| 研究課題/領域番号 |
19K12205
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
永井 秀利 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 助教 (60237485)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 表面筋電 / 冗長ウェーブレット解析 / ウェーブレット係数集合タイプ / ウェーブレット重心 / ウェーブレット係数のRMS / 黙声認識 / サイレント音声認識 |
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| 研究実績の概要 |
表面筋電信号を解析した結果のウェーブレット係数から特徴を得るには，その時刻の特徴を算出するための係数の集合をどう定めるかが問題となる．離散ウェーブレット解析で一般的な多重解像度解析によって表面筋電を解析した結果の時間－周波数平面上での強信号領域の推移の特徴に基づき，従来の研究では各レベルで選出するウェーブレット係数の位置を係数の領域幅の1/2単位でシフトしたウェーブレット係数集合タイプを定めた．
各係数集合タイプには性質の違いが存在するため，その性質を活用して，筋活動開始時刻を同定する際の時間的曖昧さを低減する手法を提案した．活動強度を示す特徴量に対する閾値で活動開始を判定するような一般的手法では活動の強弱，計測感度の変動や閾値設定によって同定時刻が大きく変動する．これは，複数チャネルで計測した筋の活動開始の順序関係を捉えることを難しくする．提案手法では，計測に関連した変動に対して筋活動開始時刻の変動を非常に小さく抑制できた．
従来定義していた係数集合タイプは，多重解像度解析での計算上の関係性が存在することを条件として設定したが，そのためにタイプ間での時間位置の開きが大きすぎることが問題となった．しかし，冗長ウェーブレット解析により全レベルで任意のサンプル位置を領域起点とするウェーブレット係数を得ている状況では，計算上の直接関係にこだわらなければより柔軟に係数集合を定めることが可能である．その場合，計算上の関係を残した従来の係数集合タイプの特性が特異点的なものなのか，連続的に変化する中でのひとつの状態に過ぎないのかが問題となる．そこで，規定範囲内の任意のシフト量を設定可能なウェーブレット係数集合の一般形を定義し，係数集合に基づく周波数特徴量と信号強度特徴量との特性の変化を調べた．その結果，特性変化は連続的であり，特異点的な性質を持つシフト量は存在しないことを確認した．
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| 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
従来定義のウェーブレット係数集合のタイプによる違いの詳細な分析を先行すると，タイプ定義を拡張した際に分析が二度手間になる恐れがあったため，先行してウェーブレット係数集合タイプの一般形を提案した．それらのタイプ間での周波数特徴量と信号強度特徴量との特性の変化を調べることもできた．
ウェーブレット係数集合を逆変換した波形を調べると，針筋電で観測される波形に似た形状の波形が得られていることがわかった．この知見により，運動単位の励起波形の疑似波形の合成による疑似筋電波形を用いて間接的に係数集合タイプの特徴分析をを行うという当初方針ではなく，より直接的に係数集合の逆変換波形に基づいて分析する方針を取ることが可能となった．
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| 今後の研究の推進方策 |
筋活動開始位置付近で，活動がやや穏やかな状態の表面筋電信号に対し，ウェーブレット係数集合の逆変換波形の時間変化を３次元的に見ると，少なくとも一部の係数集合タイプで非常に特徴的な立体形状が観測できることがわかった．この立体形状は，一つの運動単位からの信号との強い関係があるように見受けられるため，この特徴を重視して分析を進めることとした．この特性について解明できれば，より高度に筋の状態把握を行うことができる可能性が高く，応用目標の達成にも近づくと考える．
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