特許7404989IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

観測場内の観測値を推定する方法及び装置、並びに、それを利用した画像再構成方法及び装置

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

非特許文献1に開示されている手法によれば、観測データの分布に関する事前の知識や情報が与えられていない場合であっても、圧縮センシングに必要である、適切な制約条件となる観測データの分布に関する関数(生成関数)を機械学習によって取得することができる。しかしながら、その機械学習のためには、本物のデータ、つまりは観測場全体について収集された実観測データが必要であり、こうしたデータを事前に用意しなければならない。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

課題の一つを解決するために成された本発明に係る観測値の推定方法の一態様は、 一つ又は複数のセンサを用い、観測場の状態が同一であるとみなせる時間範囲内で該観測場内の複数の観測位置についての実測観測値を取得し、且つ、該観測場の状態が同一であるとみなせない時間に亘って該観測場内の複数の観測位置についての実測観測値を繰り返し取得する測定ステップと、 前記測定ステップにおいて取得された複数・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る

発明の効果[発明の詳細な説明]から抜粋

非特許文献1に記載の技術でもそうであるが、一般的なGANでは、データの分布を学習して、本物データの分布に類似する偽のデータ分布を生成可能な生成器を得る。これに対し、本発明に係る観測値の推定方法及び装置の一態様では、GAN等の敵対的学習において関数自体の分布を学習する。即ち、この関数は観測場の状態に応じて変化する関数であり、関数の分布は観測場の状態に応じた確率的な分布である。

観測場における観測対象の分布が時間的に明確な周期性を有していない場合であっても、いつかは実質的に同じであるとみなせる分布が現れるという仮定が可能であれば、観測値の分布のパターンは有限であるといえる。つまりは、観測場の状態も有限である。そうした仮定の下では、少数の観測位置における観測結果に基く敵対的学習によって、観測場の状態を表す変数と観測位置を示す変数とを引数にとる生成関数を求めることができる。

本発明に係る観測値の推定方法及び装置の一態様によれば、要求される空間分解能に対応する観測場全体の観測位置の数に比べて、かなり少ない数の観測位置における観測値に基いて、観測場全体又はその一部の範囲についての観測値の分布を推定可能な関数を取得することができる。それにより、例えば観測場内の全ての観測位置における観測値を取得するためにスキャンを行う速度に比べて高速に変動する現象や状態を観測したい場合に、物理的な或いはコスト的な制約条件にとらわれることなく、また全体を測定した過去のデータに基く統計的な分布に頼ることなく、比較的少数の観測値に基いて取得した分布情報に依る圧縮センシングを実施することができる。その結果、手間とコストとを節約しながら、広い観測場についての観測値の分布を的確に把握することができる。

また、本発明に係る画像再構成方法及び装置の一態様によれば、観測場内の比較的少数の観測位置における観測値に基いて、該観測場全体についての精度の高い観測値の分布を示す画像を得ることができる。

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】 本発明に係る観測値推定装置に用いられる関数推定装置の一実施形態のブロック構成図。
【図2】 本発明に係る観測値推定装置の一実施形態のブロック構成図。
【図3】 本発明に係る画像再構成装置の一実施形態のブロック構成図。
【図4】 図1に示した関数推定装置におけるGANの機能ブロック構成図。
【図5】 図4中の生成関数Gの内部で共有される関数fの概念図。
【図6】 図4中の識別関数Dに用いられるディープセッツによる畳込演算部の概念図。
【図7】 図4中の生成器におけるスキップドコネクションの概念図。
【図8】 2次元の観測場に対する観測手法の説明図。
【図9】 観測場の状態が変化する場合における一般的な観測手法の説明図。
【図10】 観測場の状態が変化する場合における圧縮センシングを用いた観測手法の説明図。
【図11】 状態が変化する2次元観測場を表すシミュレーションデータ(真値の分布)の一例を示す図。
【図12】 図11に示した真値の分布から各時点でそれぞれ9点をサンプリングした場合の測定例を示す図。
【図13】 図12に示した観測値データを入力データとしたときに図4に示したGANにより生成される生成器を用いて生成される模擬的な画像の一例を示す図。

代表図 図1本件の代表的な図

1、11…入力部 12…観測値推定部 120…分布関数情報記憶部 3、13…出力部 2…分布関数推定部 200…主演算部 201…生成部 202…識別部 203…判定部 204…更新部 210…副演算部 211…逆関数生成部 212…ペナルティ項生成部 213…更新部 21…計測部 22…画像再構成部 23…表示部

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