歩行運動を利用したUWBパルスレーダによる人体形状の高速イメージング技術の開発

• Project/Area Number: 18860040
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 阪本 卓也 Kyoto University, 情報学研究科, 助教 (30432412)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥2,670,000 (Direct Cost: ¥2,670,000); Fiscal Year 2007: ¥1,350,000 (Direct Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2006: ¥1,320,000 (Direct Cost: ¥1,320,000)
• Keywords: UWB信号 / レーダ / 人体イメージング / SEABED法 / 歩行運動

Research Abstract

近年、テロや犯罪を防ぐための監視システムは安全な社会を維持するために必要な技術となりつつある。しかし、監視カメラはプライバシーの問題により設置できない場所が存在し、防犯上の死角が生じるという問題があった。
光学カメラと異なり、レーダは形状のみを画像化するため、プライバシーの問題と防犯を両立することができる。UWBレーダおよび高速立体レーダイメージング手法(SEABED法)による画像化技術は、そのための有望な手法である。本研究では従来のSEABED法と異なり、アンテナ走査の代わりに人体の歩行運動を利用したイメージング手法の開発を行うことを目的とする。昨年度は、未知の時間的に変動する歩行運動と人体の形状の双方を推定するイメージング手法の開発を行い、数値計算による特性評価を行った。
最終年度となる本年度は、以下の研究を行った。昨年度に開発された手法の有効性を確認するため、実際の人体の歩行運動に近い運動モデルに同手法を適用し、そのイメージング性能を調べた。具体的には、被験者が歩行している様子を動画撮影した。次に、撮影動画に対し画像処理を行うことで歩行運動を時間の関数として推定し、モデル化した。こうして得られた歩行運動モデルへ昨年度に開発したイメージング手法を適用し、同手法で使用するパラメータを最適化し、推定精度を改善した。その結果、提案手法は実際の歩行運動に対しても高精度な形状推定を実現することが確認された。

Research Products

• [Journal Article] High-resolution and Real-Time 3-D Imaging Algorithm with Envelope of Spheres for UWB Radars (2008)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Journal Title: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 46
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A high-resolution imaging algorithm Without derivatives based on waveform estimation for UWB radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, Toru Sato
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications E90-B Pages: 1487-1494
  • NAID: 110007519415
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A robust and fast imaging algorithm with an envelope of circles for UWB pulse radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, Toru Sato
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications E90-B Pages: 1801-1809
  • NAID: 110007541005
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] UWBパルスレーダによる高速立体形状推定法の実験的検討 (2007)
  • Author(s): 阪本卓也
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌 vol.J90-B,no.1 Pages: 66-73
  • NAID: 110007378903
• [Journal Article] Real-time imaging of human bodies with UWB radars using walking motion (2007)
  • Author(s): Takuya Sakamoto
  • Journal Title: Proceedings of 2007 IEEE International Conference on Ultra-WideBand
• [Journal Article] A 2-D image stabilization algorithm for UWB pulse radars with fractional boundary scattering transform (2007)
  • Author(s): Takuya Sakamoto
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications vol.E90-B,no.1 Pages: 131-139
  • NAID: 110007519212
• [Journal Article] A fast algorithm for 3-dimensional imaging with UWB pulse radar systems (2007)
  • Author(s): Takuya Sakamoto
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications vol.E90-B,no.3 Pages: 636-644
  • NAID: 110007519287
• [Journal Article] 人体の散乱周波数特性を考慮した高速UWBパルスレーダイメージング技術 (2006)
  • Author(s): 阪本卓也
  • Journal Title: 電子情報通信学会技術研究報告 EMT-06-91
  • NAID: 10018313576
• [Journal Article] An accurate imaging algorithm with scattered waveform estimation for UWB pulse radars (2006)
  • Author(s): Shouhei Kidera
  • Journal Title: IEICE Transactions on Communications vo1.E89-B,no.9 Pages: 2588-2595
• [Presentation] Estimation method of quasi-wavefronts for UWB radar imaging with LMS filter and fractional boundary (2008)
  • Author(s): Takuya Sakamoto, Kunihiko Teshima, Toru Sato
  • Organizer: 2007 Progress in Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • Place of Presentation: Hangzhou, China
  • Year and Date: 2008-03-27
• [Presentation] Fast and high-resolution 3-D imaging algorithm with spectrum shift for UWB pulse radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, Toru Sato
  • Organizer: European Conference on Antennas & Propagation (EuCAP) 2007
  • Place of Presentation: Edinburgh, UK
  • Year and Date: 2007-11-15
• [Presentation] An experimental study for a high-resolution 3-D imaging algorithm with linear array for UWB radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Yusuke Kani, Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Organizer: 2007 IEEE International Conference on Ultra-WideBand
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2007-09-26
• [Presentation] Real-time imaging of human bodies with UWB radars using walking motion (2007)
  • Author(s): Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Organizer: 2007 IEEE International Conference on Ultra-WideBand
  • Place of Presentation: Singapore
  • Year and Date: 2007-09-24
• [Presentation] A robust and fast 3-D imaging algorithm without derivative operations for UWB radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Organizer: EMTS 2007-International URSI Commission B-Electromagnetic Theory Symposium
  • Place of Presentation: Ottawa, Canada
  • Year and Date: 2007-07-27
• [Presentation] A High-resolution Imaging Algorithm without Derivatives based on Waveform Estimation for UWB Pulse Radars (2007)
  • Author(s): Shouhei Kidera, Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Organizer: IEEE AP-S International Symposium
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2007-06-11
• [Presentation] Multiple Transmission for High-Speed UWB Radar Imaging with an Antenna Array (2007)
  • Author(s): Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • Organizer: IEEE AP-S International Symposium
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2007-06-11
• [Patent(Industrial Property Rights)] 形状測定装置および形状測定方法 (2007)
  • Inventor(s): 酒井啓之, 福田健志, 阪本卓也, 佐藤亨
  • Industrial Property Rights Holder: 酒井啓之, 福田健志, 阪本卓也, 佐藤亨
  • Industrial Property Number: 2007-119101
  • Filing Date: 2007-04-27