MIMO FMCWレーダを用いたVMDに基づく再構成信号の特徴量を考慮した心拍数推定

• Item type: SIG Technical Reports(1)
• 公開日: 2024-02-22
• タイトル: MIMO FMCWレーダを用いたVMDに基づく再構成信号の特徴量を考慮した心拍数推定
• タイトル / 言語: en
• タイトル: Heart Rate Estimation Considering Reconstructed Signal Features based on VMD Via MIMO FMCW Radar
• 言語: jpn
• キーワード / 主題Scheme: Other
• キーワード / 主題: センシング
• 資源タイプ / 資源タイプ識別子: http://purl.org/coar/resource_type/c_18gh
• 資源タイプ: technical report
• 著者所属: 慶應義塾大学大学院理工学研究科
• 著者所属: 慶應義塾大学理工学部情報工学科
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Graduate School of Science and Technology, Keio University
• 著者所属(英): en
• 著者所属(英): Department of Information and Computer Science, Keio University
• 著者名: 中谷, 早良; 大槻, 知明
• 著者名(英): Sara, Nakatani; Tomoaki, Ohtsuki
• 論文抄録 / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録 / 内容記述: 心拍変動は健康状態を反映する重要な生体指標であり，モニタリングすることで病気の前兆や疲労・ストレスの検知が可能となる．レーダを用いた心拍推定は非接触で心拍検出が可能でプライバシ性が高いことから，様々な手法が研究されている．しかし，レーダを用いた従来法では，周辺環境や呼吸，体動の影響により心拍推定精度が劣化しやすいという問題がある．本稿では，MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) レーダを用いた VMD (Variational Mode Decomposition) に基づく再構成信号の特徴量を考慮した心拍数推定法を提案する．提案法では，MIMO FMCW レーダを用いて人の位置に対応する信号のみを抽出することで，ノイズの影響を低減する．次に，抽出された信号を VMD を用いて複数の IMF ( Intrinsic Mode Function) 信号に分解し，各信号の中心周波数に基づいて心拍に起因する IMF 信号のみを選択することで心拍以外の成分による影響を低減する．その後，人起因のセルごとに複数の IMF 信号のエネルギーに基づく重みづけにより心拍信号を再構成し，ピーク検出に基づいて心拍数を推定する．セルとは，レーダの照射範囲を指定した角度と距離で分割したときの 1 つの単位空間を指す．最後に，推定心拍数の時間推移を考慮して複数セルにおける推定心拍数から適切な値を選択することで，推定値の過度な変動を低減する．4 人の被験者を対象に着座静止状態で実験を行い心拍数を推定した結果，提案法は従来法の平均絶対誤差を改善した．
• 論文抄録(英) / 内容記述タイプ: Other
• 論文抄録(英) / 内容記述: Heart rate variability is an important biological indicator that reflects the state of health, and monitoring it enables to detect the signs of illness, fatigue, and stress. Various methods of heartbeat detection using radar have been studied because of its non-contact estimation and high privacy. However, the conventional method using radar has the problem that the accuracy of heart rate estimation is easily degraded by the influence of the surrounding environment, respiration, and body motion. In this research, we propose a heart rate estimation considering reconstructed signal features based on VMD (Variational Mode Decomposition) via MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave) radar. The proposed method uses MIMO FMCW radar to extract only the signal corresponding to the human position, thereby reducing the effect of noise. Next, by selecting only the IMF signal attributable to the heartbeat based on the center frequency of each signal using VMD, the influence of components other than the heartbeat is reduced. The heart rate is then estimated based on peak detection using the reconstructed signal generated by the energy-based weighting of multiple IMF signals. Finally, the possibility of extraneous variation in the estimates is reduced by selecting the appropriate estimate from the estimated heart rates in multiple cells, taking into account the time transition.
• 書誌レコードID / 収録物識別子タイプ: NCID
• 書誌レコードID / 収録物識別子: AA11838947
• 書誌情報: 研究報告ユビキタスコンピューティングシステム（UBI）; 巻 2024-UBI-81, 号 5, p. 1-6, 発行日 2024-02-22
• ISSN / 収録物識別子タイプ: ISSN
• ISSN / 収録物識別子: 2188-8698
• Notice: SIG Technical Reports are nonrefereed and hence may later appear in any journals, conferences, symposia, etc.
• 出版者 / 言語: ja
• 出版者: 情報処理学会