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生活活動音の深層学習による独居者家庭内事故等の検出方法に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K02236
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分08030:家政学および生活科学関連
研究機関秋田大学

研究代表者

田中 元志  秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (50261649)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード生活活動音 / 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
研究成果の概要

独居生活者の家庭内における事故などの異常検出を目的に,生活活動音(生活音)の機械学習を用いて異常候補を検出する方法について検討した。日中の生活音の自己組織化マップ(SOM)を求め,学習後のニューロンの重みを特徴ベクトルとしてクラスタリングを行い,生活音の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では,転倒時に確率が非常に小さくなり,その後の動作が無い時間は変化が小さい結果となった。発生確率の時間変化の観察は異常状態の検出に有効である可能性が示唆された。また,夜間の音の解析と深層学習による足音認識を試み,それらの利用の可能性も得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件)

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

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Motoshi, Takata Naru
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 16 号: 3 ページ: 488-490

    • DOI

      10.1002/tee.23321

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生活音の確率モデルを用いた屋内異常候補検出システム2020

    • 著者名/発表者名
      田中元志
    • 雑誌名

      エレクトロニクス実装学会誌

      巻: 23 号: 2 ページ: 124-127

    • DOI

      10.5104/jiep.23.124

    • NAID

      130007804341

    • ISSN
      1343-9677, 1884-121X
    • 年月日
      2020-03-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] A calculation method of generation probability of indoor activity sound in daily life2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Motoshi
    • 雑誌名

      IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering

      巻: 14 号: 12 ページ: 1881-1882

    • DOI

      10.1002/tee.23016

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      田中元志
    • 雑誌名

      秋田大学大学院理工学研究科研究報告

      巻: 39号 ページ: 7-8

    • NAID

      120006547562

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 屋内生活音のSOMを用いた確率モデルに関する検討2021

    • 著者名/発表者名
      田中元志,髙田 鳴
    • 学会等名
      令和3年電気学会全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      董 天格,田中元志
    • 学会等名
      第3回東北地区音響学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 足音の深層学習による複数歩行者の検出の試み2020

    • 著者名/発表者名
      藤原 涼,田中元志
    • 学会等名
      第3回東北地区音響学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      畑瀬慎也,田中元志,室賀 翔
    • 学会等名
      第3回東北地区音響学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 寝息音からの呼吸間隔の推定に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      畑瀬慎也,田中元志,室賀翔
    • 学会等名
      2020年 電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 横臥位時の呼吸音検出と特徴抽出に関する一検討2019

    • 著者名/発表者名
      畑瀬慎也,田中元志,室賀翔
    • 学会等名
      平成31年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      髙田鳴,田中元志
    • 学会等名
      2019年 電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      田中元志
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 歩行条件が異なる足音の深層学習に関する一検討2019

    • 著者名/発表者名
      藤原涼,田中元志
    • 学会等名
      第2回東北地区音響学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      髙田鳴,田中元志
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      髙田鳴,田中元志
    • 学会等名
      平成30年度 電気関係学会東北支部連合大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] MFCCの深層学習による足音認識の試み2018

    • 著者名/発表者名
      藤原涼,田中元志
    • 学会等名
      第1回東北地区音響学研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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