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ロバスト性と上位互換性を両立させたスプラインフィルタの研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K04202
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分18020:加工学および生産工学関連
研究機関中京大学

研究代表者

沼田 宗敏  中京大学, 工学部, 教授 (00554924)

研究分担者 近藤 雄基  第一工科大学, 工学部, 専任講師 (90835878)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードロバスト性 / 上位互換性 / スプラインフィルタ / 表面性状 / ロバストフィルタ / ガウシアンフィルタ / フーリエ変換 / 高速M推定法 / Bスプライン基底関数
研究開始時の研究の概要

スプラインフィルタは計測対象物の両端まで測定できる画期的な粗さ用ローパスフィルタである。さらに異常値の影響を受けないロバストスプラインフィルタは万能フィルタとしてISOの草案となり、世界各国の表面粗さ測定機に次々と搭載された。しかし異常値のない計測データに適用すると標準のスプラインフィルタと全く異なる出力になることが判明し、フィルタの上位互換性の欠如が明らかになった。
そこで本研究では、代表的ローパスフィルタであるガウシアンフィルタで研究代表者らが初めて実現したロバスト性と上位互換性の両立を、スプラインフィルタへ適用するための新しいアルゴリズムを確立し、計測現場における課題を解決する。

研究成果の概要

スプラインフィルタは計測対象物の両端まで測定できる画期的な粗さ用ローパスフィルタである。さらに異常値の影響を受けないロバストスプラインフィルタは万能フィルタとしてISOの草案となり、世界各国の表面粗さ測定機に次々と搭載された。しかし異常値のない計測データに適用すると標準のスプラインフィルタと全く異なる出力になることが判明し、フィルタの上位互換性の欠如が明らかになった。
そこで本研究では、代表的ローパスフィルタであるガウシアンフィルタで研究代表者らが初めて実現したロバスト性と上位互換性の両立を、スプラインフィルタへ適用するための新しいアルゴリズムを確立し、計測現場における課題を解決した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は研究代表者らが開発したロバスト推定法である高速M推定法を、同じく研究代表者らが考案した畳み込み演算方式のスプラインフィルタに適用する手法である。これによりロバスト性と上位互換性を備えたスプラインフィルタを実現でき、さらにこのフィルタ演算を周波数領域で行うことで高速化した。本研究の遂行により、学術的には逆行列型を含むあらゆるロバストフィルタで上位互換性の保証を可能にできる手法が提案できた。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (7件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 周波数領域法による高速ロバストスプラインフィルタの開発2023

    • 著者名/発表者名
      外山正道, 近藤雄基, 吉田一朗, 沼田宗敏, 神谷和秀, 輿水大和
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 89 号: 2 ページ: 207-212

    • DOI

      10.2493/jjspe.89.207

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 年月日
      2023-02-05
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Verification of Characteristics of Spline Filter Series Robust Filters for Surface Roughness and Proposal of Filter Selection Guidelines2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kondo, Ichiro Yoshida, Munetoshi Numada, Hiroyasu Koshimizu, Ryo Saito and Kaito Fujiyoshi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 13 号: 6 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3390/app13063390

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 表面性状評価用スプラインフィルタの最新動向2022

    • 著者名/発表者名
      沼田宗敏,近藤雄基
    • 雑誌名

      トライボロジスト

      巻: 67 号: 11 ページ: 751-757

    • DOI

      10.18914/tribologist.67.11_751

    • ISSN
      0915-1168, 2189-9967
    • 年月日
      2022-11-15
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Robust filter compatible with Gaussian Filter using L2-Norm2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kondo, Munetoshi Numada, Ichiro Yoshida, Yudai Yamaguchi, Hirokazu Machida and Hiroyasu Koshimizu
    • 雑誌名

      Precision Engineering

      巻: 76 ページ: 124-132

    • DOI

      10.1016/j.precisioneng.2022.03.012

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Verification of Characteristics of Gaussian Filter Series for Surface Roughness in ISO and Proposal of Filter Selection Guidelines2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kondo, Ichiro Yoshida, Dan Nakaya, Munetoshi Numada, and Hiroyasu Koshimizu
    • 雑誌名

      Nanomanufacturing and Metrology

      巻: 4 号: 2 ページ: 97-108

    • DOI

      10.1007/s41871-021-00096-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] L1-norm Gaussian filter satisfying all three robust examples in ISO16610-302021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kondo, Munetoshi Numada, Ichiro Yoshida, Yudai Yamaguchi, Hirokazu Machida, Hiroyasu Koshimizu
    • 雑誌名

      Measurement

      巻: 181 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.measurement.2021.109622

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Proposal of a Spline Filter that Achieves Both Robustness and Lower Compatibility2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Kondo, Munetoshi Numada, Keiya Takahashi, Ichiro Yoshida, Hiroyasu Koshimizu
    • 雑誌名

      Nanomanufacturing and Metrology

      巻: 4 号: 2 ページ: 77-85

    • DOI

      10.1007/s41871-020-00092-1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 高速M推定型ガウシアンフィルタとガウシアンフィルタの特性を応用した外れ値の検出・除去と粗さ評価2020

    • 著者名/発表者名
      近藤雄基,吉田一朗,沼田宗敏,輿水大和
    • 雑誌名

      精密工学会誌

      巻: 86 号: 10 ページ: 778-783

    • DOI

      10.2493/jjspe.86.778

    • NAID

      130007922459

    • ISSN
      0912-0289, 1882-675X
    • 年月日
      2020-10-05
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ロバストスプラインフィルタ周波数型2次元フィルタ高速計算法開発(第3報)2022

    • 著者名/発表者名
      外山正道,近藤雄基,椿浩也,沼田宗敏,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] L1ノルムを用いた外れ値に対応可能なロバストスプラインフィルタの高精度化2022

    • 著者名/発表者名
      鷲見昇太郎,近藤雄基,吉田一朗,沼田宗敏,神谷和秀,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロバストスプラインフィルタ周波数型2次元フィルタ高速計算法開発(第2報)2021

    • 著者名/発表者名
      外山正道,近藤雄基,椿浩也,沼田宗敏,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] L1ノルムを用いた外れ値に対応可能なロバストスプラインフィルタの提案2021

    • 著者名/発表者名
      鷲見昇太郎,沼田宗敏,近藤雄基
    • 学会等名
      精密工学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロバストスプラインフィルタの周波数型2次元フィルタ高速計算法開発2021

    • 著者名/発表者名
      椿浩也,沼田宗敏,近藤雄基,吉田一朗,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 離散型L2ノルムロバストフィルタのカット幅の検証2021

    • 著者名/発表者名
      近藤雄基,山口雄大,吉田一朗,沼田宗敏,椿浩也,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速M推定を用いたロバストスプラインフィルタの考察 第2報2020

    • 著者名/発表者名
      高橋渓也,沼田宗敏,近藤雄基,吉田一朗,輿水大和
    • 学会等名
      精密工学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 表面性状用ローパスフィルタの数理2023

    • 著者名/発表者名
      近藤雄基、沼田宗敏、吉田一朗
    • 総ページ数
      150
    • 出版者
      リフレ出版/東京図書出版
    • ISBN
      9784866416380
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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