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【Excel VBA】【ポイントクラウドから音源３次元座標を推定する逆問題】

～インターフェース2014年7月号【研究】『位置センシング』～

『音響FDTD』
 　 　 【リンクフリー】　私設研究所ネオテックラボ Neo-Tech-Lab.co.uk
【記載者】 【私設研究所Neo-Tech-Lab】　上田 智章 		作成日 2013/03/30
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【お知らせ】

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【はじめに】

このページで取り扱う『音響逆問題』とは、３次元的に配置した複数のマイクロフォンで収録した音波の位相情報に基づいて、音源の３次元座標を取得する問題の事を指しています。
実は、インターフェース2014年5月号のAE(Acoustic Emission)の逆問題(観測値からの音源３次元座標の可視化)に関して急に相談を受け、記事を書きましたが、5月号に入りきらずに2014年7月号になってしまいました。
従って、現時点でハードウェア部分に関しては、インターフェース2014年5月号の記事を参考にしていただければ幸いです。しかし、空気中の音波であれば、安価なコンデンサマイクロフォンも売られていますので自作しても簡単な回路で済みます。今後、ハードウェアの自作も行ってみたいと思います。
まずは、以下のExcel VBAのプログラムをダウンロードして試してみて下さい。マクロ実行を有効にしておく必要があります。InverseProblemタブのボタン『音源位置を決めて観測データを作成』というボタンをクリックすると、ランダムに音源座標を定めて、指定した観測点数の１次元観測の音波の伝搬検出時刻を演算します。これを観測値として、逆問題を解いて結果を表示します。
原理上、容易に３次元に拡張することができます。このまま１次元で用いることができます。特にセンサの配置間隔は等間隔である必要はありません。但し、原理上、観測点数が未知数の個数に対して十分に多いこと、観測立体角がある程度広いことが要求されますのでご注意下さい。

【ダウンロード】
●【Excel VBA】『１次元アレイ⇒２次元音源座標』

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【音響FDTD(音響順方向問題)】

【備考】

本アルゴリズムは媒質が単層である場合に限定しています。
地震の震源を求めるには、地層構造、地面の凹凸を考慮した順方向問題を解く必要があります。
また、水中探査では、水温が異なると音速も変わる温度レンズ現象がありますので、順方向モデルを考慮する必要があります。

【おまけ】

Circle Estimationタブの方には、２次元ポイントクラウドから円の中心座標を求める逆問題解法のサンプルプログラムが収録されています。

【講演・技術セミナー予定メモ】

■2014年6月20日（金）
　【トリケップス セミナー】『Kinect（Light Coding技術）の概要/理解と非接触生体センシング』
【開催日時】2014年6月20日（金）10:30-16:30
【会　　場】オーム　ビル（千代田区神田錦町）
【概　　容】～Kinectの基本アルゴリズム（Light Coding技術）の理解から、それを用いた非接触生体センシングの動作原理、ヒューマン・ヘルスケア関連アプリケーションへの展開、及びKinect2.0（TOFデプスカメラ）まで～

【予　定】

2012年夏以降、非接触バイタルセンシングはKinect系とウェブカメラ系で試作を繰り返してきましたが、2013年1月以降アナログ回路系の多数方式も試作を始め、2013年10月～11月には静電容量式とLight-Coding赤外線式の２種類を試作し、多数の方式で呼吸や心拍測定が行えるようになりました。ＣＱ誌の記事から時間も十分に経過したのでここでウェブページ上に記事をまとめて行こうと思います。2014年4月以降、別ページに再構築を行う予定です。また、今後の流れですが、非接触血圧センサ⇒溶存酸素濃度⇒血糖センサという測定種を増やす試みと、ＴＯＦ系センサやモーションセンサなども試作を行う予定です。また、３Ｄスキャナも試作を再開します。
/2014/03/21/

【Webカメラで瞳孔トラッキング】


【Webカメラで脈拍センシング】