センサーの知能化に関する基礎的研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044088
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 佐藤 拓宋 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (20016760)
• 研究分担者: 亀山 啓輔 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (40242309) ; 小杉 幸夫 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教授 (30108237) ; ROMAN Kuc エール大学, 電気工学科, 教授
• キーワード: 超音波 / 知能化 / センサー融合 / ニューラルネット / 高次相関 / 位置計測 / 医用診断 / 非線形効果

研究概要

本研究は、超音波や光を検出するセンサーにニューラルネット等を用いた情報処理系をも併合したIntelligent Sensorを構成し、センサの識別能力を高めることを目的とするが、本年度は米国側エール大学のKuc教授が進めているロボット用超音波センサ及びこうもりの位置検出モデルの研究と日本側で進めているニューラルネットを用いたセンサー融合技術、非線形パラメータの映像化法、高次相関を用いた情報処理系についての研究内容の相方を開示・連携することで、より高度なセンサー知能化の原理・方式を定式化することを意図し、主として次の3項目について基礎的な研究を進めた。
1.ニューラルネットを用いた複数センサからの位置情報の統合:現在米側、Kuc教授が進めている。こうもりの物体位置検出機構を模した超音波エコー解析アルゴリズムでは障害物環境への適応能力に問題があったが、日本側で開発したAnswer-in-Weights方式のニューラルネットを適用することで障害物環境にも学習的に適応できる能力を得ることができた。
2.高次相関を用いた観測系の構成:移動ロボットの位置検出について米側、Kuc教授は超音波エコーによる方式を提案しているが、これに加えるに、路面パターンの不規則性を利用した高次相関系を構成し、光学的情報をも移動ロボットの位置・速度等の検出に役立てる方式を提案し、予備実験を行い、その動作を確認した。
3.超音波診断パラメータの融合システム:各種の非線形パラメータ及び通常のエコー情報等を融合してより精度の高い診断情報を顕在化させるアルゴリズムについて基礎的検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] T.Sato,Y.Mochida,K.Fujii,I.Yu.Demin,K.Y.Jhang,K.Kobayashi,M.Kato,K.Kameyama: "Bispectral Analysis Applied for Measurement of Nonlinear Characteristics of Vibration Propagation in Soft Tissues" Proceedings of IEEE Signal Processing Workshop on Higher Order Statistics(1993). 1. 369-373 (1993)
• [文献書誌] 小杉幸夫,亀山啓輔: "層間荷重に解を得る誤差逆伝搬法の逆問題への適用" 電子情報通信学会論文誌D-II. J77. 600-605 (1994)
• [文献書誌] K.Fujii,T.Sato,K.Kameyama,K.Kobayashi: "Theoretical treatment of propagation of Vibration in Soft tissues and a method to obtain precise hardness images in vivo" Ultrasonic Imaging. 15. 165-166 (1993)
• [文献書誌] T.Ogawa,K.Kameyama,R.Kuc,Y.Kosugi: "Sensor-Fusing Target Localization with Network Inversion using an Answer-in-Weights Scheme" Neural Networks. (投稿中).
• [文献書誌] K.Kameyama,M.Iwata,T.Sakai,K.Y.Jhang,T.Sato: "Acousto-Optical Third Order Correlator" Proceedings of IEEE Signal Processing Workshop on Higher Order Statistics(1993). 1. 81-85 (1993)
• [文献書誌] K.Kameyama,M.Sakamoto,H.Akagi,K.Y.Jhang,T.Sato: "Robot Vision System Using High Order Correlation Analysis" Proceedings of IEEE Signal Processing Workshop on Higher Order Statistics(1993). 1. 86-90 (1993)
• [文献書誌] I.Y.Demin,T.Sato,et al. (分担): "Advances in Nonlinear Accustics" World Scientific Press, 6 (1993)