| 講演名 | 2021-05-20 ミリ波FMCWレーダによる心拍推定において離散ウェーブレット変換とその前段にハイパスフィルタを用いることによる呼吸周波数成分低減効果に関する検討 小谷中 亮輔(日大), 佐藤 駿佑(日大), 胡 尭坤(日大), 戸田 健(日大), |
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| 抄録(和) | 近年，電波レーダを用いて非接触での心拍や呼吸等バイタルサインの検出に関する研究が進んでいるが呼吸と心拍信号を分離することが課題となっている．これまで我々は77 GHz帯FMCWレーダにより生体信号を取得し心拍の抽出方法の一つとして離散ウェーブレット変換 (DWT)を用いてきたが，前回の報告では信号に含まれる呼吸及び呼吸高調波周波数を適応フィルタリングによって低減させた．この適応フィルタの遮断周波数はDWTによって推定された呼吸周波数を基に変化させ，このフィルタを生体信号に掛けた後に再びDWTを行うことでSNR及び精度の改善を図った．この手法では回路規模が大きく，呼吸高調波周波数が心拍周波数と近い場合は心拍周波数も低減させてしまうという課題があった．そのため本稿では，DWTを行う前にハイパスフィルタを通し呼吸周波数帯を低減させSNR及び心拍推定精度の改善を正面，背面，右側，左側，斜め上60°及び天井から行った．被験者５人に対する正面からの実験結果ではSNRは約2 dB改善し，心拍推定精度はRMSEで約0.012 Hz改善した.その他の方向からの測定でもSNRは改善されたが，背面及び天井から算出したRMSEは改善されなかった． |
| 抄録(英) | In recent years, studies on noncontact detection of vital signs such as heartbeat and respiration using radar have progressed. The problem of those studies is separating respiratory and heartbeat signal. We have utilized discrete wavelet transform to extract heartbeat signals from radar vital signs by 77GHz-band FMCW radar. In a previous report, the frequencies of respiration and respiratory harmonics had been decreased in radar vital signs using adaptive filtering. The cutoff frequency was changed based on the frequency of respiration estimated by DWT. After applying the adaptive filter for radar vital signs, DWT was applied again to improve SNR and accuracy. That method has two problems that the circuit scale is large and if the frequency of respiratory harmonics is close to the frequency of heartbeat, heartbeat frequency is also decreased. In this paper, the frequency of respiration was decreased by applying HPF before conducting DWT to improve SNR and accuracy of estimating heartbeat calculated from the front, back, diagonally upward 60 degrees, and ceiling. The result of 5 subjects from the front showed that SNR was improved by about 2 dB and the accuracy of estimating heart rate was improved by about 0.012 Hz. SNRs obtained from the others direction were also improved. While RMSEs obtained from back, ceiling was not improved. |
| キーワード(和) | FMCWレーダ / 呼吸 / 心拍 / 生体信号モニタリング / 離散ウェーブレット変換 |
| キーワード(英) | FMCW radar / Respiration / Heart rate / Vital sign monitoring / Discrete wavelet transform |
| 資料番号 | WBS2021-9,RCC2021-9,MICT2021-6 |
| 発行日 | 2021-05-13 (WBS, RCC, MICT) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | WBS / RCC / SAT / MICT |
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| 開催期間 | 2021/5/20(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催（Zoom） |
| 開催地（英） | Online (Zoom) |
| テーマ（和） | 符号化，変復調・信号処理技術，高信頼制御通信，ヘルスケア・医療情報及び一般 |
| テーマ（英） | Coding, Modulation, Signal processing, Reliable Communication and Control, Healthcare and Medical Information Communication Technologies, and General |
| 委員長氏名（和） | 浜村 昌則(高知工科大) / 李 還幇(NICT) / 筋誡 久(NHK) / 花田 英輔(佐賀大) |
| 委員長氏名（英） | Masanori Hamamura(Kochi Univ. of Tech.) / HUAN-BANG LI(NICT) / Hisashi Sujikai(NHK) / Eisuke Hanada(Saga Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 庄納 崇(インテル) / 藤井 雅弘(宇都宮大) / 東 俊一(名大) / 石井 光治(香川大) / 石川 博康(日大) / 井家上 哲史(明大) / 田中 宏和(広島市大) / 安在 大祐(名工大) |
| 副委員長氏名（英） | Takashi Shono(INTEL) / Masahiro Fujii(Utsunomiya Univ.) / Shunichi Azuma(Nagoya Univ.) / Koji Ishii(Kagawa Univ.) / Hiroyasu Ishikawa(Nihon Univ.) / Tetsushi Ikegami(Meiji Univ.) / Hirokazu Tanaka(Hiroshima City Univ.) / Daisuke Anzai(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 幹事氏名（和） | 荒井 伸太郎(岡山理科大) / 中村 僚兵(防衛大) / 加川 敏規(電中研) / 林 直樹(阪大) / 小島 政明(NHK) / 難波 忍(KDDI総合研究所) / 和泉 慎太郎(神戸大) / 小林 匠(横浜国大) |
| 幹事氏名（英） | Shintaro Arai(Okayama Univ. of Science) / Ryohei Nakamura(National Defence Academy) / Toshinori Kagawa(CRIEPI) / Naoki Hayashi(Osaka Univ.) / Masaaki Kojima(NHK) / Shinobu Nanba(KDDI Research) / Shintaro Izumi(Kobe Univ.) / Takumi Kobayashi(Yokohama National Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | Duong Quang Thang(奈良先端大) / 森山 雅文(NICT) / 木下 雅之(千葉工大) / 単 麟(NICT) / 小蔵 正輝(阪大) / 大倉 拓也(NICT) / 五藤 大介(NTT) / 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) |
| 幹事補佐氏名（英） | Duong Quang Thang(NAIST) / Masafumi Moriyama(NICT) / Masayuki Kinoshita(Chiba Univ. of Tech.) / SHAN LIN(NICT) / Masaki Ogura(Osaka Univ.) / Takuya Okura(NICT) / Daisuke Goto(NTT) / Keita Saku(Kyushu Univ.) / Kai Ishida(KISTEC) / Kento Takabayashi(Okayama Pref. Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Wideband System / Technical Committee on Reliable Communication and Control / Technical Committee on Satellite Telecommunications / Technical Committee on Healthcare and Medical Information Communication Technology |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ミリ波FMCWレーダによる心拍推定において離散ウェーブレット変換とその前段にハイパスフィルタを用いることによる呼吸周波数成分低減効果に関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study of Decreasing Respiratory Frequency Effect Using High Pass Filter in a Pre-Processing of Discrete Wavelet transform on Heart-rate Estimation with mm-Wave FMCW Radar |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | FMCWレーダ / FMCW radar |
| キーワード(2)（和/英） | 呼吸 / Respiration |
| キーワード(3)（和/英） | 心拍 / Heart rate |
| キーワード(4)（和/英） | 生体信号モニタリング / Vital sign monitoring |
| キーワード(5)（和/英） | 離散ウェーブレット変換 / Discrete wavelet transform |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 小谷中 亮輔 / Ryosuke Koyanaka |
| 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） | 胡 尭坤 / Yaokun Hu |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 日本大学(略称：日大) Nihon University(略称：Nihon Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 戸田 健 / Takeshi Toda |
| 第 4 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 | 2021-05-20 |
| 資料番号 | WBS2021-9,RCC2021-9,MICT2021-6 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | WBS-24,RCC-25,MICT-27 |
| ページ範囲 | pp.44-49(WBS), pp.44-49(RCC), pp.28-33(MICT), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2021-05-13 (WBS, RCC, MICT) |