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Signal processing on graphs with uncertainties

Research Project

Project/Area Number 22K21287
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 1001:Information science, computer engineering, and related fields
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology (2023)
Tokyo University of Science (2022)

Principal Investigator

Yamada Koki  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任助教 (70965524)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsグラフ信号処理 / グラフフィルタ / 電力系統 / 状態推定 / グラフ信号復元 / 電力システム / ベイズモデリング
Outline of Research at the Start

IoT技術の発展により,センサが小型化し安価になったことで,大量かつ多種多様なデータを取得することが容易となった.大規模なセンサデータから特徴抽出・知識発見は,IoT,バイオインフォマティクス,センサネットワーク,スマートグリッド等広範な分野で必要な技術である.これらの技術において,グラフ信号処理はネットワーク上に分布する信号を解析する手段として注目を集めている.これまでグラフ信号処理はグラフが完全に既知であるという条件で理論構築がなされている.本研究では,従来のグラフ信号処理技術を拡張するために,グラフが不確実性を内包する状況における信号処理技術の開発を目指す.

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we addressed signal processing methods in the presence of network uncertainties, such as power systems and transportation networks. We investigated and developed methods for graph filter transition, time-varying graph signal restoration, and graph signal sampling, which are important issues in the field of graph signal processing. We applied the developed methods to state estimation of power systems and time-frequency analysis of acoustic signals, and demonstrated that they demonstrated superior performance compared to conventional methods.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

確率密度比推定を利用し,あるネットワーク上で学習したグラフフィルタを異なるネットワーク上でも適用可能とする技術を開発した.本研究成果を電力システムの状態推定に適用し,電力網の情報を適切に取り入れることで,より高精度な推定を実現した.本研究の成果は,状態推定問題に限らず電力システム分野の重要課題であるセンサ配置問題やセキュリティリスク検知などにも応用可能な技術である.

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Model-Based Deep Learning in Graph Signal Processing2023

    • Author(s)
      山田 宏樹、田中 雄一
    • Journal Title

      Journal of The Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 62 Issue: 12 Pages: 751-756

    • DOI

      10.11499/sicejl.62.751

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • Year and Date
      2023-12-10
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] グラフ学習の基礎と応用2023

    • Author(s)
      山田宏樹
    • Organizer
      信号処理研究会 2023年8月
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] グラフフィルタを用いたスペクトログラムの再割り当て2023

    • Author(s)
      山田宏樹
    • Organizer
      2023年秋季音響学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 最良線形不偏推定量に基づくグラフ信号の集約サンプリング2023

    • Author(s)
      福井健心
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会ソサエティ大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] RESTORATION OF TIME-VARYING GRAPH SIGNALS USING DEEP ALGORITHM UNROLLING2023

    • Author(s)
      Hayate Kojima
    • Organizer
      2023 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 確率密度比に基づくグラフフィルタ転移2022

    • Author(s)
      山田宏樹
    • Organizer
      第37回 信号処理シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-09-01   Modified: 2025-01-30  

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