
      若狭大輝, 小林泰三, 松田秀隆, 高見利也, 髙橋公也
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] エージェントの群行動を制御・解析するツールの開発2018

    • Author(s)
      猪股能成, 高見利也
    • Organizer
      電気・情報関係学会九州支部第71回連合大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 主成分分析を用いた Boid モデルの群行動解析2018

    • Author(s)
      猪股 能成, 高見 利也
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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