| 研究課題/領域番号 |
25249057
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
佐藤 亨 京都大学, 情報学研究科, 教授 (60162450)
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| 研究分担者 |
阪本 卓也 兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30432412)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | レーダー / 人体計測 / 遠隔バイタルモニター |
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| 研究実績の概要 |
人体の各部は、運動中はもちろん、就寝時においても複雑な運動をしている。申請者らはUWB(超広帯域)パルスレーダーを用いて、目標の運動に伴う微小なドップラー偏移を検出し、時間・周波数領域で複数目標を分離した上で、干渉計法の原理によって複雑形状物体の位置、形状、運動を把握する手法を開発してきた。本研究ではこれらの手法を人体の運動に特化し、実用性能を向上させて、さまざまな社会的ニーズに対応できるイメージング手法を実現することを目的とする。第3年度となる本年度は、従来手法を発展させ、以下の手法のそれぞれについて理論と実験を組み合わせて高度化を進めた。
A. 周波数領域干渉計(FDI)法による近接反射波の分離と高精度決定：本手法は主に医用超音波イメージングの分野で応用が進み、急速に発展している。本年度は、これらの手法の実用化において大きな問題となっている演算負荷の低減のためにいくつかの高速化アルゴリズムを提案し、その有効性を実証した。
B. 複数方向からのドップラー干渉計法による多数目標の2 次元分離追跡：本年度は、従来の干渉計で問題となる同一距離に存在し同一速度を有する複数目標の分離識別のために、アダプティブアンテナ技術を導入したアルゴリズムを開発し、並進する複数人体の分離イメージングの高性能化に成功した。
C. 圧縮センシングを用いた高解像度時間・周波数分離手法の開発：本研究では、遠隔バイタルモニターにおいて大きな問題となる呼吸と心拍の成分を分離する手法としてトポロジー相関法を開発し、その有効性を検証してきた。本年度は、人体各部を観測した実データに基づき、提案手法が心電計に匹敵する精度を有することを実証し、この手法が胸のみでなく足裏などの測定にも適用可能であることを示した。
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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
本研究では、申請者らが開発してきたこれらの高分解能イメージング手法を人体の運動に特化し、目標を特定することで実用性能を向上させて、以下の社会的ニーズに対応できるリモートセンシング技術を実現することを目的としている。
1. 屋内および建物周辺における侵入者を正確に検知し、その動作を把握する。
2. ショッピングモール等において複数歩行者の運動を把握・追跡し、カート等の走行を支援する。
3. 家庭内における家族のそれぞれを同定し、遠隔で呼吸や心拍などのバイタルモニターを行う。
上記の実績の概要に記載の通り、本年度はこれらの目的のそれぞれについて、アルゴリズムの改良を進め、数値シミュレーションと実測データに基づいて検証を行って、これらの有効性を実証した。この結果に基づき、本研究は所定の期間内に目標を達成できる十分な見通しを得た。計画第3年度の進捗として順調と判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度より進めている手法Ａ～Ｃの開発は、予定通り最終年度まで継続しつつ、すでに行っているように、進捗に応じてその成果を上記の３つの社会的課題に順次適用する。
平成28年度は、課題１および２については、主に協力を行うパナソニック社から提供された60GHzレーダーを用いて様々な条件下で実験を行い、実用性能を有するアルゴリズムの開発を目指す。課題３についても、昨年度に引き続き、１０名程度の被験者について就寝時や活動時など多様な生活環境におけるバイタルデータを収集し、これらに対応できる呼吸と心拍の同時推定アルゴリズムの改良を進める。
平成２９年度以降は、複数課題間の連携をさらに深め、実社会に貢献し得る技術の確立を目指す。
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