Cyber Physical System
Laboratory
センシング技術/データ解析/機械学習の活用により
仮想空間（Cyber）と現実空間（Physical）を
融合したデータ駆動型社会の実現を目指す研究室
岩手県立大学堀川研究室HP
CPS研究室（教授：堀川三好）
Our Research
01
Smart Factory
生産物流現場における改善活動を促進するために、センシング技術や機械学習を活用して現場の見える化を行うための可視化技術の開発を進めています。
現在は、「いわて戦略的知的財産活用DX・GX推進事業（令和6年度）」に「研究テーマ：人・物・設備の見える化によるボトムアップ型スマート工場の実現」として採択され、株式会社サステナ様と共同研究を進めています。
これまでは、主に作業者の行動分析を主に取り組んできました。例えば、動画解析による「定位置での作業者の動作推定」や小型センシングデバイスによる「移動する作業者の行動分析」に関する技術を開発し、実証実験に取り組んできました。その結果、小型センシングデバイスは、共同研究先の株式会社イーアールアイ様で「InQrossカイゼンメーカー」として販売されています（デモ動画）。
作業者の行動分析については、動画解析とセンシング技術を併用することで、工場のレイアウト特性ごとに可視化手法を体系化することに取り組んでいます。機械学習としては、グラフニューラルネットワークやCNN-LSTM等を適用しています。その際、現場適用を容易にするために「アノテーションの自動化」「骨格データを用いた個人識別」「不明瞭な動画を用いた動作推定」の技術開発も進めています。
最近は、準直接作業・間接作業を対象とした一人称視点カメラを用いた行動分析についても取り組んでいます。興味のある製造業の方は、お問い合わせください。
02
Web パーソナライズ
Webの閲覧履歴や場所・時間によって、利用者に適した情報を配信するWebパーソナライズ技術は、広く活用されています。この研究では、さらに「利用者の動作・状態」をWebパーソナライズに活用することで、新しいWebサービスを創出しようというものです。
これまでに、WebブラウザのJavaScriptで得られる加速度・角速度データを使って以下の３技術を確立しました。
１．利用者の動作推定（歩く・階段・寝転ぶ・静止）
２．状態区間推定（変化点検知手法を適用）
３．上記２つに従来から使われる閲覧履歴を組合わせて利用者の状態定義をする手法の開発
これらの技術により、サイトごとに利用者の状態定義を行うことを可能となりました。
現在、即時性高く、センシングデータから状態推定をする手法を開発しています。これは、加速度・角速度データから機械学習でどの状態定義かを判別することで、状態に応じたインターフェースの動的生成やECサイトのレコメンドや平均滞在時間の増加を目指したプロトタイプを作成しています。
この研究については、科学研究費助成事業・基盤研究C（2021年度-2023年度）をいただき実施しています。また、技術活用いただけるIT企業様を募集しています。
この技術を活用して、研究室の学生達が地域企業と協働で開発した健康推進Webアプリは、こちら（Youtube）をください。
03
人流解析
従来からWi-Fiプローブ要求を用いた人流解析は提案されていましたが、モバイル端末のプライバシー強化のためにMacアドレスがランダム化されたのを受け、利用が難しくなっていました。
これを受け、Wi-Fiプローブ要求の情報から特徴量を抽出し，機械学習を使って人流解析を行う技術を開発しています。以下の2領域での活用を目指して取り組んでいます。
（1）トンネル火災時の濃煙空間における避難者検出
阪神高速先進技術研究所様との共同研究として、トンネル火災時の濃煙空間を想定した避難者検出のための人流解析手法を開発しています。Wi-Fiプローブ要求から収集した情報から教師なし学習を使ってモバイル端末保持者の人数を推定します。RasPI等の簡易コンピュータで計測でき複数個所に設置することで、人流解析を実現しています。
（2）店舗における顧客の人流解析
カメラによる画像解析とWi-Fiプローブ要求を用いた人数予測の併用による効果的な人流解析の実現を目的としています。手法として、店内の主要箇所で画像解析から教師データを作成し、教師あり学習によるWi-Fi人数予測モデルを生成します。これを店内に配置することで、店舗の客層に併せた人流解析を実現します。
また、最近はWi-Fi CSI を用いた店内の行動分析についても、研究開発に取り組んでいます。
上記以外の分野の人流解析について関心のある企業様はお問い合わせください。
04
その他
様々なセンシングデータを機械学習で利用するシーズ技術の開発を進めています。
技術１）オフィスコミュニケーションの可視化
オフィスを対象に行動分析と音声分析を組み合わせることで、コミュニケーションを可視化する取り組みです。画像による動線分析や音声タグから収集した会話内容を生成系AIや自然言語処理を用いて業務内容を分析する技術を開発しています。
技術２）建設現場の安全・安心
建設現場の作業者を対象に、センシングデータから作業分析や危険箇所の予知をする取り組みです。加速度・角速度データを用いた変化点検知から逸脱動作の検出を行う技術開発を行います。
技術３）地域のデジタル化
山田町との共同研究として、地域情報に関する画像をSNSで収集画像分析を活用してアプリで配信する仕組みを構築しています。また、小学校でのプログラミング授業やLine Worksを使った町内会業務の効率化にも取り組んでいます。
これらの技術は開発中ですが、興味がある企業様はお問い合わせください。
05
研究成果 ※2018年（堀川研）以降の顕著な（受賞した）研究業績のみ
1) 長久保 伊吹，堀川 三好，山口 翼，岡本東，片桐 聡志，岩澤 俊弥，山口 修平：画像解析とWi-Fiプローブ要求による人数予測を併用した店舗内における人流解析，第23回情報科学技術フォーラム（FiT2024），2024/09（FiT奨励賞）
2) 工藤諒太，藤原龍聖，堀川三好，岡本東：骨格データとセンサデータの併用による作業者の個人識別手法の提案，情報処理学会第86回全国大会，2024/03（学生奨励賞受賞）
3) 小村皓大，堀川三好，岡本東：センシングデータと骨格データのマルチモーダル学習による作業者の動作推定，日本経営工学会論文誌，74巻2号，pp.31-39，2022（2023年度論文賞）
4) 長久保伊吹，堀川三好，岡本東，堀川真伸，松浦弘治：濃煙トンネル空間における避難誘導を目的としたモバイル端末台数推定手法の提案，第22回情報科学技術フォーラム（FiT2023），2023/09（船井ベストペーパー、ヤングリサーチャー賞）
5) 猪股一歩希，堀川三好，岡本東：広範囲に移動する作業者を対象としたBLE測位の開発，日本経営工学会2022年秋季大会，2022/11（Best Paper Award）
6) 大澤嘉規，堀川三好，岡本東：モバイル端末を利用したWebパーソナライズのための状態区間検出方法の提案，第21回情報科学技術フォーラム（FiT2022），pp2013-218，2022/09（FiT奨励賞）
7) 小村皓大，堀川三好，岡本東：センサデータと骨格データのマルチモーダル学習による作業者の動作推定，日本経営工学会2022年春季大会，2022/05（Best Paper Award）
8) 小村皓大，佐藤祐紀，猪股一歩希，堀川三好，岡本 東：センサデータと骨格データを組み合わせた作業者行動推定手法の提案，情報処理学会第84回全国大会，4U-01，2022/03（学生奨励賞）
9) 大澤嘉規，猪股一歩希，堀川三好，岡本 東：モバイル端末利用者のWebブラウザを用いた動作・状態推定モデルの提案，情報処理学会第84回全国大会，4Y-08，2022/03（学生奨励賞）
10) 佐藤祐紀，猪股一歩希，小村皓大，堀川三好，岡本 東：作業者の行動分析のための測位手法の提案，情報処理学会第84回全国大会，6ZA-07，2022/3（学生奨励賞）
11) 小野寺斗弥，猪股一歩希，大澤嘉規，長久保伊吹，堀川三好，岡本 東：動作推定を用いた新たなWebサービスの提案と評価，情報処理学会第84回全国大会，6ZJ-06，2022/03（学生奨励賞）
12) 小野寺 斗弥, 堀川 三好, 猪股 一歩希：利用者の時・場所・状態を考慮したWebパーソナライズの提案，日本経営工学会2021年春季大会，2021/05（Best Paper Award）
13) 小野寺斗弥，猪股一歩希，堀川三好：動作推定を用いたWebパーソナライズの開発，情報処理学会第83回全国大会，7K-04,2021/3（学生奨励賞）
14) 小村皓大，佐藤祐紀，猪股一歩希，堀川三好:作業者行動推定モデルのための動画解析を用いた訓練データの作成方法の提案，情報処理学会第83回全国大会，1M-02，2021/3（学生奨励賞）
15) 佐藤祐紀，猪股一歩希，小村皓大，堀川三好：製造工程における作業者の行動分析手法の提案，情報処理学会第83回全国大会，1T-06，2021/3（学生奨励賞）
16) 井崎 俊太朗，堀川 三好，岡本 東：物体検出とロボットアームを用いたアプリ稼働監視システムの開発，情報処理学会第96回MBL研究会，2020/9 （優秀発表）
17) 橋本和幸，堀川三好：逆強化学習によるナビゲーションのパーソナライズ，情報処理学会第82回全国大会要旨，1S-03，2020/3（学生奨励賞）
18) 大門雅尚，岡本東，堀川三好：Bluetooth Low Energyの受信信号強度を用いたマルチコプターの自律航法，情報処理学会第81回全国大会要旨（3），pp.287-288，2019/3（学生奨励賞）
19) M. Horikawa, A. Okamoto, Y. Murata: Smart tag for Internet of Things, Proceedings of 48th International Conference on Computers & Industrial Engineering, 2018/12 (Best Paper Award)
Past Research
06
ロボットアーム
ロボットアームが人に代わってスマートフォン向けアプリケーションの稼働を24時間365日監視する「ロボットアーム型アプリ稼働監視サービス」を開発し、DNPコミュニケーションデザイン様で事業化しました。
画像認識技術やRPAの研究として取り組んだ成果を、企業様の課題に適用した事例になります。
07
ドローン
ドローンの無人着地の精度向上のため、ビーコンを用いたドローンの電波誘導システムを開発しました。
自動追尾航法と中継地点経由航法を開発しています。
ドローンによる物流配送が広まった時には、必要になる技術だと思います。
08
ナビゲーション
本研究室の産学連携の原点のプロジェクトとなります。
DNPデジタルコム（現DNPコミュニケーションデザイン）様と開発し、東京駅や新宿駅の屋内ナビゲーション実証実験における測位エンジンとして利用されました。
この技術は、現在もスマートタグ等で利用されています。
09
岩手山の透過
宇宙線ミューオンを使った岩手山の透過プロジェクトのお手伝いをしています。
ミューオン観測機から収集された岩手山の岩盤密度の時系列分析から噴火予知や火山活動の観測に活用可能かを機械学習を使って分析する研究となります。
Education
研究方針
「実社会で役に立つ技術開発」を目指して研究を進めています。
トップカンファレンス等における技術動向をモニタリングしながら、数年先の社会で必要となる要素技術を考察し、独自の技術開発を進めながら国内外の学会発表、論文投稿や特許出願を行います。
併せて、社会動向のモニタリングや企業様から課題提示いただきながら、要素技術を用いた社会課題の解決に向けて共同研究・事業化支援を積極的に行います。
「学会は通過点、社会を変えるイノベーションを！」の心意気で研究に取り組んでいます。
詳細は右のアイコンからPDFをご参照ください。
教育方針
デザイン思考やアジャイル開発を積極的に取り入れて、「イノベーティブなサービスを生み出すには？」を教育の柱にしています。
毎週のゼミは計画ミーティングや最新トピックスの共有など、授業というよりはメンバーの知識を共有する場としています。
研究活動に限らず、メンバーの自発的活動（外部コンテスト、長期インターン、PBL活動）等への参加を積極的に促しています。
詳細は右のアイコンからPDFをご参照ください。
保有技術
学生主体の特許出願を推奨しています。
多くは単独出願しており、特許出願をしてから企業様に技術提供をして利用していただく形が多いです。
Contact
滝沢キャンパスまでのアクセスは、こちらをご参照ください。
※車でお越しの際は、駐車場を自由にご利用できます。
ソフトウェア情報学部B棟付近に停めていただくと便利です。
学内に入る際に受付は不要です。
ソフトウェア情報学部B棟4階研究室20（堀川研）までお進みください（下記地図参照）。
堀川研究室への郵送物は下記に送付お願いします。
〒020-0693 岩手県滝沢市巣子152-52
ソフトウェア情報学部 堀川三好宛
お電話の場合は、以下の学部代表にお問い合わせください。
Tel: 019-694-2500（代表）
Fax: 019-694-2501
