方向統計学と信号処理の融合による高精度信号マッチングのための基盤技術開拓

方向统计与信号处理相结合，发展高精度信号匹配基础技术

• 批准号: 21K04040
• 负责人: 八巻 俊輔
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku Institute of Technology (2022)Tohoku University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04040/
• 关键词: 方向統計学; 信号処理; 信号マッチング; 位相限定相関関数; 相互相関関数; 相関関数

本研究では，「方向統計学」と「信号処理」という異なる学問の融合による高精度信号マッチングのための基盤技術開拓を目的としている．具体的には，位相限定相関(POC: Phase-Only Correlation)関数を用いた信号マッチング技術の理論的な妥当性および性能限界を明らかにすることを目的としている．さらに，信号処理における振幅および位相の数理を方向統計学の観点から解明し，これらをもとにPOC関数やCC関数の統計的性質を解明する．また，その成果をより広いクラスの一般的な相互相関(CC: Cross Correlation)関数について拡張することにより，高精度信号マッチング技術の体系化を目標とする．さらに，その成果をより広いクラスの一般的な相関関数について拡張することにより，高精度信号マッチング技術の体系化を目標とする．令和４年度は，相関フィルタの概念に基づき，相関関数を用いた信号マッチング手法の雑音に対する耐性および相関関数のピークの先鋭度を表す評価指標を導出した．従来提案されてきたPOC関数の評価指標をより広いクラスの一般的なCC関数にも適用できるように拡張した．信号マッチングによく用いられる自然音声や自然画像などの信号のエネルギーは低周波領域に集中していることが多い．そのため本研究では，CC関数は低域に集中する振幅スペクトルをもつと仮定し，2信号間のクロスパワースペクトルの振幅スペクトルと位相スペクトルの両者に統計的な仮定をおいた上で，CC関数の雑音に対する耐性を表すSNR（Signal-to-Noise Ratio）や，CC関数のピークの鮮鋭度を表すPCE（Peak-to-Correlation Energy）等の指標を導出した．これらの指標を導出することにより，信号の帯域変動や雑音重畳に対するCC関数の統計的な傾向を明らかにした．

Statistics, this study で は "direction" と 処 "signal" と い う different な る の knowledge fusion に よ る high-precision signal マ ッ チ ン グ の た め の base plate technology を purpose と し て い る. Phase, Phase specific に は masato (POC: Phase - Only the Correlation) number of masato を with い た signal マ ッ チ ン グ technology の theory な justice お よ び performance threshold を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. さ ら に, signal 処 に お け る amplitude お よ び phase の mathematical statistics の を direction 観 point か ら interpret し, こ れ ら を も と に POC masato number や CC masato の statistical properties of を interpret す る. ま た, そ の results を よ り hiroo い ク ラ ス の general な mutual phase masato (CC: Cross Correlation) number of masato に つ い て company, zhang す る こ と に よ り, high-precision signal マ ッ チ ン グ systematic technology の を target と す る. さ ら に, そ の results を よ り hiroo い ク ラ ス の general な phase masato masato number に つ い て company, zhang す る こ と に よ り, high-precision signal マ ッ チ ン グ systematic technology の を target と す る. Make annual は and 4, phase masato フ ィ ル タ の concept に base づ き, phase masato masato number を with い た signal マ ッ チ ン グ gimmick の 雑 sound に す seaborne る patience お よ び phase masato masato number の ピ ー ク の sharpness first を table 価 す evaluation index を export し た. 従 proposals to さ れ て き た POC number of masato の review 価 index を よ り hiroo い ク ラ ス の general な CC number of masato に も applicable で き る よ う に company, zhang し た. Signal マ ッ チ ン グ に よ く with い ら れ る natural sounds や natural portrait な ど の signal の エ ネ ル ギ ー は low frequency domain に concentrated し て い る こ と が い more. そ の た め this study で は, low number of CC masato は domain に concentrated す る amplitude ス ペ ク ト ル を も つ と 仮 し, between the two signals の ク ロ ス パ ワ ー ス ペ ク ト ル の amplitude ス ペ ク ト ル と phase ス ペ ク ト ル の struck the に statistics な 仮 set を お い た で, Number of CC masato の 雑 sound に す seaborne る patience を table す SNR (Signal - to - Noise thewire) や, number of CC masato の ピ ー ク の fresh sharpness を table す PCE (Peak - to - the Correlation Energy) の indexes such as を export し た. こ れ ら の index を export す る こ と に よ り, signal の - 帯 domain や 雑 sound heavy 畳 に す seaborne る CC number of masato の statistical tendency of な を Ming ら か に し た.

项目成果

Python対応 ディジタル信号処理

Python兼容的数字信号处理

• 发表时间: 2021
• 作者: 樋口龍雄;阿部 正英;八巻俊輔;川又政征
• 通讯作者: 川又政征

MATLAB対応 ディジタル信号処理（第2版）

MATLAB 兼容的数字信号处理（第二版）

• 发表时间: 2021
• 作者: 樋口龍雄;川又政征;阿部正英;八巻俊輔
• 通讯作者: 八巻俊輔

ディジタル信号処理におけるシステム最適化技術

数字信号处理中的系统优化技术

• 发表时间: 2021
• 作者: 岡野 宏佑;杉本 大志;都築伸二;電気学会・ディジタル信号処理システム最適化技術調査専門委員会
• 通讯作者: 電気学会・ディジタル信号処理システム最適化技術調査専門委員会

相関フィルタ理論に基づく相互相関関数の統計的性質

基于相关滤波器理论的互相关函数的统计特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 誉翔;横倉 勇希;大石 潔;桑田 凪沙;八巻 俊輔
• 通讯作者: 八巻 俊輔

Statistical Analysis of Phase-Only Correlation Functions under the Phase Fluctuation of Signals due to Additive Gaussian Noise

加性高斯噪声引起的信号相位波动下纯相位相关函数的统计分析

• DOI: 10.1587/transfun.2020eap1024
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
• 作者: YAMAKI Shunsuke;FUKUI Kazuhiro;ABE Masahide;KAWAMATA Masayuki
• 通讯作者: KAWAMATA Masayuki