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ライフログ収集のためのセンサネットワークと 画像

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ライフログ収集のためのセンサネットワークと 画像
ライフログ収集のためのセンサネットワークと
画像ストリームのデータ処理ミドルウェアの構築
岩木 紗恵子
1
(指導教員:小口 正人)
はじめに
application
今日の情報量の多さから, ユーザにとって本当に必要
な情報の取捨選択が困難となっている. また, ライフス
タイルの多様化により個人の求める情報も多種多様と
なっている. そのような中で個々のユーザに適切な情
報やアプリケーションを提供するためには, ライフロ
グの取得が必要不可欠である. ライフログとは, 生活の
記録をデジタルデータとして保存することである. ラ
イフログを取得し, 蓄積, 解析, 加工してそのデータを
利用することにより, 個人のニーズに合わせた, より便
利なアプリケーションの開発が見込まれる [1].
2
middleware
↹௝
3.1
GPS
䊤䉟䊐䊨䉫෼㓸䈱䊂䊋䉟䉴
図 1: ミドルウェア概念図
研究背景
を取得することと, アプリケーションの実行に必要な
品質の保証である. また, 画像とセンサデータを統合
して用いるためには, カメラとセンサの正確な同期が
必須である. そのため本研究では, このアプリケーショ
ンのミドルウェアとして, 動画とセンサの同期, カメラ
の画質の品質保証を行う.
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研究内容
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७থ१
ミドルウェアの構築
本研究は, 大量に取得, 蓄積されたライフログの高度
なデータ処理を行うアプリケーションのためのミドル
ウェアを構築することを目的とする. 具体的には, ア
プリケーションが要求するデバイス(カメラ, センサ
など)のデータをデバイス等の能力も考慮したうえで,
アプリケーションの要求する品質で返すシステムを構
築する. このミドルウェアの概念図を図 1 に示す.
また, データ収集にネットワークを介する場合, アプ
リケーションが必要とするデータの品質とネットワー
クの品質の兼ね合いを考慮し, データの品質面, ネット
ワークの品質面の両方にとって最適なデータを収集し,
アプリケーションに提供する. さらに, ネットワーク混
雑時など様々な条件下において, アプリケーションの
求めるデータ品質を保証することが可能なミドルウェ
アの構築を目標とする.
3.2
䊋䊷䉮䊷䊄
㖸ჿ
ടㅦᐲ
近年のネットワークやデバイス技術の進歩により, ラ
イフログのデータ取得は比較的容易になってきた. し
かし, データを大量に貯められるようになった一方で
そのデータを上手く使いきれていないのが現状である.
そこで, 大量に収集されたデータを有効に活用するた
めのプラットフォームとなるシステムが必要であると
考えられる. ライフログを有効に活用するためには,
最適な品質のデータを収集し, 適切に管理する必要が
ある.
3
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䊂䊋䉟䉴,ຠ⾰䉕ⷐ᳞
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図 2: 画像から人間の行動を言語化
4
4.1
実験概要
実験環境
センサノードは SunSPOT[2], カメラは IP ネット
ワークを通じて動画を送信できるネットワークカメラ
を使用する. 本実験では,Panasonic BB-HCM715 を使
用した [3]. SunSPOT のプログラム開発は NetBeans
IDE 6.5.1 を使用し,Java で開発を進める. 画像処理に
は MicroSoft Visual C++ 2008 を開発用ソフトウェア
として使用し, 画像処理ライブラリ OpenCV1.1 を用
いる. 加速度のデータを記録するデータベース(以下
DB)には PostgreSQL8.4,JDBC には postgresql-8.4701.jdbc3 を使用した. ライフログの収集実験は, 後述
のお茶の水女子大学が所有する実験住宅 Ocha House[4]
で行う予定である.
アプリケーション例
アプリケーションの具体的な例として, お茶の水女子
大学小林研究室で行われている「画像とセンサデータ
から人間の行動を言語化」する研究を取り挙げる. こ
の概要を図 2 に示す. この研究はカメラからの画像と
センサデータを用い解析することで人の行動を言語化
するもので, プライバシを考慮したライフログの収集
や, 人の行動を検索キーとして画像を検索することが
可能になる.
このアプリケーションからミドルウェアに要求され
ることは, 大量のデータから条件に合う適切なデータ
4.2
センサノード SunSPOT
SunSPOT は,CPU 上で直接実行できる Java ベース
のセンサアプリケーションを構築するための技術とし
て, サン・ラボで開発された無線センサネットワーク
デバイスである. 加速度, 温度, 照度センサーと 8 個の
13
3 色 LED が搭載されており,CPU 上で直接実行できる
Java ベースのアプリケーションを簡単に構築できる.
また,IEEE802.15 無線ネットワーク経由でセンサ間の
無線通信が可能である.
4.3
の情報を持つ DB に問合せを行い, その時刻の加速度
を取得する. その後,DB から取得したファイル作成時
刻と指定された時刻との差分フレーム数を計算し, そ
のフレームからの再生を行うことで, 指定時刻からの
動画ファイルの再生を可能とするプログラムを作成し
た. 使用言語は C++である.
このようなシステムを構築することで, センサとカ
メラの画像の時刻による同期を可能とした.
ネットワークカメラ BB-HCM715
ネットワークカメラとは, 動画を IP ネットワークを通
じて送信できるカメラの総称で, パソコンと直接 USB
などで接続して使用する Web カメラとは異なる.
本研究では,Panasonic 社の BB-HCM715 を使用し
た. このカメラで対応している方式は, H.264,MPEG4,MJPEG があり, 対応している解像度は,1280 ×
960,640 × 480,320 × 240 である. BB-HCM715 は
ネットワークカメラとしては高解像度な 1280 × 960
で H.264 動画が動作し,100 万画素以上の解像度が必要
なアプリケーションの要求にも応えられる.
avi
file
5.1
実験住宅 Ocha House
x=-0.10,y=0.45,z=0.98
図 3: 同期システム
5.5
アプリケーションへの適応
本ミドルウェアより提供されたデータを, 前述の「画
像とセンサデータから人間の行動を言語化」するアプ
リケーションに適用した. その結果, データを基に適切
な言語化が行われることが確認できた.
同期システム構築
加速度センサ処理
6
まとめと今後の課題
本研究では, アプリケーションのミドルウェアとして,
加速度センサと動画ファイルの時刻による同期を行う
プログラムを作成した. 今後はこのシステムをアプリ
ケーションで実際に使用し, 品質に関する評価を行う.
画像の解像度の違いによるアプリケーションの品質の
違いや, ネットワークカメラの使用時における有線と
無線の品質の違いなどについて検証していく. また、
アプリケーションの要求する QoS(Quality of Service)
を探り, データの品質を保証するミドルウェアを構築
していく.
カメラの動画処理
OpenCV では, ネットワークカメラへの直接的なア
クセスはサポートされておらず, また, 画像のデータ処
理を行うためにはオンラインでの処理よりもファイル
に保存されたデータを処理するほうが汎用性が高いと
考えられる. そのため, ネットワークカメラから取得さ
れるブラウザ上の動画を動画キャプチャソフトでキャ
プチャし, AVI 形式で保存し, 画像ファイルを利用する
手法を採用した.
今回の実験では,MPEG-4 の 320 × 240 の画像スト
リームを,B’s 動画レコーダで, フレームレートは 10fps,
コーデックは Microsoft MPEG-4 Video Codec V3 で
キャプチャした AVI ファイルを使用した.
5.3
䌄䌂
x=0.05,y=0.02,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,565
x=0.05,y=0.05,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,666
x=-0.05,y=0.0,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,857
x=-0.10,y=0.45,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,857
x=0.11,y=0.03,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,859
x=0.00,y=0.03,z=0.98 ,2010-1-21,10:52:53,999
………
SunSPOT から収集した x 軸方向,y 軸方向,z 軸方向
の加速度データとその時の時刻を DB に収納するプロ
グラムを作成した. 使用言語は Java である.
5.2
䌄䌂
SQL໧䈇ว䉒䈞
お茶の水女子大学ユビキタスコンピューティング実
験住宅(通称 Ocha House)は, 人間の生活に身近な住
居において, 人間と情報環境が調和的に相互作用を行
うための基盤技術の開発を目的として建てられた. 建
物内にセンサを設置し, 人の居る場所を把握する実験
や, 高齢者の介護に活かせる研究なども行われている.
2009 年度グッドデザイン賞を受賞した.
5
↹௝䊐䉜䉟䊦䈫
ᤨೞ䉕ᜰቯ
2010-1-21.avi,
10:52:53,857
20100121.avi, 2010-1-21, 10:50:45,140
20100122.avi, 2010-1-22, 9:50:30, 450
………
JDBC
4.4
䊶DB䈎䉌䊐䉜䉟䊦䈱䉺䉟䊛䉴䉺䊮䊒䉕ขᓧ
䊶ᤨ㑆Ꮕಽ䉕⸘▚
䊶ᜰቯᤨೞ䈎䉌䈱↹௝䉕ౣ↢
参考文献
[1] 寺 田 眞 二, ラ イ フ ロ グ ビ ジ ネ ス, イ ン プ レ ス
R&D,2009
タイムスタンプ取得
ファイルのタイムスタンプを関数により取得し, ファ
イル名とファイル作成日時の管理を行う DB に構築す
るプログラムを作成した. このようにすることで, ファ
イルをコピーした際などにタイムスタンプが変わって
も対応できるようにした.
[2] サン・マイクロシステムズ-Sun SPOT
http://jp.sun.com/products/software/sunspot/
5.4
[4] OchaHouse - PukiWiki
http://ochahouse.com/
[3] Panasonic BB-HCM715
http://panasonic.biz/netsys/netwkcam/lineup/hcm715.html
同期手順
カメラとセンサを同期させるために図 3 に示すシス
テムを構築した. まず, ユーザがファイル名とある時刻
を指定すると, そのファイル名をもってファイルの情
報を持つ DB にアクセスし、そのファイルのタイムス
タンプを取得する. また, 指定した時刻をもって加速度
[5] 岩木紗恵子, 村瀬勉, 小口正人:ライフログのための
センサデータと画像ストリーム処理ミドルウェア
の構築 (DEIM2010,2010 年 3 月発表予定)
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