接触履歴における物体間関連を
考慮した行動クラスタの抽出
立命館大学大学院 理工学研究科
データ工学研究室
◎藤原 聡子 島川 博光
’06.09.05 (火)
Tagged Worldプロジェクトの概要
研究目標 :人間の行動の意図を認識し、それに応じたサービスを提供すること
人間の状態の認識
物体・・・ RFID タグ
人間・・・ 指輪型RFIDリーダ、小型計算機
RFIDタグ
パソコン
キッチン
TV
玄関
下
駄
箱
テーブル
RFIDリーダ
ベッド
ク
ロ
ー
ゼ
ッ
ト
お風呂、トイレ
個人が
・いつ
・何に触ったのか
という履歴が
残される
ふるまいの構成
・アクト：RFIDシステムでセンシング可能な人間の行いの最小単位
アクトの順序対 :順序関係のある２つのアクト
・アクション：意図を達成するうえでの順序をもったアクトの集合
・ふるまい： 特定状況で習慣的に行うアクションの集合体
ふるまい
外出
アクション
アクション
ドアを開ける
靴を履く
アクト
アクト
靴に
触る
靴箱に
触る
アクトの順序対
アクト
靴ベラ
に触る
靴箱
靴①
靴②
靴③ 靴ベラ
Tag
Tag
Tag
Tag
Tag
アクト
チェーン
に触る
アクト
ドア
に触る
アクト
アクト
ロック
に触る
ドアノブ
に触る
チェーン ドア① ドア② ロック ドアノブ
Tag
Tag
Tag
Tag
Tag
タグへのアクセスから
アクトへの対応付け
ふるまいの検出
①アクセスされたオブジェクトの組み合わせ
から、候補となるふるまいを挙げる
②アクセスされたオブジェクトの順序から、
ふるまいを特定する
アクション：ドアを閉める
アクト
アクト
アクト
ドアノブ
に触る
ロック
に触る
チェーン
に触る
ふるまい：外出
時間
タグID
：
：
2005-06-03 13:29:39
25
2005-06-03 13:29:43
20
2005-06-03 13:29:46
20
2005-06-03 13:29:47
20
2005-06-03 13:29:50
12
2005-06-03 13:29:51
11
2005-06-03 13:29:52
11
2005-06-03 13:30:44
36
2005-06-03 13:30:44
38
2005-06-03 13:30:46
52
2005-06-03 13:30:50
64
2005-06-03 13:30:58
65
2005-06-03 13:31:06
72
：
：
アクション：靴を履く
：
靴箱
靴ベラ
靴
チェーン
ロック
ドアノブ
ドア
：
アクト
アクト
アクト
靴箱に
触る
靴に
触る
靴ベラ
を持つ
アクション：ドアを開ける
アクト
チェーン
に触る
アクト
ドアに
触る
アクト
アクト
ロック
に触る
ドアノブ
に触る
ふるまいの検出
①アクセスされたオブジェクトの組み合わせ
から、候補となるふるまいを挙げる
②アクセスされたオブジェクトの順序から、
ふるまいを特定する
アクション：ドアを閉める
アクト
アクト
アクト
ドアノブ
に触る
ロック
に触る
チェーン
に触る
ふるまい：外出
時間
タグID
ふるまいを構成するアクションは何か
：
：
アクションを構成するアクトは何か
2005-06-03
13:29:39
25
2005-06-03 13:29:43
20
という構造を ：
2005-06-03 13:29:46
20
靴箱
定義しておく必要がある
2005-06-03 13:29:47
20
2005-06-03 13:29:50
12
2005-06-03 13:29:51
11
2005-06-03 13:29:52
11
2005-06-03 13:30:44
36
2005-06-03 13:30:44
38
2005-06-03 13:30:46
52
2005-06-03 13:30:50
64
2005-06-03 13:30:58
65
2005-06-03 13:31:06
72
：
：
靴ベラ
靴
チェーン
ロック
ドアノブ
ドア
：
アクション：靴を履く
アクト
アクト
アクト
靴箱に
触る
靴に
触る
靴ベラ
を持つ
アクション：ドアを開ける
アクション：ドアを開ける
アクト
チェーン
に触る
アクト
ドアに
触る
アクト
アクト
ロック
に触る
ドアノブ
に触る
アクションの構造定義の抽出
① ひとつのケース内で１回でも発生した順序対に、重み１を与える
（ただし、順序対間の時間は、ある一定時間内とする）
②
③
④
⑤
多数のケースで①の結果を集計する
②のケース内で、ある閾値以上の回数で発生した順序対を挙げる
挙げられた順序対をアクションとしてクラスタリングする
クラスタリングできたものを、人間にわかるアクション名でラベル付けする
順序対間の時間 ： 5秒以内
時間
タグID
物体
2005-06-03 13:29:39
25
靴箱
2005-06-03 13:29:41
12
靴
2005-06-03 13:29:43
20
靴ベラ
2005-06-03 13:29:44
20
靴ベラ
2005-06-03 13:29:45
20
靴ベラ
2005-06-03 13:29:49
12
靴
2005-06-03 13:29:50
11
靴
2005-06-03 13:30:54
36
2005-06-03 13:30:14
38
2005-06-03 13:30:16
52
2005-06-03 13:30:18
64
2005-06-03 13:30:31
65
チェーン
チェーン
ロック
ドアノブ
ドアノブ
①
靴箱 → 靴
靴箱 → 靴ベラ
靴箱 → チェーン
靴箱 → ロック
靴箱 → ドアノブ
靴 → 靴ベラ
靴ベラ → 靴
靴ベラ → チェーン
靴ベラ → ロック
靴ベラ → ドアノブ
靴 → チェーン
靴 → ロック
靴 → ドアノブ
チェーン → ロック
チェーン → ドアノブ
ロック → ドアノブ
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
②
外出100回分
を集計
靴箱 → 靴
靴箱 → 靴ベラ
靴箱 → チェーン
靴箱 → ロック
靴箱 → ドアノブ
靴 → 靴ベラ
靴ベラ → 靴
靴ベラ → チェーン
靴ベラ → ロック
靴ベラ → ドアノブ
靴 → チェーン
靴 → ロック
靴 → ドアノブ
チェーン → ロック
チェーン → ドアノブ
ロック → ドアノブ
21
33
35
30
14
67
79
47
49
39
45
55
35
63
82
85
アクションの構造定義の抽出
① ひとつのケース内で１回でも発生した順序対に、重み１を与える
（ただし、順序対間の時間は、ある一定時間内とする）
②
③
④
⑤
多数のケースで①の結果を集計する
②のケース内で、ある閾値以上の回数で発生した順序対を挙げる
挙げられた順序対をアクションとしてクラスタリングする
クラスタリングできたものを、人間にわかるアクション名でラベル付けする
靴箱 → 靴
靴箱 → 靴ベラ
靴箱 → チェーン
靴箱 → ロック
靴箱 → ドアノブ
靴 → 靴ベラ
靴ベラ → 靴
靴ベラ → チェーン
靴ベラ → ロック
靴ベラ → ドアノブ
靴 → チェーン
靴 → ロック
靴 → ドアノブ
チェーン → ロック
チェーン → ドアノブ
ロック → ドアノブ
21
33
35
30
14
67
79
47
49
39
45
55
35
63
82
85
⑤
靴箱
靴を履く
靴箱
靴ベラ
靴ベラ
④
③
閾値：60回
靴
チェーン
ロック
ドアノブ
靴
チェーン
ロック
ドアを開ける
ドアノブ
アンケートによるアクションの抽出
１．多数の人間へのアンケート
歯磨き粉
① 出現頻度が閾値以上の順序対の集合を
構成する物体を提示する
② ①の物体すべてに関係するアクション名を
直感的に，挙げてもらう
歯ブラシ
外出のとき
歯磨き粉
と
歯ブラシ
から
何をしていると思う？
③ 多数の人間の中で
出現頻度の高いアクション名を採用する
歯磨き？
歯磨き粉を付ける？
玄関の戸締り？
歯磨き粉を付ける？
２．順序対の出現頻度の閾値を下げながら １ を繰り返す
思い浮かぶアクション名がなくなれば終了する
歯磨き粉
歯磨き粉
歯ブラシ は
を付ける
アンケートによるアクションの抽出
１．多数の人間へのアンケート
歯磨き粉
① 出現頻度が閾値以上の順序対の集合を
構成する物体を提示する
② ①の物体すべてに関係するアクション名を
直感的に，挙げてもらう
洗面 蛇口
歯ブラシ
外出のとき
歯磨き粉
歯ブラシ
から
洗面 蛇口
③ 多数の人間の中で
出現頻度の高いアクション名を採用する
何をしていると思う？
歯磨き？
歯磨き？
２．順序対の出現頻度の閾値を下げながら １ を繰り返す
思い浮かぶアクション名がなくなれば終了する
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
は 歯磨き
アンケートによるアクションの抽出
１．多数の人間へのアンケート
歯磨き粉
① 出現頻度が閾値以上の順序対の集合を
構成する物体を提示する
② ①の物体すべてに関係するアクション名を
直感的に，挙げてもらう
洗面 蛇口
歯ブラシ
コップ
外出のとき
歯磨き粉
歯ブラシ
コップ
洗面 蛇口
③ 多数の人間の中で
出現頻度の高いアクション名を採用する
から
何をしていると思う？
歯磨き？
歯磨き？
２．順序対の出現頻度の閾値を下げながら １ を繰り返す
思い浮かぶアクション名がなくなれば終了する
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
コップ
は 歯磨き
アンケートによるアクションの抽出
１．多数の人間へのアンケート
歯磨き粉
① 出現頻度が閾値以上の順序対の集合を
構成する物体を提示する
鞄
② ①の物体すべてに関係するアクション名を
直感的に，挙げてもらう
洗面 蛇口
歯ブラシ
コップ
外出のとき
鞄
歯磨き粉
洗面 蛇口
③ 多数の人間の中で
出現頻度の高いアクション名を採用する
コップ
から
歯ブラシ
何をしていると思う？
？
・・・
２．順序対の出現頻度の閾値を下げながら １ を繰り返す
思い浮かぶアクション名がなくなれば終了する
歯磨き
は
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
コップ
まとめと今後の計画
• 目標：人間の行動の意図に応じたサービスの
提供
• 人間の行動をアクト・アクション・ふるまいとい
う３階層で表現
• 人間の主観に依らないアクションの構造定義を抽
出する手法を提案
– 多数の人間の行動ログ
– 多数の人間に対するアンケート
• 提案手法によって、どのように構造が抽出され
るかを実験
確率推論によるふるまいの検出
Bayesian Network
ある事象が発生したときにそれらを構成する要素同士の依存確率を求める手法
方法Ⅰ:ネットワーク構造をアクトを入力層、
ふるまいを出力層とする
ふるまい
例
方法Ⅱ:ネットワーク構造をアクト・アクション・
ふるまいの３階層とする
ふるまい
例
アクション
アクト
・・・
アクト
10個
3個
2の10乗ケースの計算が必要
3個
4個
{(2の3乗+ 2の3乗+ 2の4乗)+ 2の3乗}
ケースの計算が必要
確率推論によるふるまいの検出
Bayesian Network
ある事象が発生したときにそれらを構成する要素同士の依存確率を求める手法
１．ネットワークの構造を決定
２．ネットワーク内の要素間の依存確率を計算
方法Ⅰ:代表的なBayesian Network構築手法
であるK2アルゴリズムを用いてネットワ
ーク構築を試みた
方法Ⅱ:ネットワーク構造をアクトを入力層、
ふるまいを出力層としてネットワーク
を構築し、確率計算を試みた
アクト
アクト
・・・
ふるまい
ふるまい
双方向への依存関係が生まれる
という、構造上の問題
確率計算に必要な時間やメモリが
大きくなるという計算上の問題
既存研究との比較
本研究
Efficient
Algorithm for
Mining Closed
Itemsets and
Their Lattice
Structure
From Run-time
Behavior to
Usage
Scenarios : An
InteractionPattern Mining
Approach
HMMによる行動
パターンの認識
Mining Models
of Human
Activities from
the Web
マイニングの
対象
順序
組み合わせ
順序
順序
組み合わせ
マイニングの
対象の数
多い
多い
少ない
少ない
少ない
人間の行動に
対する制限の
有無
無
-
無
有
有
アクションの階層構造の抽出
・ アンケートによって得られたアクション名に対し、
物体の包含関係から アクションの木構造 を導出する
歯磨き
歯磨き
？
歯磨き粉を
歯ブラシに付ける
歯磨き粉
歯磨き
歯ブラシ
歯ブラシ
を洗う
コップ
コップに
水を注ぐ
歯磨き粉を
歯ブラシに
付ける
歯ブラシ
を
洗う
？
コップに
水を注ぐ
洗面 蛇口
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
コップ
アクションの階層構造の抽出
・ アンケートによって得られたアクション名に対し、
物体の包含関係から アクションの木構造 を導出する
歯磨き
歯磨き
？
歯磨き粉を
歯ブラシに付ける
歯磨き粉
歯磨き
歯ブラシ
歯ブラシ
を洗う
コップ
コップに
水を注ぐ
歯磨き粉を
歯ブラシに
付ける
歯ブラシ
を
洗う
？
コップに
水を注ぐ
洗面 蛇口
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
コップ
アクションの階層構造の抽出
・ アンケートによって得られたアクション名に対し、
物体の包含関係から アクションの木構造 を導出する
歯磨き
歯磨き
？
歯磨き粉を
歯ブラシに付ける
歯磨き粉
歯磨き
歯ブラシ
歯ブラシ
を洗う
コップ
コップに
水を注ぐ
歯磨き粉を
歯ブラシに
付ける
歯ブラシ
を
洗う
？
コップに
水を注ぐ
洗面 蛇口
歯磨き粉
歯ブラシ
洗面 蛇口
コップ
01/15
玄関 ドアロック
玄関 ドアノブ
ドア を 開ける
次へ
02/15
玄関 ドアロック
洗面 蛇口
玄関 ドアノブ
ドア を 開ける
タオル
手
を 洗う
次へ
03/15
玄関 ドアロック
洗面 蛇口
玄関 ドアノブ
ドア を 開ける
タオル
手
を 洗う
トイレ 電気
トイレ ドアノブ外側
トイレ に 入る
次へ
04/15
トイレ レバー
トイレ ドアノブ内側
洗面 蛇口
タオル
トイレ ドアノブ外側
トイレ 電気
手
を 洗う
玄関 ドアロック
玄関 ドアノブ
ドア を 開ける
トイレ から 出る
次へ
14/15
鞄
PC マウス
トイレ レバー
財布
自室 電気
キーボード
トイレ ドアノブ内側
携帯電話
パソコン を 使う
キーケース
トイレ ドアノブ外側
荷物
洗面 蛇口
を 持つ
歯ブラシ
玄関 電気
玄関 ドアロック
トイレ 電気
タオル
歯磨き粉
玄関 ドアノブ
トイレ 換気扇
洗面所 電気
トイレ から
出る
歯
を 磨く
ドア を 開ける
次へ
15/15
洗面 蛇口
歯ブラシ
PC マウス
トイレ レバー
タオル
キーボード
洗面 コップ
ハンドソープ
歯磨き粉
トイレ ドアノブ内側
パソコン を 使う
洗面所 電気
×
トイレ ドアノブ外側
鞄
玄関 電気
財布
トイレ 電気
玄関 ドアロック
自室 電気
玄関 ドアノブ
携帯電話
トイレ 換気扇
キーケース
トイレ から
出る
荷物
を 持つ
ドア を 開ける
次へ
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