| 講演名 | 2020-11-04 ミリ波レーダによるICEEMDANを用いた多方向からの心拍推定の一検討 胡 尭坤(日大), 佐藤 駿佑(日大), 戸田 健(日大), |
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| 抄録(和) | ミリ波FMCWレーダで測定対象者(被験者)の生体信号を検出する際にはノイズが多い．SNRが高い心拍信号を取得するために，Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise (ICEEMDAN)に基づく心拍推定方法を提案する．この方法では，ICEEMDANを用いることで，FMCWミリ波レーダによって取得されたレーダ生体信号をいくつかの固有モード関数(Intrinsic mode function: IMF)に分解することができる．次に，人の心拍周波数に関連性が高いIMFsを選択し心拍信号を再構築する．従来心拍検出は呼吸や心拍の鼓動による体表面の僅かな動きを捉えるため，前方向からの測定による報告が多い．本研究では，正前，後方，左方向及び天井方向から被験者の心拍信号を測定した．ICEEMDANで抽出した心拍信号のSNRは従来の経験的モード分解(Empirical Mode Decomposition: EMD)による結果に比べ向上し，ECG(Electrocardiogram)と比較した結果，正面から測定した際の平均RMSE は0.075 Hz (4.5 BPM)以下となった．また，再構築された心拍信号とECG波形との相関は強くなり，被験者は着座して天井から測定しても心拍推定できることが分かった．その場合，平均RMSEは0.1752 Hz (10.5 BPM)未満であった． |
| 抄録(英) | Vital signs measurement with phase analysis for mm-wave FMCW radar contains various kinds of noise. Furthermore, frequencies of breathing and heart are very close, so the heart rate is interfered with by the harmonic of the breathing signal and it cannot be solved by the band-pass filter. In this paper, a method based on improved complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (ICEEMDAN) for remote vital signs monitoring is proposed, which can address the “mode mixing” problem of EMD and improved SNR. The experimental results show that the proposed method cannot only estimate the heart rate from the front with an average RMSE less than 0.075 Hz (4.5 BPM), but the reconstructed heart signal also has high consistency with the ECG waveform. Furthermore, the heart rate also can be measured from the ceiling when volunteers are sitting, and the average RMSE is less than 0.1752 Hz (10.5 BPM). |
| キーワード(和) | 生体信号 / 心拍推定 / レーダ信号処理 / EMD / FMCWレーダ / ICEEMDAN |
| キーワード(英) | Vital Signs / Heart Rate Estimation / Radar Signal Processing / EMD / FMCW Radar / ICEEMDAN |
| 資料番号 | MICT2020-7,MI2020-33 |
| 発行日 | 2020-10-28 (MICT, MI) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MICT / MI |
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| 開催期間 | 2020/11/4(から1日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Virtual (TBD) |
| テーマ（和） | 医用画像工学一般，ヘルスケア・医療情報通信技術 |
| テーマ（英） | Medical imaging technology, healthcare and medical information communication technology |
| 委員長氏名（和） | 花田 英輔(佐賀大) / 河田 佳樹(徳島大) |
| 委員長氏名（英） | Eisuke Hanada(Saga Univ.) / Yoshiki Kawata(Tokushima Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 田中 宏和(広島市大) / 安在 大祐(名工大) / 北坂 孝幸(愛知工大) / 本谷 秀堅(名工大) |
| 副委員長氏名（英） | Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) / Takayuki Kitasaka(Aichi Inst. of Tech.) / Hidekata Hontani(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 幹事氏名（和） | 和泉 慎太郎(神戸大) / 小林 匠(横浜国大) / 平野 靖(山口大) / 原口 亮(兵庫県立大) |
| 幹事氏名（英） | Shintaro Izumi(Kobe Univ.) / Takumi Kobayashi(Yokohama National Univ.) / Yasushi Hirano(Yamaguchi Univ.) / Ryo Haraguchi(Univ. of Hyogo) |
| 幹事補佐氏名（和） | 朔 啓太(九大) / 石田 開(神奈川県立産業技術総研) / 高林 健人(岡山県立大) / 滝沢 穂高(筑波大) / 大竹 義人(奈良先端大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Keita Saku(Kyushu Univ.) / Kai Ishida(KISTEC) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) / Hotaka Takizawa(Tsukuba Univ.) / Yoshito Otake(NAIST) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology / Technical Committee on Medical Imaging |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ミリ波レーダによるICEEMDANを用いた多方向からの心拍推定の一検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study of Multi-directional Heart-rate-estimation based on Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise using mm-Wave FMCW Radar |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 生体信号 / Vital Signs |
| キーワード(2)（和/英） | 心拍推定 / Heart Rate Estimation |
| キーワード(3)（和/英） | レーダ信号処理 / Radar Signal Processing |
| キーワード(4)（和/英） | EMD / EMD |
| キーワード(5)（和/英） | FMCWレーダ / FMCW Radar |
| キーワード(6)（和/英） | ICEEMDAN / ICEEMDAN |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 胡 尭坤 / Yaokun Hu |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 日本大学(略称：日大) Nihon University(略称：Nihon Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 佐藤 駿佑 / Shunsuke Sato |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 日本大学(略称：日大) Nihon University(略称：Nihon Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 戸田 健 / Takeshi Toda |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 日本大学(略称：日大) Nihon University(略称：Nihon Univ.) |
| 発表年月日 | 2020-11-04 |
| 資料番号 | MICT2020-7,MI2020-33 |
| 巻番号（vol） | vol.120 |
| 号番号（no） | MICT-219,MI-220 |
| ページ範囲 | pp.1-6(MICT), pp.1-6(MI), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2020-10-28 (MICT, MI) |