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Study on Detection Method of Abnormal Situation in Daily Life by Machine Learning of Indoor Activity Sound

Research Project

Project/Area Number 18K02236
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 08030:Family and consumer sciences, and culture and living-related
Research InstitutionAkita University

Principal Investigator

Tanaka Motoshi  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (50261649)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords生活活動音 / 時間-周波数解析 / 異常検出 / 機械学習 / 自己組織化マップ / 足音 / 特徴抽出 / 深層学習 / 信号解析
Outline of Final Research Achievements

In order to develop a detection system of abnormal situations (such as accidents) for a person living alone, a detection method using machine learning was investigated. Self-organizing map (SOM) of only sounds of daily activities recorded with a broadband microphone was obtained. The weights of the SOM after learning, as feature vectors, were classified by the hierarchical clustering, and then the stochastic model was obtained. The generation probability of the sound of an activity was calculated, and the probabilities varied corresponding to sound changes. Observing the generation probability is expected to be one of the methods for detecting abnormal situations. Also, sounds produced during sleep were analyzed and footstep recognition with deep learning was investigated, whose results indicated the feasibility of using those for detecting abnormalities.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

事故時に発生する音の収集は困難であり,個々の音の識別には膨大なデータベースが必要なため,滅多に起きない(日常的ではない)音を検出する方法について検討した。教師無し学習の1つである自己組織化マップ(SOM)の利用を検討し,日常生活音のSOMを用いた確率モデルを作成した。音の発生確率を算出でき,転倒事故を模擬した音を異常状態(候補)として検出できた。今後,本方法を確立できれば,家庭内事故等の検出システムのみならず,故障の診断など他の異常音検出への応用も期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] A Study on Self‐Organizing Map of Indoor Activity Sound for Detecting Abnormal Situation in Daily Life2021

    • Author(s)
      Tanaka Motoshi, Takata Naru
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 16 Issue: 3 Pages: 488-490

    • DOI

      10.1002/tee.23321

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Abnormality Candidate Detection System by Stochastic Modeling of Indoor Activity Sound in Daily Life2020

    • Author(s)
      田中元志
    • Journal Title

      Journal of The Japan Institute of Electronics Packaging

      Volume: 23 Issue: 2 Pages: 124-127

    • DOI

      10.5104/jiep.23.124

    • NAID

      130007804341

    • ISSN
      1343-9677, 1884-121X
    • Year and Date
      2020-03-01
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] A calculation method of generation probability of indoor activity sound in daily life2019

    • Author(s)
      Tanaka Motoshi
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      Volume: 14 Issue: 12 Pages: 1881-1882

    • DOI

      10.1002/tee.23016

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 12平均律を用いた一般化調和解析による打楽器音の音高抽出の試み2018

    • Author(s)
      田中元志
    • Journal Title

      秋田大学大学院理工学研究科研究報告

      Volume: 39号 Pages: 7-8

    • NAID

      120006547562

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Open Access
  • [Presentation] 屋内生活音のSOMを用いた確率モデルに関する検討2021

    • Author(s)
      田中元志,髙田 鳴
    • Organizer
      令和3年電気学会全国大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 屋内生活音の定期的自己更新クラスタリング方法の検討2020

    • Author(s)
      董 天格,田中元志
    • Organizer
      第3回東北地区音響学研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 足音の深層学習による複数歩行者の検出の試み2020

    • Author(s)
      藤原 涼,田中元志
    • Organizer
      第3回東北地区音響学研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 寝息音の時間-周波数解析による連続的な呼吸検出の試み2020

    • Author(s)
      畑瀬慎也,田中元志,室賀 翔
    • Organizer
      第3回東北地区音響学研究会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 寝息音からの呼吸間隔の推定に関する検討2020

    • Author(s)
      畑瀬慎也,田中元志,室賀翔
    • Organizer
      2020年 電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 横臥位時の呼吸音検出と特徴抽出に関する一検討2019

    • Author(s)
      畑瀬慎也,田中元志,室賀翔
    • Organizer
      平成31年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 広帯域屋内生活音のSOMを用いた異常候補検出に関する一検討2019

    • Author(s)
      髙田鳴,田中元志
    • Organizer
      2019年 電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 屋内生活音の自己組織化マップとその利用 ~異常候補検出の試み~2019

    • Author(s)
      田中元志
    • Organizer
      エレクトロニクス実装学会インテリジェント実装研究会 令和元年度第1回公開研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 歩行条件が異なる足音の深層学習に関する一検討2019

    • Author(s)
      藤原涼,田中元志
    • Organizer
      第2回東北地区音響学研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 自己組織化マップを用いた屋内生活音の確率モデル化に関する検討2019

    • Author(s)
      髙田鳴,田中元志
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 自己組織化マップを用いた生活活動音の異常候補検出に関する検討2018

    • Author(s)
      髙田鳴,田中元志
    • Organizer
      平成30年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] MFCCの深層学習による足音認識の試み2018

    • Author(s)
      藤原涼,田中元志
    • Organizer
      第1回東北地区音響学研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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