物理層と意味層の2階層からなるセンサコンテキスト推定技術

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26280041
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 井上 創造 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90346825)
• 研究分担者: 西田 健 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30346861)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 人間行動センシング / 携帯デバイス行動認識 / コンテキストアウェアネス / スマートフォン / データセット / 機械学習 / パターン認識

研究実績の概要

本研究では，近年普及の進んだスマートフォンをはじめとするセンサデバイスを用いて，人間の行動や置かれた状況を高度に認識・推定する技術を研究する．大量の学習データ基盤を構築，活用し，1. 携帯デバイスから人体の物理的な運動を確率的に推定し，2. その人体運動から意味的な行動を複合的かつ連続的に推定するという，物理空間と意味空間の両方を適切に扱いながら行動推定の構造化を行うことで，従来は対象としていなかったような多彩な行動を高精度に推定する技術を確立する．
今年度は，大規模データセットに関して，看護分野及び家庭におけるデータセットを構築した．
看護分野においては，あるリハビリ病棟において，38名の看護師から，35日間で12,406行動ラベルと，それに付随した運動強度，場所，対面データを取得した．家庭においては，被験者の35家庭のタブレット端末から，約4ヶ月間で10,397行動ラベルと，それに付随した照度センサデータと電力消費データを収集した．
これらのデータにおいて，ラベルの不正確性を自動的に補正しながら行動認識の精度を上げるアルゴリズムを提案し，国内シンポジウムおよび国内研究会において論文賞を受賞した．現在国際会議に投稿中である．
また，行動の日ごとの周期性に着目して行動認識の精度を上げるアルゴリズムも提案した．これについては国際会議に投稿中である．
加えて，物理層において人間の姿勢の事前知識をモーションキャプチャなどで構築しておいて，センサデバイスの追跡を高精度化する方法を提案し，国際ワークショップで発表した．

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

既にデータセットを大規模に収集することができ，コンテキスト推定のアルゴリズムについても国内シンポジウムおよび国内研究会において論文賞を受賞したため。残りの課題も順調にこなすことが見込めるため。

今後の研究の推進方策

これまでにデータセットを順調に構築できた。また今後実験を続けるにあたっても再利用可能なスマートフォン上のアプリおよびWebサーバシステムを構築できた．今後はこれらを利用して，アルゴリズムの改良及び，行動認識結果をユーザにタイミングよくフィードバックすることで，行動ラベルの正確性を向上すると同時に，ユーザにとっても利便性があるシステムを構築する．
同時に，アルゴリズムとしても，物理層においてはパーティクルフィルタのようなより多くの可能性を保持するアルゴリズムや，それらにおいてパラメータを自動推定するしくみを取り入れたい．意味層においては，より柔軟なラベルを付加できるよう，自然言語処理分野の調査を行っていく．
さらに，データセットおよびアルゴリズム，また既存研究のサーベイを研究者間で共有できるよう，研究の蓄積のWeb上での公開やワークショップや会合での共有を積極的に行っていく．

研究成果

• [雑誌論文] 生活行動と消費電力の関係を調べるためのタブレット端末センシングおよび行動入力システム (2015)
  • 著者名/発表者名: 潘 新程, 峯崎 智裕, 磯田 達也, 田中 翔太, 内野 百里, 井上 創造
  • 雑誌名: 日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会予稿集 巻: 1 ページ: 99-100
• [雑誌論文] 簡易設置センサを用いた部屋タイプの判定に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 磯田 達也, 井上 創造
  • 雑誌名: 日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会予稿集 巻: 1 ページ: 97-98
• [雑誌論文] State estimation and control of a mobile robot using probabilistic filters (2015)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Nishida
  • 雑誌名: ICROS-SICE Kyushu Chapter 1st Joint Workshop on Robotics and Control 巻: 1 ページ: 33-34
• [雑誌論文] Health Checkup and Telemedical Intervention Program for Preventive Medicine in Developing Countries: Verification Study (2014)
  • 著者名/発表者名: 野原 康伸, 甲斐 瑛子, Partha Ghosh, Rafiqul Islam Maruf, Ashir Ahmed, Masahiro Kuroda, 井上 創造, Tatsuo Hiramatsu, Michio Kimura, Shuji Shimizu, Kunihisa Kobayashi, Yukino Baba, Hisashi Kashima, Koji Tsuda, Masashi Sugiyama, Mathieu Blondel, 上田 修功, 喜連川 優, 中島 直樹
  • 雑誌名: J Med Internet Res 2015 巻: 17(1) ページ: e2
  • DOI: 10.2196/jmir.3705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolving Health Consultancy by Predictive Caravan Health Sensing in Developing Countries (2014)
  • 著者名/発表者名: 甲斐 瑛子, Ashir Ahmed, 井上 創造, 中島 直樹, 喜連川 優
  • 雑誌名: ACM UbiComp International Workshop on Smart Health Systems and Applications (SmartHealthSys) 巻: 1 ページ: 1225-1232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room Exit Recognition Using Mobile Accelerometers and Illuminometers (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯田 達也, 井上 創造, 忽那 秀治, 河野 正人
  • 雑誌名: Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA) 巻: 1 ページ: 731-735
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Method for Tracking On-body Sensor Positions Utilizing Prior Knowledge (2014)
  • 著者名/発表者名: 右田 尚人, 弓山 卓哉, 井上 創造, 西田 健
  • 雑誌名: Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA) 巻: 1 ページ: 758-766
  • 査読あり
• [雑誌論文] Training Human Activity Recognition for Labels with Inaccurate Time Stamps (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸田 隆道, 井上 創造, 田中 翔太, 上田 修功
  • 雑誌名: Ubicomp Workshop for Human Activity Sensing Corpus and its Application (HASCA) 巻: 1 ページ: 863-872
  • 査読あり
• [雑誌論文] Applicability of Portable Health Clinic for ageing Society (2014)
  • 著者名/発表者名: Ashir Ahmed, Andrew Robeiro-Hargrave, Rafiqul Islam Maruf, 井上 創造, 中島 直樹
  • 雑誌名: International Conference on Human-Computer Interaction (HCI International) 巻: 1 ページ: 533-544
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empowering the healthcare worker using the Portable Health Clinic (2014)
  • 著者名/発表者名: 甲斐 瑛子, Andrew Robeiro-Hargrave, 井上 創造, 野原 康伸, Rafiqul Islam Maruf, 中島 直樹, Ashir Ahmed
  • 雑誌名: The 28th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (AINA) 巻: 1 ページ: 759-764
  • 査読あり
• [雑誌論文] ラベルの時刻ずれに対応した携帯センサ行動認識におけるクラスタリングによる特徴量境界の明確化(Feature Clustering for Mobile Activity Recognition with Time-lagged Labels) (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸田 隆道, 井上 創造, 上田 修功
  • 雑誌名: 情報処理学会 第160回ヒューマンコンピュータインタラクション・第44回ユビキタスコンピューティング合同研究発表会 巻: 1 ページ: 1-7
• [雑誌論文] 経験ベイズによる携帯センサの保持姿勢追跡手法の提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 右田 尚人, 弓山 卓哉, 井上 創造, 西田 健
  • 雑誌名: マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2014)シンポジウム 巻: 1 ページ: 409-414
• [雑誌論文] 携帯型加速度・照度センサによる部屋からの退出推定手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 磯田 達也, 井上 創造, 忽那 秀治, 河野 正人
  • 雑誌名: マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2014)シンポジウム 巻: 1 ページ: 1877-1883
• [雑誌論文] 各種センサを用いた家庭内行動と電力消費量の関係の分析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 亀津達也, 潘 新程, 井上 創造
  • 雑誌名: マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2014)シンポジウム 巻: 1 ページ: 1898-1903
• [雑誌論文] 医師不在地域における機械学習を用いた遠隔医療相談のプロセス改善に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口 敦, 甲斐 瑛子, 井上 創造, 野原 康伸, Ashir Ahmed, 中島 直樹
  • 雑誌名: マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2014)シンポジウム 巻: 1 ページ: 115 - 125
• [雑誌論文] ラベルの時刻ずれに対応した携帯センサ行動認識手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸田 隆道, 田中 翔太, 林田 興祐, 井上 創造, 上田 修功
  • 雑誌名: マルチメディア，分散，協調とモバイル(DICOMO2014)シンポジウム 巻: 1 ページ: 394-400
• [雑誌論文] 途上国の予防医療を実現する為のセンサーパッケージによる健診/遠隔医療実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野原 康伸, 甲斐 瑛子, Partha Ghosh, Rafiqul Islam Maruf, 井上 創造, Masahiro Kuroda, 忽那 秀治, 上田 修功, 和田 行弘, 喜連川 優, 中島 直樹
  • 雑誌名: 第18回日本医療情報学会春季学術大会抄録集 巻: 1 ページ: 54-55
• [学会発表] Pervasive Sensing for Nursing and Smart Energy Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上 創造
  • 学会等名: International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV)
  • 発表場所: Kitakyushu, Japan
  • 年月日: 2015-06-16
  • 招待講演
• [学会発表] センサビッグデータを用いた看護行動／節電行動理解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上 創造
  • 学会等名: パーティクルフィルタ研究会 発足十周年記念イベント
  • 発表場所: Kitakyushu
  • 年月日: 2015-04-24
• [学会発表] Mobile Activity Recognition and Healthcare Sensing (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上 創造
  • 学会等名: KIT/AIST Brain Circulation workshop
  • 発表場所: Karlsruhe, Germany
  • 年月日: 2015-03-19
• [学会発表] HASCシーケンスデータの品質の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸田 隆道, 井上 創造
  • 学会等名: HASC Challenge報告会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-02-28
• [学会発表] クアッドコプタのパーティクルフィルタモデル予測制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島田 健人, 津上 聖也, 西田 健
  • 学会等名: 日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 九州産業大学
  • 年月日: 2014-09-04 – 2014-09-06
• [学会発表] Particle Filter-Model Predictive Control of Quadcopter (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Shimada, T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on Advanced Mechatronic Systems
  • 発表場所: Tokai University, Kumamoto Campus, Japan
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-12
• [学会発表] Healthcare Application of Mobile and Ubiquitous Sensing (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 創造
  • 学会等名: Japanese-German EHR Symposium (JGEHRS)
  • 発表場所: Kloster Banz, Germany
  • 年月日: 2014-07-02
• [学会発表] 医師不在地域での集団診療におけるクラウドソーシング活用について (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口 敦, 甲斐 瑛子, 井上 創造, 野原 康伸, Ashir Ahmed, 中島 直樹
  • 学会等名: SOFT九州支部春季ワークショップ2014
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-06-21
• [図書] 次世代ヘルスケア機器の新製品開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上 創造
  • 総ページ数: 9 pages
  • 出版者: 情報技術協会