RESEARCH TOPICS
研究トピック 大阪大学 大学院情報科学研究科 山口研
山口研究室の研究トピック一覧です。
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言語モデルを活用した適応型メッセージスケジューリング
この研究では、次世代の世界気象IoTデータ交換システムである WMO情報システム2.0（WIS2.0） のブローカーにおいて、システム内のサブスクライバーが要求するメッセージの時間制約（デッドライン）を満たすための適応型メッセージ配信メカニズムを提案しています．WIS2.0は世界...
WiFi RSSI統合型視覚言語モデルによる屋内物体認識
本研究は、視覚言語モデル（Visual-Language Model, VLM） を活用し、屋内環境における物体の自動識別および分類を行う新しい手法を提案する。従来の手法では、各物体を手動でラベリングするコストの高さや、記述の曖昧さが課題となっていた。本システムでは、詳細な点群データ（3D表現）とR...
三次元点群からの形状特徴に基づく被災者判定
日本では毎年多くの災害が発生しており，大規模地震の発生も頻繁です．特に，阪神淡路大震災の事例からも分かるように，被災者の発見が遅れると生存率が大幅に低下するため，迅速な捜索活動が求められています．ドローンは柔軟な捜索が可能であることから，近年近年ドローンによる被災者救助の支援システムの開発が進められ...
機械学習による道路ネットワークを考慮した低粒度GPS軌跡データの復元手法
プライバシー保護とデータ有用性のバランスを考慮し、切り捨てられた低解像度のGPS軌跡データを高解像度に復元する新たなシステムを提案する。本システムは、Transformerとグラフ畳み込みネットワーク（GCN）を統合し、軌跡データの時系列依存関係と道路ネットワークの空間的関係を効果的に捉える。これに...
ニューラルネットワークを用いた歩行流制御施策の最適化
スポーツイベント，コンサート，ライブパフォーマンスなどは多くの人を集め，そのようなイベント終了後の帰宅時の人の密集は，転倒事故，緊急時避難の阻害，犯罪の危険性など，人々の安全が脅かす可能性を高める．そのため、適切な群衆誘導や交通計画、警備の強化が求められる．特に，段階的退場や回遊促進などの行動変容に...
BackscatterによるWi-Fi CSI行動認識
Wi-FiのCSI（チャネル状態情報）を使用した活動認識は、低コストでWi-Fiデバイスのみで高齢者の監視などに利用できるため、注目されています。しかし、CSIベースのセンシングの精度とカバレッジは、環境内のWi-Fiデバイスの数に依存しており、実際のシナリオではコストパフォーマンスの観点から望まし...
三次元点群に基づく転倒検知
高齢者にとって転倒は重大な健康リスクであり，WHOは転倒が世界で2番目に多い偶発的な死亡原因であるとしています．特に日本では，高齢化が進むこともあり，家庭内での死亡事故の主な原因となっています．転倒は骨折や頭部外傷を引き起こし，要介護状態や生活の質の低下につながる可能性があるため，迅速な検出と対応が...
実空間融合型メタバースにおける共有オブジェクト品質の分散型最適化
COVID-19の流行以降、遠隔交流のためのツールとしてメタバースに注目が集まっています。近年の3Dセンシング技術の発展により、現実の空間を常時3Dスキャンし、仮想空間で共有するという新たな遠隔交流システムが可能になりつつあります。我々は、このシステムを「ハイブリッドメタバース」と名付け、その実用化...
観光地における訪問者の移動パターンの理解
公共空間における訪問者の移動パターンを理解することは、交通サービスの最適化やアクセシビリティの向上に不可欠です。本研究では、和歌山城公園内の移動パターンをアンケート調査に基づいて分析しています。参加者には、モビリティビークルを使用して最初に訪問しようと考えていた場所（想定目的地）と、最終的に到達...
決定木代理モデルを用いた自動運転のための解釈可能な環境条件認識
自動運転において、センサーは周囲環境を認識し、安全な運転を実現する重要な役割を担います。しかし、悪天候や低照度環境ではセンサーの性能が低下し、認識精度が不安定になるため、自動運転車が正確な運転判断を下すことが困難になります。そのため、自動運転車が適切に対応できるよう、天候や時間帯などの環境条件を正確...
電動キックボードの交通安全支援システム
近年、電動キックボード（E-Scooter）は、マイクロモビリティ（Micromobility）の重要な手段の一つとして、世界中で急速に普及しています。その利便性、低炭素排出、および都市適応性の高さから、多くの都市がこれをシェアリング交通システムに組み込んでいます。しかし、電動キックボードの普及に伴...
物理情報に基づく敵対的生成ネットワークを用いた車両間遮蔽下でのレンジドップラーマップ生成
近年、ディープラーニングはレーダー技術の可能性を大きく広げています。ニューラルネットワークをレーダーと統合することで、レーダー画像から特徴を自動的に抽出でき、ターゲット検出の精度が向上します。しかし、これらのモデルが効果的に特徴を識別するためには、大量のラベル付きレーダーデータが必要となりますが、ラ...
マルチモーダル融合とLLM駆動による動的環境適応型自律ロボットナビゲーション
本研究では、駅や商業施設などの高密度で動的な環境における自律ロボットナビゲーションの課題に取り組むため、マルチモーダルセンサーデータ（LiDARと視覚センサ）の融合と大規模言語モデル（LLM）を活用した適応型ナビゲーションシステムを提案します。従来のルールベース手法では対応が困難な人間の予測不能な行...
介護タクシー配車問題に対する量子近似解法とニューラル融合型の数理最適化アルゴリズムの提案
日本では高齢化が進み、デイサービスなどの介護施設を利用する高齢者が増えている。介護施設へ高齢者を送迎するサービスである介護タクシーは、車両やドライバーの数が限られており、効率的なルート計画が必要になる。また、高齢者の送迎時間は身体の状況によって異なるため、送迎希望時刻の枠内に送迎に行かなければならな...
高速道路オンランプにおける軽量機械学習モデルによる合流点予測
本研究では、高速道路の合流地点を予測するための軽量な機械学習フレームワークを提案する。従来の深層学習手法とは異なり、本モデルは高い精度を維持しつつ、学習および推論のコストを抑えた実用的なソリューションを提供する。本システムでは、固定カメラで撮影した映像からYOLO v5を用いて車両を検出し、新規開発...
線形計画ソルバーと機械学習を用いた介護タクシー配車問題の最適化
介護施設利用者に対する配車計画をAIを用いて最適化する研究を行っています．高齢化に伴い，高齢者施設の需要が高まっています．送迎は利用者の住居を一軒ずつ順に訪問することで行われますが，快適な送迎を提供するためには，個々の利用者が持つニーズに応えながら送迎車両を割り当てる必要があります．例えば，車椅子利...
Bluetooth Channel Sounding を用いた人の存在検知手法
子供が車内に取り残される事故は, 国内外問わず深刻な社会問題となっている. 置き去り防止のため，重量センサ，カメラ，ミリ波レーダーなど，様々な機器を用いた方式が提案されており，それらの一部は既に実用化されている．しかし，導入コストの問題や，車内に配線を追加する空間が不足しているという問題がある．これ...
広域ロケーションデータとスポット通行量データの併用によるシミュレーション上への歩行者流再現
近年、地域活性化において歩行者流動データの活用が注目を集めている。現在の歩行者流動を把握することは、観光客や住民を魅力的な地域スポットへ効果的に誘導し、地域の魅力を最大化する上で重要である。スマートフォンのGPS位置情報データの大規模な取得が可能となったことで、特定の移動パターンの把握が可能になった...
Wi-Fi CSI による屋内ドローンのプロペラ回転数推定手法
ドローン技術の進化に伴い，その応用範囲は物流，監視，点検，農業など多岐にわたり，室内での活用も広がっています。しかし，ドローンの制御精度向上が大きな課題となっており，その解決には正確なプロペラ回転数の把握が不可欠です．本研究では，Wi-Fi Channel State Information (CS...
人流デジタルツインを活用した適応的屋内ナビゲーションシステム
デジタルツイン技術は，物理空間の対象やシステムを仮想空間に再現し，振る舞いや状態をリアルタイムで連携する技術として注目されている．本研究室においても，スマートシティ基盤技術開発の一環として，人流デジタルツインに関する研究が行われており，LiDARセンサを用いて建物内での歩行者の位置を検出・追跡する「...
協調型LLMエージェントによるエッジデバイス上での生活行動要約
近年、独居高齢者の増加に伴い、見守りシステムの需要が高まっています。見守りシステムに求められる主要な要件は、第一にプライバシーの保護、第二に低コストで実装が容易であることの2点です。本研究では、エッジデバイス上に配置された協調型大規模言語モデル(LLM)エージェントを利用した、独居高齢者のプライバシ...
Encoder-Decoder Networkを用いた環境非依存なWi-Fi行動認識
Wi-Fi Channel State Information（CSI）を用いた行動認識は、ヘルスケア、スマートホーム、セキュリティといった分野で、デバイス不要かつ低コストな手法として注目されている。しかし、CSIベースの行動認識は、デバイスの位置や部屋のレイアウトなどの環境要因による影響を受けやす...
サーモグラフィを用いた顔の部位別表面温度に基づく深部体温推定法の検討
熱中症は深部体温の上昇により発生するため，熱中症予防には深部体温のモニタリングが重要である．一般に深部体温は体内へのプローブの挿入により測定されるが，侵襲性を伴うため運動時の計測が困難である．これまでに，ウェアラブルセンサを用いた深部体温推定手法が提案されているが，センサの装着性やコストに課題が残る...
スマートホームシミュレータにおける大規模言語駆動エージェントの設計・開発
本研究は、大規模言語モデル(LLM: Large Language Model)を用いて、スマートホーム環境における居住者の人間的意思決定や日常行動をシミュレーションする手法を提案しています。近年、デジタルツインやエージェントベース・モデリング(ABM)が社会実装に向けて注目を集めていますが、既存の...
拡張型Autoencoderに基づく環境非依存なWi-Fi CSI行動認識手法の検討
近年，Wi-Fiを用いた人の行動認識の研究が盛んに行われています．Wi-Fiを用いることにより，映像を用いる場合よりもプライバシの懸念が少ない，充電などに伴うメンテナンスが不要，既存のWi-Fi設備が利用できるため導入コストを抑えられる，といったメリットがあります．しかし，Wi-Fiは環境による影響...
太陽電池を用いたエナジーフリーセンシングと状況認識の研究
近年外部電源を必要としないIoTデバイス, とりわけEnergy-Free sensingや室内状況認識が注目されている. 太陽電池を電力源と同時にセンサーとして使用することで, ユーザの行動推定をエネルギー効率よく行うためスマートシューズを開発した.靴に取り付けられた太陽電池で発生する光...
走行時動画像を用いた周辺車両モビリティの検出手法
都市環境における車や人の流れを表すモビリティデータは，交通渋滞の原因究明，イベントや災害時における効率的な人の誘導，公共施設や商業施設の立地決定招致テナントの最適化，耐災害に向けた避難指示立案など，多方面における利活用が期待されている．現状，車に関するモビリティデータは，多数の協力車両から，車両があ...
洗面行動のモニタリングによる疲労回復度推定
精神障害の労災請求件数・認定件数は年々増加傾向にあり，厚生労働省はその対策として年に1回のストレスチェックを義務付けているが，受けたダメージばかりが着目され，日々の疲労からの回復度(リカバリ)は着目されていない．他方で，IoT機器を用いた日々の健康測定に注目が集まっているが，複数機器の管理や能動的な...
Wi-Fi信号を用いた環境非依存な家庭内行動認識
近年，低コストでプライバシの懸念が少ない行動認識手法として，Wi-Fi CSI（チャネル状態情報）を用いた研究が盛んに行われている．CSIは送信信号の振幅や位相がどのように変化して受信機に到達するかを表している．CSIにより，プライバシ，メンテナンス，導入コストといった問題に対処した行動認識が可能...
交通監視カメラを用いた市街地の車両モビリティ合成手法
次世代の交通システムはスマートシティやSociety5.0における重要なコンポーネントであり，その実現に向けて様々な研究開発が行われている．EVの普及によるCO2排出量削減量の検証などを始め，それらの取り組みの多くは，地域や都市レベルの大規模なミクロ交通データを活用し，課題発見や全体最適化などを行う...
小型LiDARセンサを用いた3次元点群の軽量なオブジェクト検出
3-D認識の技術は、自動運転における障害物検知やロボティクスの分野で注目され、急速に発展しています。この3-D認識に用いられる代表的なセンサが3次元測域センサ（LiDAR）です。LiDARはレーザー光を物体に照射しその光が返ってくるまでの時間を用いることで、物体までの距離や形状（3次元点群）を知る...
ウェアラブルセンサを用いたスマートフォン装着型サーモグラフィ補正手法
近年スマートフォンに装着することのできる簡易型サーモグラフィが製品化されており，サーモグ ラフィによる温度計測は身近になりつつある．しかし簡易型サーモグラフィによる温度計測は環境変化に対するパラメータ調節精度などの影響から，高機能なサーモグラフィと比較して測定誤差が大きくなる傾向がある．しかし測定誤...
腕装着デバイスによるランニング中の心拍数測定値の信頼性推定
手首装着型デバイスによる心拍計測は、体動に伴うノイズに悩まされる。このようなノイズはセンサデータを本来の傾向から大きく逸脱させてしまうため、補正が困難である。そこで本研究では、測定された心拍数の信頼性推定手法を考案する。本手法では、体動の大きさと現在の心拍数から心拍数の変化が推定可能であることを利用...
敵対的生成ネットワークを用いた温冷感データセットの拡張手法
データバランシングは、不均衡な温熱快適性データセットを適切に学習させるために不可欠な前処理である。様々な機械学習による温熱快適性推定手法が提案されている。しかし、実際の空調環境では暑い/寒いといった極端な環境はほとんど現れないため、温熱快適性のデータセットは不均衡になる。不均衡なデータセットは偏った...
機械学習における不均衡データのためのデータバランシング手法
機械学習において連続値を推定する回帰問題は広く用いられており，科学やヘルスケアなど様々な分野において応用が盛んである．しかしながら実環境において収集した訓練データの分布には，しばしば 偏りが発生し，特に異常時のデータは平常時のデータと比較してサンプル数が少なくなる．このような正解ラベルの分布の偏りは...
生体センシングによる機械学習を用いた屋内居住者の温冷感推定
快適な空調環境が労働生産性や学習効率を高めることがわかっている．それらが求められるオフィスビルや学校など多くの人が利用する屋内環境では，利用者の温冷感に配慮した適切な空調環境を実現することが求められる．しかし，これらの施設では利用者が求める空調環境を常に提供することは困難である．それは環境の空間的な...
UAVで取得された不完全な点群に基づく建物構造異常検知手法
1995年の阪神淡路大震災や2016年の熊本地震など,日本は地震をはじめとする自然災害により多大な被害を受けてきた.これらの大地震では,倒壊や火災によって閉じ込められる事による犠牲者が多く,建物構造の異常に着目して被災状況を把握する必要性が指摘されている.現在,測量士による詳細な調査,人工衛星による...
車いすバスケットボールにおける単眼カメラによる選手位置情報を用いた行動認識
近年、スポーツにおけるデータ分析が盛んになっており、特に試合中のプレーを認識することは戦術構築をする上で重要な役割を果たします。例えば、どこからシュートを打ってどれくらい成功したかといった画像のようなシュートチャートが得られると、どの方向から相手をブロックすべきかが変わります。しかし、分析のためには...
ドローンを用いた洪水災害時の水没度検出手法
日本では毎年豪雨や台風で洪水が発生し、多くの被害を受けています。被害が発生した際に重要となるのが、いかに早く正しく被害状況を把握するかです。迅速に正確に把握できれば、救助までにかかる時間が減り、人や機材などの限られたリソースを的確に割り当てることができます。しかし現状では、詳しい被害状況の把握には時...
Operator Data Driven Cell-Selection in LTE-LAA Coexistence Networks
LTE Licensed Assisted Access（LAA）でのネットワーク性能向上のためには、効率的なセルの選択が不可欠です。しかし、LTE HetNetsで利用されているSINRと送信電力に基づくセルの選択メカニズムは、LTE-LAAには適していません。この研究では、我シカゴ地域の3つの携...
スマートウォッチによる顔接触行動のリアルタイム検出
世界保健機関（WHO）は、COVID-19を含むウイルスが汚染された手で顔を触ることで感染すると報告し、顔、特に口、鼻、目を触らないようにと勧告しています。しかし、最近の研究によると、人は日常生活の中で無意識に顔を触っており、そのような行為を避けることは困難であるとされています。本研究では、スマート...
環境発電型分散学習MicroDeep
無線センサネットワークにおける深層学習の分散実行無線センサーネットワークにおいて，センサーに付随するマイコンの高機能化・省電力化が進めば，従来クラウドで行っていた学習や異常検出，判定などのタスク処理をセンサーネットワークにオフローディングし，データ発生場所に近い場所でそれらを効率よく行うことができる...
サイバーフィジカル空間における歩行者の日和見識別
3次元LiDARやデプスカメラにより3次元の物理空間内のモノや人の位置・状態を常時スキャンし構成されるサイバーフィジカル空間を活用することで，人々のソーシャルディスタンスや密集度，マスク着用や人とのモノとの接触などの状態を正確に捉え共有することが可能となる． このような空間内の歩行者に対して情報を共...
Wi-Fiセンシングのための正弦波フレームを用いたBackscatterタグ検出法
人の行動やモノの状況認識に関する研究はカメラを用いたものやウェアラブルデバイスを用いたものなど様々な方式が存在しますが，それらにはプライバシの問題や充電や電池交換が必要であるといった課題があります．上述の課題を解決する手段としてBackscatterと呼ばれる技術を利用したタグを開発しています．Ba...
Backscatterタグを用いたMUSIC法による到来角推定の性能評価
人や物の屋内位置情報は様々なアプリケーションに応用できると考えています．例えば，ショッピングモール，介護施設，オフィスなどで人の動きを把握したり，探し物の位置を表示したりするものを想定しています．しかし，多数の物にWi-FiやBLEの電波を発信する小型のデバイス（タグ）を取り付けることは，充電や電池...
Network Calculusによる最悪推定値を用いた遅延性能評価の効率化
近年，従来の自動車に搭載されているようなカーナビ，ETC，GPSなどに加え，安心・安全な運転を支援する機能として，車両周辺の人物や物体検知を行うためのLiDARやミリ波レーダー，カメラなど，様々なセンサーが搭載され，それらからの大量の情報を扱うことが求められている．そのようなデータを処理するため，車...
小型深度センサを用いた三次元点群に基づく人物識別手法
昨今COVID-19の急速な蔓延を制限するために、安全性を向上させるシステムの需要が高まっています。特に、学校や企業などといった特定の閉鎖空間内での感染拡大を防ぐためには人の接触行動の記録が重要です。そして感染を追跡するためにはリアルタイムでの人と人との接触を記録することが不可欠であり、そのようなシ...
深層学習を利用した三次元点群データに基づく着座姿勢推定
日本人の一日の平均着座時間は約7時間と非常に長く，これは先進国及び中所得国20か国の中で一番長いと言われています．またデスクワーク時に姿勢を意識するということは非常に難しく，長い時間姿勢を意識せずに着座を続けていると，身体に大きな負担がかかってしまいます．この問題の解決方法として，センシングを利用し...
時空補間的アプローチに基づく3次元点群上の人物軌跡構成
近年，公共施設や大型商業施設など様々な人々が行きかう空間における歩行者の人流解析の重要性が高まっている．人流データは，新型コロナウィルスの感染拡大に対する混雑状況のモニタリング，施設内の動線・広告配置の最適化，災害時の避難計画の設計に利活用されている．山口研究室では，3次元測域センサ（LiDAR）を...
低粒度な分岐回路電力データを用いた家庭内行動認識手法
近年，家庭内の電気やガスの使用量をモニタリングし、家電機器を「自動制御」するシステムであるHEMS（Home Energy Management System）が普及しつつある．政府は「グリーン政策大綱」にて2030年までに全世帯へHEMSを設置することを目標としていることから，HEMSがこれまで以...
LSTMを用いた電波反射パターンに基づく導電性タグ識別
近年，人やモノの識別(対象識別)は在庫管理や勤務時間管理，セキュリティなど様々な分野で注目を集めています．RFIDなどがこの目的でよく利用されていますが，RFIDリーダーの導入が必要となるという課題があります．一方で，Wi-Fiを使ったセンシング(ワイヤレスセンシング)は近年広く普及しているWi-F...
時系列情報を用いた動画像からの多車線検出
近年，車載カメラを搭載した車両が増加しているが，一般車両による車載カメラの映像は交通事故が起きたい際などに提出される一部のものを除き，そのほとんどが有効に活用されていないのが現状である．しかし，車載カメラの映像はうまく活用することで渋滞規模の把握や交通事故の削減など，さまざまな目的で使用することが可...
スマートグラスの可視領域情報を用いた不連続動画上の人物追跡
近年，Augmented Reality（AR）グラスやスマートグラスが備えるRGBカメラや深度カメラを用いて現実空間の人やモノを認識が行われている．それらに関するサイバー情報を現実空間映像やグラスに重畳して表示する様々なアプリケーションが提案されている．例えばスポーツ分野では，カメラによって試合や...
新生児熱画像を用いた体温抽出のための身体部位検出法
新生児は体温調節機能が未成熟のため，保育器による適切な温度管理が不可欠です．現状ではプローブを新生児の肌に貼り付けて体温を測定していますが，新生児は肌が未熟であることに加えて手足に動きもあるため，プローブが外れやすく，長期間の測定が難しい場合があります．そこで，非接触デバイスであるサーモグラフィを用...
LiDARによる三次元点群を用いた堅牢な歩行者トラッキング
近年，公共施設や商業施設など様々な人々が行きかう空間における人流検知の需要が高まっている．COVID-19感染拡大防止のため，ビルや施設の事業者や管理者は人流計測により施設利用者数の把握や密検知を行う必要性に追われている．感染防止のみならず，滞在者数を常時把握しておくことは，地下街などの構内において...