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関数データ解析的アプローチによる代数的位相アンラップと信号処理問題への応用

研究課題

研究課題/領域番号 14J00920
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知覚情報処理
研究機関東京工業大学

研究代表者

北原 大地  東京工業大学, 大学院理工学研究科(工学系), 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード2次元位相アンラップ / スプライン平滑化 / 代数的位相アンラップ / 部分終結式 / 数値安定化 / 代数的連続位相復元法 / 確率密度関数推定 / 凸最適化 / 位相アンラップ / 関数データ解析 / スプライン関数 / 合成開口レーダ
研究実績の概要

2次元の複素信号の観測データから,真の連続位相を推定する問題である「2次元位相アンラップ問題」に対し,研究員らのグループは1. 離散複素信号を表現する連続な複素関数を構成し,2. 代数的位相アンラップを用いて対応する連続位相を厳密に計算する,という2段階の超解像位相アンラップ法を提案している.
今年度は,新たに単位円周上の代数的位相アンラップの数値的不安定性の解消に取り組んだ.単位円周上の位相アンラップは,「フィードバックシステムの安定性解析」や「複素ケプストラム計算」などで必要とされ,代数的位相アンラップを用いれば所望の連続位相が厳密に計算される.しかしながら,実際には多項式除算型の計算による数値的不安定性が原因となり,特に高次の複素多項式に対して,位相アンラップに失敗してしまう問題があった.
代数的位相アンラップの成功のカギは,多項式除算型の計算によって得られる「スツルム列」と呼ばれる関数列の符号判定にかかっている.研究員は新たに「自己反転型多項式除算」を定義し,それにより得られる新たなスツルム列を用いても連続位相が計算可能なことを明らかにした.次に,再定義されたスツルム列の符号が新たに開発した「自己反転型部分終結式」と呼ばれる行列式から判定できることを示した.これにより,多項式除算型の計算を介さずに代数的位相アンラップが実装可能となり,実際に数値実験により代数的位相アンラップが劇的に安定化されることを示した.提案手法は到来方向推定で重要な「MUSICスペクトルのピークサーチ」への応用が期待でき,超解像位相アンラップ法の今後の更なる発展が期待できる.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Algebraic Phase Unwrapping Based on Two-Dimensional Spline Smoothing over Triangles2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara, Isao Yamada
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 64 号: 8 ページ: 2103-2118

    • DOI

      10.1109/tsp.2015.2510986

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Algebraic Phase Unwrapping with Self-Reciprocal Polynomial Algebra2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      12th International Conference on Sampling Theory and Applications
    • 発表場所
      Tallinn, Estonia
    • 年月日
      2017-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Stabilization of Algebraic Phase Unwrapping along the Unit Circle with Self-Reciprocal Subresultant2017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      2017年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] A Branch Cut Type Sign Estimator for Single-Frame Fringe Projection Profilometry2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      31th IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Huber 損失関数を用いたロバストな三重位相差型GPS2016

    • 著者名/発表者名
      森和也, 北原大地, 山岸昌夫, 山田功
    • 学会等名
      31th IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2016-11-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 位相をつなぐ―代数的位相アンラップとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      山田功, 北原大地
    • 学会等名
      2016年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Branch Cut Type Sign Estimator for 3D Measurement from A Single Fringe Pattern2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      9th SICE Symposium on Computational Intelligence
    • 発表場所
      千葉
    • 年月日
      2016-07-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Two-Dimensional Positive Spline Smoothing and Its Application to Probability Density Estimation2016

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing 2016 (ICASSP'16)
    • 発表場所
      Shanghai International Convention Center (Shanghai, China)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stabilization of Adaptive Eigenvector Extraction by Continuation in Nested Orthogonal Complement Structure2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kakimoto, Daichi Kitahara, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing 2016 (ICASSP'16)
    • 発表場所
      Shanghai International Convention Center (Shanghai, China)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Fast Dual Iterative Algorithm for Convexly Constrained Spline Smoothing2016

    • 著者名/発表者名
      Masao Yamagishi, Daichi Kitahara, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing 2016 (ICASSP'16)
    • 発表場所
      Shanghai International Convention Center (Shanghai, China)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元スプライン平滑化に基づく代数的連続位相復元法2015

    • 著者名/発表者名
      北原大地, 山田功
    • 学会等名
      第8回コンピューテーショナル・インテリジェンス研究会
    • 発表場所
      県立広島大学広島キャンパス (広島県広島市南区)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Two-Dimensional Phase Unwrapping Based on Selective Smoothing and Inconsistency Correction2015

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      スパリゾートハワイアンズ (福島県いわき市常磐藤原町)
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Positive Quartic and Biquartic C2-Splines and Their Applications to Two-Dimensional Probability Density Estimation2015

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      スパリゾートハワイアンズ (福島県いわき市常磐藤原町)
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] On A Projection Step by Generalized Orthogonal Complement Matrices for Adaptive Subspace Tracking2015

    • 著者名/発表者名
      Kenji Kakimoto, Daichi Kitahara, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      スパリゾートハワイアンズ (福島県いわき市常磐藤原町)
    • 年月日
      2015-11-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A VIRTUAL RESAMPLING TECHNIQUE FOR ALGEBRAIC TWO-DIMENSIONAL PHASE UNWRAPPING2015

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 発表場所
      Brisbane Convention & Exhibition Centre(Brisbane, Australia)
    • 年月日
      2015-04-19 – 2015-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] PROBABILITY DENSITY FUNCTION ESTIMATION BY POSITIVE QUARTIC C2-SPLINE FUNCTIONS2015

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 発表場所
      Brisbane Convention & Exhibition Centre(Brisbane, Australia)
    • 年月日
      2015-04-19 – 2015-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Smoothness-Aware Phase Unwrapping by Convex Optimization Technique2015

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      リモートセンシングシンポジウム
    • 発表場所
      TOKYU REIT 虎ノ門ビル(東京都港区)
    • 年月日
      2015-03-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A Preprocessing Using Convex Optimization for Algebraic Two-Dimensional Phase Unwrapping2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara, Masao Yamagishi, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      ビナリオ嵯峨嵐山(京都市右京区)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] One-Dimensional Probability Density Function Estimation by Positive Quartic C2-Spline Interpolation and Smoothing2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      ビナリオ嵯峨嵐山(京都市右京区)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A fast Gauss-Seidel-like splitting algorithm for convexly constrained spline smoothing2014

    • 著者名/発表者名
      Masao Yamagishi, Daichi Kitahara, and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium
    • 発表場所
      ビナリオ嵯峨嵐山(京都市右京区)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 二次元位相アンラップ問題の難しさと面白さ2014

    • 著者名/発表者名
      北原 大地
    • 学会等名
      IEICE SIP Symposium(チュートリアル)
    • 発表場所
      ビナリオ嵯峨嵐山(京都市右京区)
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Algebraic phase unwrapping over collection of triangles based on two-dimensional spline smoothing2014

    • 著者名/発表者名
      Daichi Kitahara and Isao Yamada
    • 学会等名
      IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP)
    • 発表場所
      Fortezza dal Basso(Florence, Italy)
    • 年月日
      2014-05-04 – 2014-05-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 山田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sp.ce.titech.ac.jp/index.php?%BB%B3%C5%C4%B8%A6%B5%E6%BC%BC

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
  • [備考] T2R2(東京工業大学リサーチリポジトリ)

    • URL

      http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherpublicationlist.cgi?q_researcher_content_number=cb244a21c62c47628229682c0b5dbb85

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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