UWBレーダードップラー分離干渉計法による人体の高次モニタリング

• 研究課題/領域番号: 25249057
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計測工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 亨 京都大学, 情報学研究科, 教授 (60162450)
• 研究分担者: 阪本 卓也 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (30432412)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円); 2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2016年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円); 2015年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2014年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2013年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
• キーワード: UWBレーダー / イメージング / ドップラー干渉計法 / ドップラー干渉計 / 超高解像度 / 遠隔バイタルモニター / レーダー / 人体計測 / バイタルモニター

研究成果の概要

UWB（超広帯域）レーダーを用い、人体各部の動きに伴う微小なドップラー効果を利用して人体形状をイメージングすると共に動作状況を把握する手法を開発した。屋内外の環境を想定した複数歩行人体を分離識別し、個別に追跡することに成功した。また家庭内やオフィス環境において複数の人が存在する状況で、各人の呼吸および心拍に伴う微小な体表面の変位を検出し、遠隔でこれらのバイタル情報をモニターする手法を確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Doppler radar techniques on accurate respiration characterization and subject identification (2018)
  • 著者名/発表者名: Ashikur Rahman, Victor Lubecke, Olga Boric-Lubecke, Jan Prins, and Takuya Sakamoto
  • 雑誌名: IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems 巻: - 号: 2 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1109/jetcas.2018.2818181
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Noncontact measurement of the instantaneous heart rate in a multi-person scenario using X-band array radar and adaptive array processing (2018)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Pascal J. Aubry, Shigeaki Okumura, Hirofumi Taki, Toru Sato, and Alexander G. Yarovoy
  • 雑誌名: IEEE Journal on Emerging and Selected Topics in Circuits and Systems 巻: - 号: 2 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1109/jetcas.2018.2809582
  • NAID: 120006898150
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ultra-wideband radar imaging using adaptive array and Doppler separation (2017)
  • 著者名/発表者名: Motoshi Anabuki, Shigeaki Okumura, Takuya Sakamoto, Kenshi Saho, Toru Sato, Mototaka Yoshioka, Kenichi Inoue, Takeshi Fukuda, and Hiroyuki Sakai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 190-200
  • DOI: 10.1109/taes.2017.2649798
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spectrum-free estimation of Doppler velocities using ultra-wideband radar (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Daichi Akiyama, Takuro Sato, and Toru Sato
  • 雑誌名: IEEE Access 巻: 5 ページ: 3240-3249
  • DOI: 10.1109/access.2016.2614824
  • NAID: 120006898163
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Imaging Method Incorporating Range Points Migration and Doppler Velocity Estimation for UWB Millimeter-wave Radar (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Sasaki, F. Shang, S. Kidera, T. Kirimoto, K. Saho and T. Sato
  • 雑誌名: IEEE Geosci. Remote Sens. Lett. 巻: 14 号: 1 ページ: 122-126
  • DOI: 10.1109/lgrs.2016.2628909
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast Imaging Method for Security Systems using Ultra-Wideband Radar (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, P. Aubry, and A. Yarovoy
  • 雑誌名: IEEE Trans. Aerosp. Electron. Syst. 巻: 52 号: 2 ページ: 658-670
  • DOI: 10.1109/taes.2015.140167
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational complexity reduction techniques for real-time and high-resolution medical ultrasound imaging using the beam-space Capon method (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Okumura, H. Taki, and T. Sat
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 55 号: 7S1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.7567/jjap.55.07kf07
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Adaptive Sidelobe Cancellation Technique for Atmospheric Radars Containing Arrays with Nonuniform Gain (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, K. Nishimura, and T. Sato
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: E99.B 号: 12 ページ: 2583-2591
  • DOI: 10.1587/transcom.2016EBP3047
  • NAID: 130005171012
  • ISSN: 0916-8516, 1745-1345
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of clutter rejection techniques for measurement of small displacements of body surface using radar (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Okumura, T. Sakamoto, T. Sato, M. Yoshioka, K. Inoue, T. Fukuda and H. Sakai
  • 雑誌名: Electronics Letters 巻: 52 号: 19 ページ: 1635-1637
  • DOI: 10.1049/el.2016.1461
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] False Image Suppression in Two-Dimensional Shape Estimates of a Walking Human Using Multiple Ultra-Wideband Doppler Radar Interferometers (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Yamazaki, Takuya Sakamoto, Hirofumi Taki, and Toru Sato
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: E99.B 号: 1 ページ: 134-142
  • DOI: 10.1587/transcom.2015ISP0024
  • NAID: 130005116136
  • ISSN: 0916-8516, 1745-1345
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Feature-based Correlation and Topological Similarity for Interbeat Interval Estimation using Ultra-Wideband Radar (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Ryohei Imasaka, Hirofumi Taki, Toru Sato, Mototaka Yoshioka, Kenichi Inoue, Takeshi Fukuda, and Hiroyuki Sakai
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Biomedical Engineering 巻: vol.63, no.4 ページ: 747-757
  • DOI: 10.1109/tbme.2015.2470077
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fast characterization of two ultrasound longitudinal waves in cancellous bone using an adaptive beamforming technique (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Taki, Y. Nagatani, M. Matsukawa, K. Mizuno, and T. Sato
  • 雑誌名: J. Acoust. Soc. Am. 巻: 137 号: 4 ページ: 1683-1692
  • DOI: 10.1121/1.4916276
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Application of Spatial Domain Interferometry with the Capon Method to Transcranial Doppler Ultrasonography: a Simulation Study (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Okumura, A. Kita, H. Taki, Y. Nagatani, M. Matsukawa, and T. Sato
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 4 号: 0 ページ: 73-79
  • DOI: 10.14326/abe.4.73
  • NAID: 130005001723
  • ISSN: 2187-5219
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Compensation technique for the intrinsic error in ultrasound motion estimation using a speckle tracking method (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Taki, M. Yamakawa, T. Shiina, and T. Sato
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 7S1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.7567/jjap.54.07hf03
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-range-resolution imaging using frequency domain interferometry with stabilization techniques for real-time vascular ultrasound (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Taki, K. Taki, M. Yamakawa, T. Shiina, M. Kudo, and T. Sato
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 54 号: 7S1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.7567/jjap.54.07hf05
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Imaging of a Pedestrian Using Multiple Wideband Doppler Interferometers with Clustering-Based Echo Association (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Hiroki Yamazaki, and Toru Sato
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: E98.B 号: 9 ページ: 1795-1803
  • DOI: 10.1587/transcom.E98.B.1795
  • NAID: 130005096087
  • ISSN: 0916-8516, 1745-1345
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ultra-Wideband Radar Imaging using a Hybrid of Kirchhoff Migration and Stolt F-K Migration with an Inverse Boundary Scattering Transform (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Toru Sato, Pascal Aubry, and Alexander Yarovoy
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Antennas and Propagation 巻: vol.63, no.8 号: 8 ページ: 3502-3512
  • DOI: 10.1109/tap.2015.2431725
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Remote heartbeat monitoring from human soles using 60-GHz ultra-wideband radar (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, S. Okumura, R. Imanishi, H. Taki, T. Sato, M. Yoshioka, K. Inoue, T. Fukuda, and H. Sakai
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 12 号: 21 ページ: 20150786-20150786
  • DOI: 10.1587/elex.12.20150786
  • NAID: 130005109036
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Texture-Based Automatic Separation of Echoes from Distributed Moving Targets in UWB Radar Signals (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Toru Sato, Pascal J. Aubry, and Alexander G. Yarovoy
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing 巻: 53 号: 1 ページ: 352-361
  • DOI: 10.1109/tgrs.2014.2322438
  • NAID: 120005474456
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate heartbeat monitoring using ultra-wideband radar (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Ryohei Imasaka, Hirofumi Taki, Toru Sato, Mototaka Yoshioka, Kenichi Inoue, Takeshi Fukuda, and Hiroyuki Saka
  • 雑誌名: IEICE Electronics Express 巻: 12 号: 3 ページ: 20141197-20141197
  • DOI: 10.1587/elex.12.20141197
  • NAID: 130004939947
  • ISSN: 1349-2543
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accurate Image Separation Method for Two Closely Spaced Pedestrians Using UWB Doppler Imaging Radar and Supervised Learning (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenshi Saho, Hiroaki Homma, Takuya Sakamoto, Toru Sato, Kenichi Inoue, and Takeshi Fukuda
  • 雑誌名: IEICE Transactions on Communications 巻: E97.B 号: 6 ページ: 1223-1233
  • DOI: 10.1587/transcom.E97.B.1223
  • NAID: 130004841586
  • ISSN: 0916-8516, 1745-1345
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accurate ultrasound imaging based on Range Point Migration method for the depiction of fetal surface (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirofumi Taki, Shinya Tanimura, Takuya Sakamoto, Tsuyoshi Shiina and Toru Sato
  • 雑誌名: J. Med. Ultasonics 巻: 41 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1007/s10396-014-0574-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Accurate Image Separation Method for Two Closely Spaced Pedestrians Using UWB Doppler Imaging Radar and Supervised Learning (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Saho, H. Homma, T. Sakamoto, T. Sato, K. Inoue, and T. Fukuda
  • 雑誌名: IEICE Trans. Commun. 巻: E97-B
  • NAID: 130004841586
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate and Real-Time Pedestrian Classification Based on UWB Doppler Radar Images and Their Radial Velocity Features (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Saho, T. Sakamoto, T. Sato, K. Inoue, and T. Fukuda
  • 雑誌名: IEICE Trans. Commun. 巻: E96-B ページ: 2563-2572
  • NAID: 130004841557
  • 査読あり
• [学会発表] Adaptive array radar imaging of a human body for vital sign measurement (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, K. Konishi, K. Yamashita, M. Muragaki, S. Okumura, and T. Sato
  • 学会等名: 2018 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Adaptive array radar imaging of moving human body for measurement of vital signs (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, K. Konishi, M. Muragaki, S. Okumura, and T. Sato
  • 学会等名: the 40th Progress In Electromagnetics Research Symposium (PIERS)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-resolution Imaging and Separation of Multiple Pedestrians Using UWB Doppler Radar Interferometry with Adaptive Beamforming Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Anabuki, S. Okumura, T. Sakamoto, K. Saho, T. Sato, M. Yoshioka, K. Inoue, T. Fukuda, and H. Sakai
  • 学会等名: 11th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2017-03-19
  • 国際学会
• [学会発表] Noncontact Respiration Monitoring of Multiple Closely Positioned Patients Using Ultra-wideband Array Radar with Adaptive Beamforming Technique (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Muragaki, S. Okumura, K. Maehara, T. Sakamoto, M. Yoshioka, K. Inoue, T. Fukuda, H. Sakai, and T. Sato
  • 学会等名: 42nd IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing
  • 発表場所: New Orleans, U.S.A.
  • 年月日: 2017-03-05
  • 国際学会
• [学会発表] Frequency-domain interferometric imaging and velocity vector estimation using networked ultra-wideband 80-GHz array radar systems (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, K. Iwasa, and H. Yomo
  • 学会等名: 2017 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation and USNC-URSI Radio Science Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Super-resolution array radar imaging of human bodies for heartbeat monitoring (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, P.J. Aubry, A.G. Yarovoy, S. Okumura, H. Taki, and T. Sato
  • 学会等名: XXXIInd International Union of Radio Science (URSI) General Assembly & Scientific Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiple target imaging using a single monostatic ultra-wideband Doppler radar based on time domain adaptive signal processing (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Okumura, A. Ueshina, T. Sakamoto, and T. Sato
  • 学会等名: XXXIInd International Union of Radio Science (URSI) General Assembly & Scientific Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Breast cancer imaging using ultra-wideband radar and modified Kirchhoff migration (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, H. Song, and T. Kikkawa
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Biomedical Engineering, Tokyo Institute of Technology
  • 国際学会
• [学会発表] Radar-based hand gesture recognition using I-Q echo plot and convolutional neural network (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, X. Gao, E. Yavari, A. Rahman, O. Boric-Lubecke, and V.M. Lubecke
  • 学会等名: 2017 IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications
  • 国際学会
• [学会発表] Radar imaging of breast cancer using Kirchhoff migration and singular value decomposition (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, H. Song, and T. Kikkawa
  • 学会等名: 2017 IEEE Conference on Antenna Measurements & Applications
  • 国際学会
• [学会発表] High-resolution Imaging and Identification of Multiple Pedestrians Using UWB Doppler Radar Interferometry and Adaptive Array Processing (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Anabuki, S. Okumura, T. Sakamoto, K. Saho, T. Sato, M. Yoshioka, K. Inoue, T. Fukuda, and H. Sakai
  • 学会等名: 2016 International Symposium on Antennas and Propagation
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple Target Tracking and Separation Technique Based on Texture Information in Range-Time Image using Ultra-Wideband Radar (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sato, T. Sakamoto, S. Okumura, and T. Sato
  • 学会等名: 2016 International Symposium on Antennas and Propagation
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会
• [学会発表] Performance Evaluation of F-K Kirchhoff Migration Using Ultra-wideband Radar with Sparse Array (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, P. Aubry, and A. Yarovoy
  • 学会等名: European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) 2016
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Performance Evaluation of F-K Kirchhoff Migration Using Ultra-wideband Radar with Sparse Array (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, P. Aubry, and A. Yarovoy
  • 学会等名: Proc. European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) 2016
  • 発表場所: Davos, Switzerland
  • 年月日: 2016-04-10
  • 国際学会
• [学会発表] Frequency-domain Kirchhoff Migration for Near-Field Radar Imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, P. Aubry, and A. Yarovoy
  • 学会等名: Proc. 2015 IEEE International Conference on Antenna Measurements and Applications
  • 発表場所: Chiang Mai, Thailand
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] High-Resolution Ultra-Wideband Radar Imaging using Kirchhoff Integral and F-K Migration with Boundary Scattering Transform (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto
  • 学会等名: Proc. the First PEM International Workshop
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] Auto-focused Imaging of a Moving Target Using an Ultra-wideband Array Radar (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Sakamoto, T. Sato, P. Aubry, and A. Yarovoy
  • 学会等名: Proc. Progress in Electromagnetics Research Symposium
  • 発表場所: Prague, Czech Republi
  • 年月日: 2015-07-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Exploiting Multipath Echoes with Capon Method for High-Resolution Ultra-Wideband Radar Imaging Using a Single Omni-Directional Antenna (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto and Toru Sato
  • 学会等名: 2014 IEEE International Conference on Antenna Measurements and Application
  • 発表場所: Antibes Juan-les-Pins, France
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-19
• [学会発表] Accurate two-dimensional imaging of a human body in motion using multiple ultra-wideband Doppler radar systems in a multipath environment (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Yamazaki, Takuya Sakamoto, and Toru Sato
  • 学会等名: International Conference on Space, Aeronautical and Navigational Electronics 2014
  • 発表場所: Malacca, Malaysia
  • 年月日: 2014-10-22 – 2014-10-24
• [学会発表] Fast and Accurate UWB Radar Imaging using Hybrid of Kirchhoff Migration and Stolt's F-K Migration with inverse Boundary Scattering Transform (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Toru Sato, Pascal Aubry, and Alexander Yarovoy
  • 学会等名: 2014 IEEE International Conference on Ultra-Wideband Paris
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-03
• [学会発表] Auto-Focusing UWB array radar imaging of a target in unknown motion using Muller and Buffington metrics and cross-range blurriness (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Toru Sato, Pascal Aubry, and Alexander Yarovoy
  • 学会等名: The XXXI General Assembly of the International Union of Radio Science
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-08-16 – 2014-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] Auto-Focusing UWB Radar Imaging for Moving Human Target Using Revised Range Point Migration (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Sakamoto, Toru Sato, Pascal Aubry, and Alexander Yarovoy
  • 学会等名: European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP) 2014
  • 発表場所: The Hague, The Netherlands
  • 年月日: 2014-04-06 – 2014-04-11
• [学会発表] Environmental Imaging with a Mobile UWB Security Robot for Indoor Localisation and Positioning (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Salman, I. Willms, T. Sakamoto, T. Sato, and A. Yarovoy
  • 学会等名: European Radar Conference 2013
  • 発表場所: Nuremberg, Germany
• [学会発表] 3D Imaging of a Manmade Target with Weak Scattering Centres by Means of UWB-Radar (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Salman, I. Willms, T. Sakamoto, T. Sato, and A. Yarovoy
  • 学会等名: 2013 IEEE International Conference on Ultra-Wideband
  • 発表場所: Sydney, Australia
• [学会発表] Transcranial Doppler ultrasound using adaptive beamforming technique for the suppression of high-intensity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Okumura, A. Kita, H. Taki and T. Sato
  • 学会等名: IEEE Ultrason. Symp.
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] Adaptive beamformer with accurate intensity-estimation technique for high-range-resolution vascular (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Taki, T. Sakamoto, M. Yamakawa, T. Shiina and T. Sato
  • 学会等名: IEEE Ultrason. Symp.
  • 発表場所: Prague, Czech Republic