| 講演名 | 2018-11-06 ドップラーセンサを用いた心拍推定時の適応ガードセル長を適用したCA-CFARによる体動起因雑音低減 廣松 亮祐(慶大), 大槻 知明(慶大), 豊田 健太郎(慶大), 山本 幸平(慶大), |
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| 抄録(和) | 心拍間隔変動からストレスを推定できることが知られている．そのため，被験者の負担が少ない，ドップラーセンサによる非接触心拍間隔推定法が数多く研究されている．しかし，既存手法は体動の影響により，十分な推定精度が得られない課題がある．本稿では一般的にクラッタを抑圧し，レーダ信号の誤検出を防ぐために用いられるCA-CFAR (Cell Average-Constant False Alerm Rate) をドップラーセンサの受信信号に適用することにより，体動起因の雑音を低減する手法を提案する．提案法では，まず，受信したドップラー信号のパワーから心拍に起因するピーク候補を探索する．このピーク候補には，心拍だけでなく体動に起因するものも含まれているため，前後のパワーを用いて設定される閾値を用いたCA-CFAR を適用することで，閾値以上の変動が見られる非定常な体動の影響を除去できる．しかし，CA-CFAR のガードセル長を固定すると，閾値を設定する際に体動の影響を受け閾値が高くなり，体動に起因するピークを心拍によるものと誤検出する可能性がある．そこで提案法では一区間前に推定された心拍間隔に応じてガードセル長を適応的に設定することで，この影響を低減する．また，従来は前後のパワーを用いて閾値を設定していたが，提案法では前のパワーのみ使用する．特性評価により，固定ガードセル長を用いたCA-CFAR による手法と比較し，提案法は心拍間隔の推定精度を改善することを示した． |
| 抄録(英) | It is known that stress can be estimated by measuring heartbeat interval variation. Thus, many methods of non-contact heartbeat interval estimation using Doppler sensors have been studied. However, existing methods cannot a obtain sufficient estimation accuracy due to the influence of body movement. In this report, we propose a method to reduce the influence of body movement by applying CA-CFAR (Cell Average-Constant False Alerm Rate) which is used to prevent erroneous detection of radar signals in general, to the received signal. The proposed method first finds peaks that include heartbeats from the power of received Doppler signals. Since these peaks include not only the peak due to heartbeat but also that due to body movement, CA-CFAR using the threshold set using the before and after power is applied to remove the effect of non-stationary body movement. However, when the guard cell length in CA-CFAR is fixed, there is a possibility that the peak caused by the body movement may be erroneously detected as a heartbeat, because the threshold is affected by body movement. In our proposed method, erroneously detection is reduced by adaptively setting the guard cell length according to the heartbeat interval estimated before one time. In the conventional method, energy before and after was set for the threshold value , but only the before power is used in the proposed method. Experimental results show that the proposedmethod improves RMSE (Root Mean Squared Error) of estimated heartbeat interval compared with the method using CA-CFAR with fixed guard cell length. |
| キーワード(和) | ドップラーセンサ / スペクトログラム / CFAR / 心拍間隔推定 / 適応ガードセル長 |
| キーワード(英) | Doppler sensor / Spectrogram / CFAR / Heartbeat interval estimation / Adaptive guard cell length |
| 資料番号 | ASN2018-77 |
| 発行日 | 2018-10-29 (ASN) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | ASN / SRW |
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| 開催期間 | 2018/11/5(から2日開催) |
| 開催地（和） | 東京電機大学 東京千住キャンパス |
| 開催地（英） | Tokyo Denki University, Tokyo Senju Campus |
| テーマ（和） | IoTワークショップ， 技術展示， ポスターセッション， 及び一般 SICEスマートセンシングシステム部会併催 |
| テーマ（英） | Poster session, etc. |
| 委員長氏名（和） | 岡田 啓(名大) / 中川 匡夫(鳥取大) |
| 委員長氏名（英） | Hiraku Okada(Nagoya Univ.) / Tadao Nakagawa(Tottori Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 山本 高至(京大) / 中澤 仁(慶大) / 門田 和也(日立) / 田野 哲(岡山大) / 濱湊 真(富士通研) |
| 副委員長氏名（英） | Koji Yamamoto(Kyoto Univ.) / Jin Nakazawa(Keio Univ.) / Kazuya Monden(Hitachi) / Satoshi Denno(Okayama Univ.) / Makoto Hamaminato(Fujitsu labs.) |
| 幹事氏名（和） | 大和田 泰伯(NICT) / 萬代 雅希(上智大) / 川喜田 佑介(神奈川工科大) / 水谷 圭一(京大) / 斎藤 健太郎(東工大) |
| 幹事氏名（英） | Yasunori Owada(NICT) / Masaki Bandai(Sophia Univ.) / Yusuke Kawakita(Kanagawa Inst. of Tech.) / Keiichi Mizutani(Kyoto Univ.) / Kentaro Saito(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 橋本 匡史(阪大) / 大田 知行(広島市立大) / 菊月 達也(富士通研) / 中野 亮(日立) / 堀田 善文(三菱電機) / 山内 宏真(富士通研) / 野田 華子(アンリツ) |
| 幹事補佐氏名（英） | Masafumi Hashimoto(Osaka Univ.) / Tomoyuki Ota(Hiroshima City Univ.) / Tatsuya Kikuzuki(Fujitu Lab.) / Ryo Nakano(HITACHI) / Yoshifumi Hotta(Mitsubishi Electric) / Hiromasa Yamauchi(Fujitsu labs.) / Hanako Noda(Anritsu) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Ambient intelligence and Sensor Networks / Technical Committee on Short Range Wireless Communications |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ドップラーセンサを用いた心拍推定時の適応ガードセル長を適用したCA-CFARによる体動起因雑音低減 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Accurate Doppler Sensor-based Heartbeat Estimation by Reducing Body Movement Noise via CA-CFAR Applying Adaptive Guard Cell Length Approach |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | ドップラーセンサ / Doppler sensor |
| キーワード(2)（和/英） | スペクトログラム / Spectrogram |
| キーワード(3)（和/英） | CFAR / CFAR |
| キーワード(4)（和/英） | 心拍間隔推定 / Heartbeat interval estimation |
| キーワード(5)（和/英） | 適応ガードセル長 / Adaptive guard cell length |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 廣松 亮祐 / Ryosuke Hiromatsu |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 大槻 知明 / Tomoaki Ohtsuki |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 豊田 健太郎 / Kentaroh Toyoda |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 山本 幸平 / Kohei Yamamoto |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 慶應義塾大学(略称：慶大) Keio University(略称：Keio Univ.) |
| 発表年月日 | 2018-11-06 |
| 資料番号 | ASN2018-77 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | ASN-282 |
| ページ範囲 | pp.131-136(ASN), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2018-10-29 (ASN) |