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2019 年度 実施状況報告書

マイクロ波ドップラーセンサを用いた非接触生体認証技術

研究課題

研究課題/領域番号 18K19784
研究機関神戸大学

研究代表者

和泉 慎太郎  神戸大学, システム情報学研究科, 准教授 (60621646)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
キーワード非接触 / 生体認証 / 生体計測 / マイクロ波ドップラー / 心拍
研究実績の概要

2019年度は、識別精度向上に向けたマイクロ波ドップラーセンサ出力のノイズ低減に取り組んだ。従来はドップラーセンサ出力のI波を直接AD変換し、後段でフィルタ処理と周波数解析を行っていた。センサ素子の見直しと、専用増幅回路の設計、及び高精度24bitAD変換器の導入により、心拍成分が微弱な場合でも強調・識別が可能な精度が得られた。これによって、従来は胸部前面からでなければ計測できなかった心拍成分が、背面からでも計測できることが確認できた。さらに、感度が劣る小型アンテナを使用した場合でも心拍成分を計測できることが確認でき、システムの小型化にもつながった。
胸部前面から計測を行った場合、周波数成分が数Hz程度の低周波成分と、20~40Hzを中心とする高周波成分の両方に心拍と相関のある特徴が見られた。背面からの計測ではほぼ低周波成分だけが計測されていた。この低周波成分は光電容積脈波センサで計測できる脈波と相関が高く、動脈の振動を体表面で捉えていると考えられる。一方、高周波成分は胸部に加速度センサを貼り付けて得られるBallistocardiograms(BCG)に近い特性を示すことがわかった。これらの特徴を活かすことで、さらなる個人識別の精度向上が期待できる。
また、個人識別については、従来検討していた相関係数による方法ではなく、深層生成モデルを用いた方法を検討した。新しく開発した手法は2020年度に実証実験で性能を評価する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

精度の向上は予定通りに進行している。年度末に予定していた計測実験が感染症の流行により中断しているが、2020年度には予定通りの実験を完了する見込みである。

今後の研究の推進方策

2019年度に改良したセンサ・回路と解析手法を用いて、2020年度中に30~40名程度で再度実測を行い、識別精度の評価を行う予定である。機械学習アルゴリズムの改良にも取り組む。

次年度使用額が生じた理由

年度末に実施予定であった実験、及びそのための基板設計が新型コロナウイルス感染症の影響で実施できなかったため、2020年度にまとめて実施する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Energy-Efficient Spectral Analysis Method Using Autoregressive Model-Based Approach for Internet of Things2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Seiya、Izumi Shintaro、Kajihara Koichi、Yano Yuji、Kawaguchi Hiroshi、Yoshimoto Masahiko
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers

      巻: 66 ページ: 3896~3905

    • DOI

      10.1109/TCSI.2019.2922990

    • 査読あり
  • [学会発表] マイクロ波ドップラーセンサを用いた心拍計測技術の検討2020

    • 著者名/発表者名
      落合拓光, 和泉慎太郎, 矢野裕二, 川口博, 吉本雅彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] ARモデルを用いた心拍変動解析のための低消費電力アーキテクチャの検討2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 聖也, 和泉 慎太郎, 矢野 祐二, 川口 博, 吉本雅彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
  • [学会発表] ユールウォーカー法を用いたIoTセンサ向け低消費電力周波数解析手法2019

    • 著者名/発表者名
      吉田 聖也, 和泉 慎太郎, 矢野 祐二, 川口 博, 吉本雅彦
    • 学会等名
      LSIとシステムのワークショップ

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公開日: 2021-01-27  

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