JP2020109390A - Estimation method and estimation device - Google Patents
Estimation method and estimation device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020109390A JP2020109390A JP2019159506A JP2019159506A JP2020109390A JP 2020109390 A JP2020109390 A JP 2020109390A JP 2019159506 A JP2019159506 A JP 2019159506A JP 2019159506 A JP2019159506 A JP 2019159506A JP 2020109390 A JP2020109390 A JP 2020109390A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- living body
- antenna elements
- signal
- identification
- received
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 102
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 13
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 39
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 6
- 238000013095 identification testing Methods 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 102220471545 Single-stranded DNA cytosine deaminase_S26A_mutation Human genes 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 102220070930 rs794728599 Human genes 0.000 description 2
- 102220465380 NF-kappa-B inhibitor beta_S23A_mutation Human genes 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
本開示は、生体に無線信号を照射し、その反射信号を受信して生体の識別を行う推定方法および推定装置に関する。 The present disclosure relates to an estimation method and an estimation device that irradiate a living body with a wireless signal and receive a reflection signal thereof to identify the living body.
生体に無線信号を照射し、その反射信号を受信して生体の識別を行う技術が知られている(例えば特許文献1)。特許文献1には、自動車の運転者に対して電磁波を照射し、その反射波を用いて心拍及び心音信号を抽出することで、運転者個人を識別する装置が開示されている。また、非特許文献2には無線信号を用い被験者周囲にアンテナを設置し生体識別する方法が開示されている。また、特許文献2〜5には、生体に無線信号を照射し生体の位置や向き、行動を推定する方法が開示されている。
A technique is known in which a living body is irradiated with a wireless signal and the reflected signal is received to identify the living body (for example, Patent Document 1).
また、例えば特許文献6には、レーダを用いた個人識別を行う方法が開示されている。また、例えば特許文献7には、レーダを用いたバイタルデータ取得や位置追従を行う方法が開示されている。また非特許文献1には無線信号を用いた人の向き推定を行う方法が開示されており、非特許文献2には、無線信号を用いた人の生体識別を行う方法が開示されている。
Further, for example, Patent Document 6 discloses a method of performing personal identification using a radar. Further, for example, Patent Document 7 discloses a method of performing vital data acquisition and position tracking using a radar. Further, Non-Patent
ところで、電磁波を利用した生体識別は、特許文献1または非特許文献2に開示されるように被測定者とアンテナとが比較的近距離の状態で生体識別を行う場合が多い。
By the way, in biometric identification using electromagnetic waves, biometric identification is often performed in a state where the subject and the antenna are relatively close to each other as disclosed in
しかしながら、運転席または個室のような狭小領域において個人識別を行う場合、被験者とアンテナとの間の距離が近いという制約は問題となりにくいが、日常生活などの場面では利用しにくいという課題がある。 However, when personal identification is performed in a small area such as the driver's seat or a private room, the constraint that the distance between the subject and the antenna is short is not a problem, but there is a problem that it is difficult to use in situations such as daily life.
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、例えば屋内など被験者とアンテナとの間の距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行うことができる推定装置及び推定方法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and provides an estimation device and an estimation method that can perform living body identification using electromagnetic waves even in a state where a subject and an antenna are apart from each other, such as indoors. The purpose is to
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る推定方法は、M個(Mは2以上の自然数)の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。 In order to achieve the above object, an estimation method according to an aspect of the present disclosure includes M (M is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements and N (N is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements. An estimation method using an estimation device including an antenna section and a memory, wherein a transmission signal is transmitted to a region to be measured using the M transmission antenna elements and received by each of the N reception antenna elements. A received signal including a reflected signal in which the transmitted signal transmitted from each of the M transmitting antenna elements is reflected by the first living body, and is received by each of the N receiving antenna elements. From each of the N received signals received in a predetermined period, a component of each complex transfer function indicating a propagation characteristic between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements is added. And calculating a first matrix of M×N, and using the calculated first matrix, the N sets of the positions of the first living body and the orientations of the first living body with respect to the estimation device. Of the received signals are sequentially estimated in the order in which the received signals are received, and for each of the plurality of sequentially estimated groups, (i) the position of the first living body of the group is the measurement target region, The identification area is within the first identification area prestored in the memory, and (ii) the orientation of the first living body of the set is within a predetermined range based on the direction prestored in the memory. It is determined whether the orientation, the position of the estimated first living body of the set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is within the predetermined range. If the orientation, the first waveform is identified based on the time waveform of the received signal and the first teacher signal corresponding to the second living body, which is acquired in advance in the first identification area, and is estimated. A new identification area based on information indicating the next position of the completed first living body is added as the identification area for identifying the identified first living body.
また、本開示の他の一形態に係る推定方法は、M個(Mは3以上)の送信アンテナ素子およびN個(Nは3以上)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、RCS(Rader cross-section)値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記M個の送信アンテナ素子のうち少なくとも3個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記N個の受信アンテナ素子のうち少なくとも3個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する3次元位置であって、前記鉛直位置を含む3次元位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記3次元位置のそれぞれについて、当該3次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するRCS値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の3次元位置、および、逐次算出されたRCS値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の3次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の3次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。 An estimation method according to another embodiment of the present disclosure includes an antenna unit including M (M is 3 or more) transmitting antenna elements and N (N is 3 or more) receiving antenna elements, and a memory. An estimation method by an estimation device, wherein the memory includes a vertical position, which is a position in a vertical direction in which the first living body exists with respect to the estimation device, and a temporal change in an RCS (Rader cross-section) value, and the first position. Information that indicates a correspondence relationship with one living body is stored, and at least three transmitting antenna elements of the M transmitting antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. At least three receiving antenna elements of the N receiving antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and in the estimation method, the M transmitting antenna elements are used in the measurement target region. A signal received by each of the N receiving antenna elements, the transmitting signal being transmitted by each of the M transmitting antenna elements is reflected by the first living body. A reception signal including a signal is received, and each of the M transmission antenna elements and the N transmission antenna elements is received from each of the N reception signals received in a predetermined period in each of the N reception antenna elements. A first matrix of M×N having each complex transfer function indicating a propagation characteristic with each of the receiving antenna elements as a component is calculated, and the first matrix calculated is used to calculate the first matrix for the estimation device. A three-dimensional position in which one living body is present, and a set of a three-dimensional position including the vertical position and a direction of the first living body is sequentially estimated in a time series that is the order in which the N received signals are received, For each of the plurality of three-dimensional positions that are sequentially estimated, the RCS value for the first living body is sequentially calculated based on the three-dimensional position, the position of the transmitting antenna element, and the position of the receiving antenna element. Then, using the plurality of three-dimensional positions that are sequentially estimated, the temporal change of the sequentially calculated RCS value, and the information indicating the correspondence relationship stored in the memory, the plurality of groups First, the posture of the first living body in each of the above is sequentially estimated, and in the estimated set, the three-dimensional position of the set is stored in advance in the memory as an identification region of the measurement target region. Based on the first direction that is in the identification area and the orientation of the first living body of the set is previously stored in the memory. It is determined whether or not the orientation of the first living body in the set matches the first orientation stored in advance in the memory, and the estimated first The three-dimensional position of the living body is within the first identification area, the orientation of the first living body of the set is within the predetermined range, and the posture of the first living body in the set is the first orientation. If it matches the posture, the temporal waveform of the received signal, and previously acquired in the first identification region, the first living body is identified based on the first teacher signal corresponding to the second living body, and estimated. A new identification area based on information indicating the next position of the identified first biological body is added as the identification area for identifying the identified first biological body.
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these general or specific aspects may be realized by a recording medium such as a system, a device, an integrated circuit, a computer program or a computer-readable CD-ROM, and the system, the device, the integrated circuit, the computer. It may be realized by any combination of the program and the recording medium.
本開示に係る推定方法および推定装置によれば、例えば屋内など被験者とアンテナとの間の距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行うことができる。 According to the estimation method and the estimation device according to the present disclosure, it is possible to perform living body identification using electromagnetic waves even in a state where the distance between the subject and the antenna is large, such as indoors.
(本開示の基礎となった知見)
特許文献1では、自動車の運転席に座っている人物に電磁波を照射して、その人物からの反射波を測定する。そして、測定した結果に対して演算処理を行うことにより心拍または心音の測定を行い、測定した心拍または心音の時間相関を取得することにより生体識別を実現している。しかしながら、上述したように、特許文献1の方法は運転席のような狭い空間において、被験者とアンテナの位置が特定可能という限られた環境でのみ運用可能という問題がある。このため、屋内の日常生活のような場面ではアンテナと被験者の距離を離し、かつアンテナと被験者の位置関係に自由度を持たせた環境にて個人識別を行うことが求められている。
(Findings that form the basis of this disclosure)
In
発明者らは、この課題に対して研究を重ねた結果、屋内など被験者とアンテナの距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行う為、次のようなことを見出した。すなわち、識別対象が活動する部屋の周囲にアンテナ素子を設置し、様々な方向から送信波を送信し、かつ、様々な方向にて反射波、散乱波を受信することで生体の特徴をより多く補足した受信信号を取得する。そして、受信信号は生体とアンテナの距離や、生体の方向、姿勢により少なからず変化する為、生体識別を行うには、受信信号より生体の位置や向き、姿勢を推定しつつ、教師データを取得し、前記生体の位置や向き、姿勢を識別位置として保存する。そして、被験者が識別位置にて同じ向き、姿勢をした時に、教師データとの相関を算出することで、住空間のような領域においても、教師データ中に測定対象の生体が有るか否かを精度よく識別できることを見出した。 As a result of repeated research on this problem, the inventors have found out the following in order to perform biometric identification using electromagnetic waves even when the distance between the subject and the antenna is large, such as indoors. That is, by installing an antenna element around the room where the identification target is active, transmitting transmitted waves from various directions, and receiving reflected waves and scattered waves in various directions, more characteristics of the living body can be obtained. Acquire the supplemented received signal. Since the received signal changes a little depending on the distance between the living body and the antenna, the direction and the posture of the living body, the teacher data is acquired while estimating the position, orientation and posture of the living body from the received signal in order to identify the living body. Then, the position, orientation, and posture of the living body are stored as an identification position. Then, by calculating the correlation with the teacher data when the subject has the same orientation and posture at the identification position, it is possible to determine whether or not there is a living body to be measured in the teacher data even in a region such as a living space. We have found that they can be accurately identified.
より具体的には、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る推定方法は、M個(Mは2以上の自然数)の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。 More specifically, in order to achieve the above object, an estimation method according to an aspect of the present disclosure includes M (M is a natural number of 2 or more) transmission antenna elements and N (N is a natural number of 2 or more). Is an estimation method using an estimation device including an antenna unit including the receiving antenna elements and a memory, wherein the M transmitting antenna elements are used to transmit a transmission signal to a region to be measured, and the N receiving antennas are used. A signal received by each of the elements, wherein the transmitted signal transmitted from each of the M transmit antenna elements receives a received signal including a reflected signal reflected by a first living body, Shows a propagation characteristic between each of the M transmission antenna elements and each of the N reception antenna elements from each of the N reception signals received by each of the reception antenna elements in a predetermined period. A first matrix of M×N having each complex transfer function as a component is calculated, and using the calculated first matrix, the position where the first living body exists with respect to the estimation device and the orientation of the first living body. Is sequentially estimated in a time series in the order in which the N received signals are received, and (i) the position of the first living body of the set is measured for each of the plurality of sequentially estimated sets. Of the target areas, the orientation is within the first identification area prestored in the memory as the identification area, and (ii) the orientation of the first living body of the set is based on the direction prestored in the memory. It is determined whether or not the orientation is within a predetermined range, and the position of the first living body of the estimated set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is determined. Is in the predetermined range, the first living body is identified based on the time waveform of the received signal and the first teacher signal corresponding to the second living body, which is acquired in advance in the first identification area. A new identification region based on the estimated information indicating the next position of the identified first living body is added as the identification region for identifying the identified first living body.
これによれば、生体が、既にメモリに記憶されている第一識別領域内の位置、および、所定の範囲内の向きにおいて識別された後において、識別済みの生体が、当該第一識別領域外の位置へ移動した場合に、移動先の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。このため、次に生体を識別する場合に、第一識別領域以外の新たな識別領域においても、第一生体を識別することができるため、第一生体を効率よく識別することができる。 According to this, after the living body is identified in the position in the first identification area already stored in the memory and in the orientation within the predetermined range, the identified living body is outside the first identification area. When moving to the position of, the new identification region based on the position of the movement destination is added as an identification region for identifying the identified first living body. Therefore, when the living body is identified next time, the first living body can be identified even in a new identification area other than the first identification area, so that the first living body can be efficiently identified.
また、前記識別領域の追加では、(i)前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、(ii)前記第一識別領域と異なる第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の位置、および、前記第一生体の向きとに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、(iii)生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として追加し、前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別してもよい。 In addition, in the addition of the identification area, (i) the position of the first living body after the identification is continuously tracked at a predetermined time interval based on the estimation result by the estimation, and (ii) the first identification area When stationary for a predetermined time or more in a second identification region different from, the received signal at the predetermined time, the position of the first living body estimated using the received signal, and based on the orientation of the first living body, Generating a second teacher signal in the second identification area, (iii) adding the generated second teacher signal as a teacher signal for identifying the identified first living body in the second identification area, In the identification of the first living body, the first living body in the first identification area is identified using the first teacher signal, and the first living body in the second identification area is identified using the second teaching signal. May be.
これによれば、第二識別領域において、第二教師信号を用いて第二識別領域内の第一生体を識別することができるため、第一生体を第一識別領域および第二識別領域の両方で識別することができる。よって、次に、第一生体を識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。 According to this, in the second identification area, the first living body in the second identification area can be identified by using the second teacher signal, so that the first living body is defined as both the first identification area and the second identification area. Can be identified by. Therefore, next, when identifying the first living body, the first living body can be efficiently identified.
また、さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止していると推定された場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別してもよい。 Further, further, based on the estimation result, when it is estimated that the first living body is stationary for the predetermined time or more in the first identification region or the second identification region, a time waveform of the received signal, The first living body may be identified based on the first teacher signal and the second teacher signal corresponding to the second living body, which are acquired in advance in the first identifying area or the second identifying area.
また、本開示の他の一態様に係る推定方法は、M個(Mは3以上)の送信アンテナ素子およびN個(Nは3以上)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、RCS(Rader cross-section)値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記M個の送信アンテナ素子のうち少なくとも3個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記N個の受信アンテナ素子のうち少なくとも3個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する3次元位置であって、前記鉛直位置を含む3次元位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記3次元位置のそれぞれについて、当該3次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するRCS値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の3次元位置、および、逐次算出されたRCS値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の3次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の3次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。 An estimation method according to another aspect of the present disclosure includes an antenna unit including M (M is 3 or more) transmitting antenna elements and N (N is 3 or more) receiving antenna elements, and a memory. An estimation method by an estimation device, wherein the memory includes a vertical position, which is a position in a vertical direction in which the first living body exists with respect to the estimation device, and a temporal change in an RCS (Rader cross-section) value, and the first position. Information that indicates a correspondence relationship with one living body is stored, and at least three transmitting antenna elements of the M transmitting antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. At least three receiving antenna elements of the N receiving antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and in the estimation method, the M transmitting antenna elements are used in the measurement target region. A signal received by each of the N receiving antenna elements, the transmitting signal being transmitted by each of the M transmitting antenna elements is reflected by the first living body. A reception signal including a signal is received, and each of the M transmission antenna elements and the N transmission antenna elements is received from each of the N reception signals received in a predetermined period in each of the N reception antenna elements. A first matrix of M×N having each complex transfer function indicating a propagation characteristic with each of the receiving antenna elements as a component is calculated, and the first matrix calculated is used to calculate the first matrix for the estimation device. A three-dimensional position in which one living body is present, and a set of a three-dimensional position including the vertical position and a direction of the first living body is sequentially estimated in a time series that is the order in which the N received signals are received, For each of the plurality of three-dimensional positions that are sequentially estimated, the RCS value for the first living body is sequentially calculated based on the three-dimensional position, the position of the transmitting antenna element, and the position of the receiving antenna element. Then, using the plurality of three-dimensional positions that are sequentially estimated, the temporal change of the sequentially calculated RCS value, and the information indicating the correspondence relationship stored in the memory, the plurality of groups First, the posture of the first living body in each of the above is sequentially estimated, and in the estimated set, the three-dimensional position of the set is stored in advance in the memory as an identification region of the measurement target region. Based on the first direction that is in the identification area and the orientation of the first living body of the set is previously stored in the memory. It is determined whether or not the orientation of the first living body in the set matches the first orientation stored in advance in the memory, and the estimated first The three-dimensional position of the living body is within the first identification area, the orientation of the first living body of the set is within the predetermined range, and the posture of the first living body in the set is the first orientation. If it matches the posture, the temporal waveform of the received signal, and previously acquired in the first identification region, the first living body is identified based on the first teacher signal corresponding to the second living body, and estimated. A new identification area based on information indicating the next position of the identified first biological body is added as the identification area for identifying the identified first biological body.
これによれば、生体が、既にメモリに記憶されている第一識別領域内の位置、所定の範囲内の向き、および、第一の姿勢において識別された後において、識別済みの生体が、当該第一識別領域外の位置へ移動した場合に、移動先の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。このため、次に生体を識別する場合に、第一識別領域以外の新たな識別領域においても、第一生体を識別することができ、第一生体を効率よく識別することができる。 According to this, after the living body is identified in the position in the first identification region already stored in the memory, the orientation within the predetermined range, and the first posture, the identified living body is When moving to a position outside the first identification region, a new identification region based on the position of the movement destination is added as an identification region for identifying the identified first living body. Therefore, when the living body is identified next time, the first living body can be identified even in the new identification area other than the first identification area, and the first living body can be efficiently identified.
また、前記識別領域の追加では、(i)前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、(ii)前記第一識別領域と異なる1以上の第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における前記受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の3次元位置、前記第一生体の向き、および、前記第一生体の姿勢とに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、(iii)生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として前記メモリに記憶し、前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別してもよい。 In addition, in the addition of the identification area, (i) the position of the first living body after the identification is continuously tracked at a predetermined time interval based on the estimation result by the estimation, and (ii) the first identification area And the three-dimensional position of the first living body estimated using the received signal at the predetermined time, and the orientation of the first living body when the stationary body is stationary for a predetermined time or more in one or more second identification regions different from , And a second teacher signal in the second identification area based on the posture of the first living body, and (iii) the generated second teacher signal in the second identification area. It is stored in the memory as a teacher signal for identifying a living body, and in the identification of the first living body, the first living body in the first identification area is identified using the first teaching signal, and the second teaching signal is stored. May be used to identify the first living body in the second identification area.
これによれば、第二識別領域において、第二教師信号を用いて第二識別領域内の第一生体を識別することができるため、第一生体を第一識別領域および第二識別領域の両方で識別することができる。よって、次に、第一生体を識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。 According to this, in the second identification area, the first living body in the second identification area can be identified by using the second teacher signal, so that the first living body is identified as the first identification area and the second identification area Can be identified by. Therefore, next, when identifying the first living body, the first living body can be efficiently identified.
また、さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止している場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別してもよい。 Furthermore, based on the estimation result, when the first living body is stationary in the first identification area or the second identification area for the predetermined time or more, the time waveform of the received signal and the first identification The first living body may be identified based on the first teacher signal and the second teacher signal corresponding to the second living body, which are acquired in advance in the area or the second identification area.
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these general or specific aspects may be realized by a recording medium such as a system, a device, an integrated circuit, a computer program or a computer-readable CD-ROM, and the system, the method, the integrated circuit, the computer. It may be realized by any combination of the program and the recording medium.
以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present disclosure. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples, and are not intended to limit the present disclosure. Further, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present disclosure will be described as arbitrary constituent elements that constitute a more preferable form. In this specification and the drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and a duplicate description will be omitted.
(実施の形態)
[推定装置10の構成]
図1は、実施の形態における推定装置10の構成の一例を示す構成図である。図2は、図1に示す回路40の詳細構成の一例を示す構成図である。
(Embodiment)
[Configuration of estimation device 10]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of the configuration of the
本開示における推定装置10は、アンテナ素子31A〜31Hをそれぞれが有する送受信部30A〜30Hと、回路40と、メモリ41とを備える。送受信部30A〜30Hにおいて、送信アンテナ素子の総数はM個(Mは2以上の自然数)であり、受信アンテナ素子の総数はN個(Nは2以上の自然数)である。
The
送受信部30A〜30Hは、それぞれ2箇所以上(本実施の形態では8箇所)に配置される。本実施の形態では、送受信部30A〜30Hは、例えば、平面視において縦6m×横6mの正方形の部屋を所定領域A1とした場合、所定領域A1の4つの角、および、4つの辺の中央の8箇所に配置されている。各送受信部30A〜30Hは、水平方向に並ぶ4個のアンテナ素子からなるアレイアンテナを有する。これにより、所定領域A1の周囲には、32個の送信アンテナ素子と32個の受信アンテナ素子とが配置される。なお、上記は、アレイアンテナの配置の一例であり、アレイアンテナは、所定領域A1の4つの角のみに配置されてもよいし、4つの辺のみに配置されてもよいし、4つの辺のいずれかの辺とその両端の角などに配置されてもよい。また、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とは、同じ位置に配置されてもよいし、異なる位置に配置されてもよい。つまり、アレイアンテナは、所定領域A1の周囲を囲うように異なる2箇所以上に配置されていればどのように配置されていてもよい。
The transmitting/receiving
M個の送信アンテナ素子は、生体50を含む所定領域A1に送信信号を送信する。送信信号は、送信機等により生成されたマイクロ波などの高周波の信号である。生体50は、ヒト等である。生体50は、推定装置10の識別対象であり、生体認証が行われる生体である。所定領域A1とは、予め定められた範囲の空間であり生体50を含む空間である。所定領域A1とは、生体50を識別するための測定対象の領域である。
The M transmission antenna elements transmit the transmission signal to the predetermined area A1 including the living
M個の送信アンテナ素子は、例えば、測定対象の生体50である第一生体を含む所定領域A1に第一送信信号を送信する。また、M個の送信アンテナ素子は、教師データとしての既知の生体50である第二生体を含む所定領域A1に第二送信信号を送信する。
The M transmission antenna elements transmit the first transmission signal to the predetermined area A1 including the first living body, which is the living
送受信部30A〜30Hは、N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された送信信号が生体50によって反射された反射信号を含む受信信号を所定期間において受信する。例えば、送受信部30A〜30Hは、それぞれが有する受信アンテナ素子を用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する。また、例えば、送受信部30A〜30Hは、それぞれが有する受信アンテナ素子を用いて、第二生体によって第二送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号である第一教師信号を所定期間のK倍(Kは2以上)の期間、受信する。
The transmission/
本実施の形態では、推定装置10は、図1に示すように、例えば8個の送受信部30A〜30Hと、回路40と、メモリ41とを備える。つまり、M個の送信アンテナ素子及びN個の受信アンテナ素子は、8個の送受信部30A〜30Hが有するアンテナ素子31A〜31Hで構成されてもよい。なお、送受信部は、8個に限らない。
In this embodiment, the
[送受信部30A〜30H]
本実施の形態では、8個の送受信部30A〜30Hは、所定領域A1の周囲の位置に配置され、ヒト等の生体50を含む所定領域A1に対して送信信号を送信することで、生体50で反射された反射信号を含む受信信号を受信する。例えば、8個の送受信部30A〜30Hは、それぞれが等間隔に円形に配置されてもよく、所定領域A1の周囲の角や辺の中央に配置されてもよい。
[Transmitting/receiving
In the present embodiment, the eight transmission/
図1に示すように、送受信部30A〜30Hはそれぞれ、4個のアンテナ素子31A〜31Hを有している。送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、所定領域A1に送信信号を送信する。より具体的には、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、ヒトなどの生体50に対して、マイクロ波を送信信号として発射する。なお、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、無変調の送信信号を送信してもよいし、変調処理が行われた送信信号を送信してもよい。変調処理が行われた送信信号を送信する場合、送受信部30A〜30Hは、変調処理を行うための回路をさらに含むとしてもよい。
As shown in FIG. 1, the transmission/
また、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、生体50によって送信信号が反射された信号である反射信号を含む受信信号を所定期間受信する。送受信部30A〜30Hは、受信した受信信号を回路40に出力する。なお、送受信部30A〜30Hのそれぞれは、受信信号を処理するための回路を含んでいてもよい。この場合、送受信部30A〜30Hのそれぞれは、受信した受信信号を周波数変換し、低周波信号に変換してもよい。また、送受信部30A〜30Hのそれぞれは、受信信号に復調処理を行ってもよい。そして、送受信部30A〜30Hのそれぞれは、周波数変換および/または復調処理することにより得られた信号を回路40に出力する。
In addition, the transmission/
なお、図1に示す例では、送信部と受信部とを、それぞれ送信用と受信用とで共通の4個のアンテナ素子を持つ8個の送受信部30A〜30Hで構成されるとして表現したが、これに限らない。8個の送受信部30A〜30Hは、8個に限らず、2以上の送受信部で構成されてもよい。また、送信アンテナ素子を有する送信部と受信アンテナ素子とを有する受信部とが別々に設けられるとしてもよい。また、1つの送受信部は、4個の送受信を共用する4個のアンテナ素子を有するとしたが、4個の送信アンテナ素子と4個の受信アンテナ素子とを有するとしても良い。また、各送受信部は、4個のアンテナ素子を有するとしたが、4個に限らずに、2個以上のアンテナ素子を有していればいくつのアンテナ素子を有していても良い。
In the example shown in FIG. 1, the transmission unit and the reception unit are expressed as being composed of eight transmission/
なお、図1では、推定装置10は、8個の送受信部30A〜30Hと、1個の回路40を備える構成を例示しているが、これに限らずに、1個の送受信部ごとに1個の回路40を有する構成としてもよく、このように複数の回路40を備える構成の場合、回路40による後段処理を分散処理してもよい。
In addition, in FIG. 1, the
[回路40]
回路40は、推定装置10を動作させる各種処理を実行する。回路40は、例えば、制御プログラムを実行するプロセッサと、当該制御プログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域(主記憶装置)とにより構成される。この記憶領域は、例えば、RAM(Randdom Access Memory)である。
[Circuit 40]
The
回路40は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれから取得した第一受信信号を、記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。回路40は、第一受信信号の位相及び振幅を当該記憶領域に所定期間、一時的に記憶してもよい。本実施の形態では、回路40は、送受信部30A〜30Hのそれぞれから取得した受信信号を記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。
The
なお、回路40は、推定装置10を動作させる各種処理を行うための専用回路により構成されていてもよい。つまり、回路40は、ソフトウェア処理を行う回路であってもよいし、ハードウェア処理を行う回路であってもよい。また、回路40は、不揮発性の記憶領域を有していてもよい。
The
続いて、回路40の機能的な構成について説明する。
Subsequently, the functional configuration of the
回路40は、図2に示すように、第一行列算出部410と、推定部411と、判定部412と、生体識別部413と、追加部414とを有する。
As shown in FIG. 2, the
<第一行列算出部410>
第一行列算出部410は、複素伝達関数測定用の既知信号をM個の送信アンテナ素子を用いて送信する。そして、第一行列算出部410は、N個の受信アンテナのそれぞれにより受信された受信信号を既知信号にて除算して推定する。
<First
The first
より具体的には、まず、第一行列算出部410は、受信信号とメモリ41に記憶されている既知信号とを用いて、それぞれの第一行列H(t)を算出する。
More specifically, first, the first
ここで、Mr個の受信アンテナ素子とMt個の送信アンテナ素子とで構成されるMIMO(Multiple−Input and Multiple−Output)アレイアンテナを所定領域A1の周囲に配置した場合に得られる第一行列H(t)は、以下の(式1)で表される。 Here, a first array obtained when a MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output) array antenna including M r receiving antenna elements and M t transmitting antenna elements is arranged around a predetermined area A1. The matrix H(t) is represented by the following (Formula 1).
(式1)において、hijはj番目の送信機からi番目の受信機の複素チャネル応答を示し、tは観測時間を示す。 In (Equation 1), h ij indicates the complex channel response from the j-th transmitter to the i-th receiver, and t indicates the observation time.
このように、第一行列算出部410は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の受信信号のそれぞれから、M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出する。つまり、第一行列算出部410は、送受信部30A〜30Hにおいて所定期間に観測されたN個の受信信号を用いて、M個の送信アンテナ素子とN個の受信アンテナ素子とを1対1で組み合わせたときに取り得る全ての組み合わせであるM×N個の組合せのそれぞれについて、当該組合せにおける送信アンテナ素子と受信アンテナ素子との間の伝搬特性を表す複素伝達関数を算出することで、M×Nの複素伝達関数行列をM×Nの第一行列として算出する。
As described above, the first
<推定部411>
推定部411は、算出された第一行列を用いて、推定装置10に対する生体の存在する位置および生体の向きの組をN個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する。推定部411は、例えば、算出された第一行列を参照し、特許文献2または非特許文献1に記載の方法などを用いて、所定領域A1に存在する生体の位置および向きを推定する。
<
The
<判定部412>
判定部412は、逐次推定された複数の組のそれぞれについて、当該組の生体の位置が所定領域A1のうちの識別領域としてメモリ41に予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の生体の向きがメモリ41に予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定する。具体的には、判定部412は、メモリ41に記憶されている教師データ42のうちの識別領域を参照し、参照した識別領域において第一教師領域に紐付けされた生体の第一教師位置、および、第一教師向きを参照する。ここで、識別領域のうちの第一識別領域は、第一教師信号と、第一教師信号を受信したときの生体の位置である第一教師位置、および、生体の向きである第一教師向きと、生体を識別する識別情報(生体ID)とが紐付けられた情報である。識別情報は、例えば、生体を一意に識別する識別番号、文字列などである。判定部412は、例えば、基準となる第一教師位置の±25cmの範囲内の位置であること、かつ、基準となる第一教師向きの±20度の範囲内の向きであることを第一識別領域の条件とし、推定部411により得られた所定領域A1に存在する生体の推定位置、および、推定向きが、第一判定時間以上、例えば5秒以上の間にわたって、第一識別領域の条件を満たすか否かを判定する。
<
The
ここで、第一判定時間は、5秒以上に限らずに、信頼性をさらに向上させたい場合は、5秒を超える長時間に設定されても良いし、短時間での判定を行う場合は5秒未満の短い時間に設定されてもよい。また、第一識別領域の位置の範囲は、基準位置の±25cmの範囲に限るものではなく、また、第一識別領域の向き範囲も、基準の向きの±20度の範囲に限るものではない。これらの、時間、位置の範囲、または、向きの範囲は、適用先の要件に合わせて、増減してもよい事は言うまでもない。 Here, the first determination time is not limited to 5 seconds or more, and may be set to a long time of more than 5 seconds if further reliability is desired, or if the determination is performed in a short time. It may be set to a short time of less than 5 seconds. Further, the position range of the first identification area is not limited to the range of ±25 cm of the reference position, and the orientation range of the first identification area is not limited to the range of ±20 degrees of the reference direction. .. It goes without saying that the time, position range, or direction range may be increased or decreased according to the requirements of the application destination.
<生体識別部413>
生体識別部413は、判定部412にて生体が第一識別領域の条件を満たすと判定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域において予め取得された生体に対応する第一教師信号とに基づき、例えば、非特許文献2に記載の方法などを用いて生体識別を行う。具体的には、生体識別部413は、教師信号と、受信信号を受信することにより得られたM×N個の受信信号とから複数の相関係数を算出し、算出した複数の相関係数を用いて、第一生体と第二生体とが同一であるか否かを判定することで、第一生体を識別する。生体識別部413は、メモリ41において記憶されている第一識別領域において、第一教師信号に紐付けされた生体を識別する識別情報を特定し、生体識別結果を出力またはメモリ41に格納する。
<
When the
また、生体識別部413は、メモリ41に記憶されている教師データに、既に同じ第一教師位置および第一教師向きで複数の第二生体に対応する複数の教師信号が含まれている場合、複数の教師信号のそれぞれについて、上記生体識別を行ってもよい。この場合、生体識別部413は、第一生体を、複数の第二生体のうち第一生体と同一と判定された第二生体として識別する。
When the teacher data stored in the
<追加部414>
追加部414は、識別済みの生体が次に推定された生体の次の位置を示す情報に基づき、次の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの生体を識別するための識別領域として追加する。これにより、メモリ41の教師データ42には、第一生体を識別するための第一識別領域に、新たな第二識別領域が追加される。具体的には、追加部414は、生体識別部413により生体が生体識別済となった場合、例えば0.5秒間隔などのように定期的に推定部411により得られる複数の推定結果を元に、当該生体を追従し続ける。追加部414は、例えば、複数の推定結果に基づいて、当該生体の移動軌跡を生成することで、当該生体を追従してもよい。
<
The adding
更に、追加部414は、第一識別領域と異なる第二識別領域において第二判定時間以上静止した場合、第二判定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された生体の位置である第二教師位置、および、生体の向きである第二教師向きとに基づき、第二識別領域における第二教師信号を生成する。第二教師信号は、第一教師信号とは異なる波形を有する。追加部414は、具体的には、当該生体が第一識別領域の条件の基準となる第一教師位置および第一教師向きのうちのいずれか1つに一致しない位置および向きで、第二判定時間以上、例えば5秒以上静止したか否かを示す、判定部412による判定結果を用いて処理を行う。第二判定時間は、第一判定時間と同じであってもよいし、異なっていてもよい。そして、追加部414は、生体識別済みの生体が当該位置および当該向きで第二判定時間以上静止したと判定部412により判定された場合、当該位置を第二教師位置とし、かつ、当該向きを第二教師向きとし、第二教師位置および第二教師向きと、第二判定時間において得られた受信信号である第二教師信号とを紐付けることで第二教師データを生成する。なお第二判定時間は、5秒間に限らずに、10秒、15秒などの時間であってもよい。
Further, the
その後、追加部414は、生成した第二教師データを第二識別領域としてメモリ41に記憶する。つまり、追加部414は、生成した第二教師信号を第二識別領域において識別済みの生体を識別するための教師信号としてメモリ41の識別領域に追加する。
After that, the adding
これにより、次のタイミングで第一生体を識別するときに、生体識別部413は、推定部411による推定結果に基づいて、第一生体が第一識別領域または第二識別領域において所定時間以上静止していると推定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域または第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号および第二教師信号とに基づき第一生体を識別することができる。
Thereby, when identifying the first living body at the next timing, the living
図3を用いて、具体例を説明する。図3は、実施の形態における推定装置10による識別試験に用いた環境を示す図である。なお、識別試験の詳細については後述する。
A specific example will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the environment used for the identification test by the
推定装置10は、最初に図3の生体が位置50Aに存在する際に生体識別を行う。そして、生体が次に位置50Bに移動し、位置50Bで第二判定時間以上静止する場合、追加部414は、位置50Aから位置50Bまで当該生体の移動軌跡を追従し、追従した生体を生体識別した生体であると認識する。そして、生体が第二判定時間以上静止した位置50Bは第一識別領域の条件に一致しないため、推定装置10の追加部414は、第二判定時間以上静止した時点で位置50Bおよび当該位置50Bにおける生体の向きと、位置50Bに静止してから第二判定時間の間に得られた教師信号とを、既に識別した生体の識別情報とともに、教師データとしてメモリ41に記憶する。生体が位置50Bから位置50Cに移動し、位置50Cで第二判定時間以上静止した場合、推定装置10の追加部414は、位置50Bで第二判定時間以上静止した場合と同様の処理を行う。
The
[メモリ41]
メモリ41は、不揮発性の記憶領域を有する補助記憶装置であり、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)などである。メモリ41は、例えば、推定装置10を動作させる各種処理に利用される情報を記憶している。
[Memory 41]
The
メモリ41は、図1に示すように、教師データ42を記憶している。この教師データ42は、所定領域A1内の任意の位置および向きで静止中の既知の生体50について予め取得された受信信号の信号波形である。具体的には、教師データ42は、図4に示すように、各生体を識別する識別情報と、識別領域と、教師信号とを含み、識別情報、識別領域および教師信号が互いに紐付けられている情報である。なお、図4は、メモリ41に記憶されている教師データの一例を示す図である。
The
識別領域は、教師位置および教師向きを含む。識別領域は、教師位置を基準とする所定範囲の領域と、教師向きを基準とする所定範囲の向きとを含んでいてもよい。識別領域は、教師位置および教師向きのそれぞれを基準として特定され、判定部412による判定の条件を決定するために用いられる。
The identification area includes a teacher position and a teacher orientation. The identification area may include a predetermined range area based on the teacher position and a predetermined range direction based on the teacher direction. The identification area is specified with reference to each of the teacher position and the teacher orientation, and is used to determine the conditions for the determination by the
教師信号は、生体の位置および向きが、対応する識別領域で特定される条件を第一判定時間または第二判定時間以上満たす場合に、取得された受信信号の信号波形である。生体、生体の位置、および、生体の向きのいずれか1つが異なれば、異なる信号波形の受信信号が得られる。このため、教師信号は、生体、生体の位置、および、生体の向きのいずれか1つが異なれば、異なる信号波形を有する。よって、推定装置10は、第一生体の位置、第一生体の向きおよび受信信号が教師データにおける、識別領域および教師信号に一致すれば、第一生体は、一致した識別領域および教師信号に紐付けられている識別情報で示される第二生体と同一であると推定することができる。
The teacher signal is a signal waveform of the received signal acquired when the position and orientation of the living body satisfy the condition specified by the corresponding identification region for the first determination time or the second determination time or longer. If any one of the living body, the position of the living body, and the orientation of the living body is different, a received signal having a different signal waveform can be obtained. Therefore, the teacher signal has a different signal waveform when any one of the living body, the position of the living body, and the orientation of the living body is different. Therefore, if the position of the first living body, the orientation of the first living body, and the received signal match the identification area and the teacher signal in the teacher data, the
また、教師信号は、第二生体に対してM個の送信アンテナ素子より送信された第二送信信号が第二生体によって反射された反射信号を含む第二受信信号をN個の受信アンテナ素子に予め受信させることにより得られたM×N個の第二受信信号である。ここで、教師信号は、所定期間のK倍(Kは2以上)の期間、N個の受信部が予め第二受信信号を受信することにより得られたM×N個の第二受信信号であってもよい。 In addition, the teacher signal is a second reception signal including a reflection signal obtained by reflecting the second transmission signal transmitted from the M transmission antenna elements to the second living body to the N reception antenna elements. It is M×N second reception signals obtained by receiving in advance. Here, the teacher signal is M×N second reception signals obtained by the N reception units previously receiving the second reception signals for a period K times (K is 2 or more) the predetermined period. It may be.
本実施の形態では、M個の送信アンテナ素子及びN個の受信アンテナ素子は、図1に示すように8個の送受信部30A〜30Hで構成されている。この場合における教師信号の一例について図5を用いて説明する。図5は、図1に示す教師信号の一例を示す図である。図5に示す教師信号43は、1個の送受信部が測定期間において受信した受信信号の一例である。
In the present embodiment, the M transmitting antenna elements and the N receiving antenna elements are composed of eight transmitting/receiving
図5に示す教師信号43は、所定領域A1にて任意の位置、向きにて静止中の既知の生体50(第二生体)に対して、アンテナ素子31A〜31Hから送信された送信信号が当該生体50の表面によって反射された反射信号を含む受信信号を、送受信部30A〜30Hが予め受信することにより得られた複数の受信信号の時間応答波形であり、被測定時の位置および向きの推定結果と共に記憶される。つまり、図5に示す教師信号43は、送受信部30A〜30Hが反射信号を含む受信信号を、測定期間において、予め受信することにより得られた複数の受信信号である。ここで、測定期間は、上記の所定期間のK倍(Kは2以上)の期間である。測定期間は、例えば120〔s〕であるが、これに限らない。ヒトの心拍の周期以上であればよいので、3〔s〕でもよいし、10〔s〕でもよいし、30〔s〕でもよい。
The
このようにして、推定装置10は、送受信部30A〜30Hで受信された受信信号を、回路40で処理することで、生体50を識別することができる。
In this way, the
[推定装置10の動作]
次に、以上のように構成された推定装置10の動作について説明する。図6は、実施の形態における推定装置10の初期設定動作の一例を示すフローチャートである。図7は、実施の形態における推定装置10の動作の一例を示すフローチャートである。
[Operation of the estimation device 10]
Next, the operation of the estimating
まず、推定装置10は、初期設定として図6のフローチャートのように教師信号を記録する。より具体的には、推定装置10は、M個の送信アンテナ素子を用いて、第一生体を含む所定領域A1に第一送信信号を送信する。そして、推定装置10は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれが、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する(S11)。例えば、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hに所定領域A1へ送信信号を送信させる。
First, the
次に、生体であるユーザに、所定の位置において、所定の向きで静止するように指示する(S12)。例えば、図3に示すように、所定の範囲A1の中央の位置50Aで、TV70側を向いたまま静止するようにユーザに指示する。
Next, the user who is a living body is instructed to stand still at a predetermined position in a predetermined direction (S12). For example, as shown in FIG. 3, the user is instructed to stand still while facing the
これにより、推定装置10は、ユーザが所定の位置において静止した状態で、第一送信信号を送信し、ユーザによって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信することができる。なお、ステップS11およびステップS12の順番は、上記に限らずに、ステップS12をステップS11よりも先に行ってもよいし、ステップS11およびS12を並行して行ってもよい。
As a result, the
そして、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を例えば60秒など所定期間受信し、回路40は、第一受信信号を既知信号で除算する事で教師信号としてメモリ41に記憶する(S13)。また、回路40は、メモリ41に当該生体の位置(教師位置)および向き(教師向き)と教師信号と共に当該生体を識別するIDとして生体ID(識別情報)を紐付けて記憶する。
Then, the transmission/
ここで、最初に教師信号を取得するために指定する位置および向きは、ユーザが予め手動で設定しても良い。また、教師信号を取得するための教師位置及び教師向きは、推定装置10により指定されなくてもよく、推定装置10の推定部411により生体の位置推定および向き推定を行い推定された位置および向きを、それぞれ教師位置および教師向きとしてメモリ41に記憶してもよい。
Here, the position and the direction to be initially specified for acquiring the teacher signal may be manually set by the user in advance. Further, the teacher position and teacher orientation for acquiring the teacher signal do not have to be specified by the
次に教師データ取得後、実運用時の動作について図7を用いて説明する。 Next, the operation during actual operation after acquiring the teacher data will be described with reference to FIG.
まず、推定装置10は、M個の送信信号を送信し、N個の受信信号を受信する。より具体的には、推定装置10は、M個の送信アンテナ素子を用いて、第二生体を含む所定領域A1に第一送信信号を送信する。そして、推定装置10は、N個の受信アンテナ素子のそれぞれが、第二生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号を所定期間受信する。本実施の形態では、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hに、識別対象の生体50である第二生体を所定領域A1内に配置した状態で、所定領域A1へ送信信号を送信させる。そして、送受信部30A〜30Hは、アンテナ素子31A〜31Hを用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号を所定期間受信し、回路40の第一行列算出部410は、既知信号で除算する事で第一行列を算出する(S21)。
First, the
図8は、受信した受信信号より算出した伝搬チャネルの一例を示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing an example of the propagation channel calculated from the received signal received.
図3に示す識別試験では、例えば、上述したように平面視において縦6m×横6mの正方形の部屋を所定領域A1とし、送受信部30A〜30Hに相当する8台の送受信機を所定領域A1の周囲に配置している。8台の送受信機は、それぞれ、所定領域A1の4つの角と4つの辺の中央とに配置されている。被験者である生体は、識別試験において識別対象の生体50すなわち第一生体に相当する。また、アンテナ素子31A〜31Hに相当する受信アンテナ素子及び送信アンテナ素子は、1素子が方形パッチアンテナであり、水平方向に並ぶ例えば4個のアンテナ素子からなるアレイアンテナである。より具体的には、8台の送受信機が有する32個の受信アンテナ素子は、それぞれ方形パッチアンテナであり、床面から0.9mの高さに設置されている。8台の送受信機が有する32個の送信アンテナ素子は、対応する受信アンテナ素子のマイクロ波の1波長分、当該受信アンテナ素子の真上に配置されている。
In the identification test shown in FIG. 3, for example, a square room 6 m long×6 m wide in a plan view is set as the predetermined area A1 and eight transceivers corresponding to the transmission/
なお、図8に示すように、伝搬チャネルの成分h1_1および成分h3_3が他の成分に比べて周期的で大きな変動を示しており、同様の波形となっていることが分かる。成分h1_1
やh3_3は被験者50aの正面にある受信アンテナ素子のチャネル応答である。
As shown in FIG. 8, the components of the propagation channel h 1_1 and component h 3_3 is shows a periodic and large variations in comparison with the other components, it is understood that the same waveform. Ingredient h 1_1
And h3_3 are the channel responses of the receiving antenna elements in front of the subject 50a.
その他の成分は、被験者50aの背面または側面にある受信アンテナ素子のチャネル応答である。つまり、生体の背面及び側面の変動は小さいことが分かる。これは生体活動による変動は生体の正面の胸部及び/または腹部で起こるためと考えられる。 The other component is the channel response of the receiving antenna element on the back or side of subject 50a. That is, it can be seen that the fluctuations on the back and side surfaces of the living body are small. This is considered to be because the fluctuation due to the biological activity occurs in the front chest and/or the abdomen of the living body.
次に、推定装置10の回路40の推定部411は、第一行列算出部410において算出された第一行列を用いて当該生体の位置および向きを推定する(S22)。推定部411は、より具体的には特許文献2記載のMUSIC法を用いる推定、非特許文献1記載の第一行列の特徴量を用いる推定などで生体の位置および向きを推定する。
Next, the
次に、回路40の判定部412は、メモリ41に記憶されている教師データ42から、教師信号、教師位置、教師向き、および識別情報(生体ID)を参照し、当該生体の推定位置および、推定向きが識別領域の条件に一致しているか否かの判定を行う(S23)。
Next, the
次に、ステップS23において生体が識別領域の条件に一致していると判定された場合(S23でYes)、生体識別部413は、非特許文献2記載の方法を用いて、教師信号と前記第一行列の相関計算を行うことで、生体識別の判定を行う(S24)。生体識別部413は、生体の生体識別の結果、教師データ42において生体IDが含まれる生体と一致すると判定された場合(S24でYes)、推定された当該生体の位置を示す位置データに当該教師信号と紐付けられている生体IDを付与する。
Next, when it is determined in step S23 that the living body matches the condition of the identification region (Yes in S23), the living
次に前記生体の生体識別の結果、教師データ42において生体IDが含まれる生体と一致すると判定された場合(S24でYes)、例えば0.5秒など定期的に第一行列の算出と当該生体の位置および向きを推定し続ける。具体的には、ステップS21およびステップS22とそれぞれ対応するステップS25およびステップS26が行われる。これにより、ステップS24において識別済みの生体が新たに推定された位置が得られ、新たに推定された位置を示す位置データには、特定された生体IDが付与される。このようにして、識別済みの生体の追従が行われる。 Next, as a result of the biometric identification of the biometric body, when it is determined that the biometric ID is included in the teacher data 42 (Yes in S24), the first matrix is calculated and the biometric body is periodically calculated, for example, for 0.5 seconds. Continue to estimate the position and orientation of. Specifically, step S25 and step S26 corresponding to step S21 and step S22, respectively, are performed. As a result, the position where the identified living body is newly estimated is obtained in step S24, and the specified living body ID is given to the position data indicating the newly estimated position. In this way, the identified living body is tracked.
そして、判定部412は、ステップS25およびS26により得られた位置データを用いて、メモリ41に既に記憶されている識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第二判定時間以上、例えば、5秒以上静止するか否かを判定する(S27)。
Then, the
ステップS27において、生体が識別領域の条件に一致している、または、第二判定時間以上静止していないと判定された場合(S27でNo)、ステップS25に戻る。例えば、これにより次に行われるステップS27は、前回のステップS27が行われた時から0.5秒後に行われてもよい。これにより、ステップS27でNoと判定される場合、定期的にステップS25〜S27が行われることになる。 When it is determined in step S27 that the living body matches the condition of the identification region or is not stationary for the second determination time or longer (No in S27), the process returns to step S25. For example, the step S27 to be performed next may be performed 0.5 seconds after the previous step S27 is performed. As a result, when No is determined in step S27, steps S25 to S27 are periodically performed.
なお、ステップS25およびステップS26を定期的に繰り返し行い、これにより得られた複数の位置データを用いて、ステップS27において、生体が5秒以上静止するか否かを判定してもよい。 In addition, you may repeat step S25 and step S26 regularly, and you may determine whether a living body stands still for 5 seconds or more in step S27 using the some positional data obtained by this.
そして、ステップS27において識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が5秒以上静止したと判定された場合(S27でYes)、5秒以上静止しているときの、当該生体の位置、当該生体の向き、および、静止中に取得された受信信号から得られた第一行列を紐付けることで教師データを生成し、生成した教師データを新たな識別領域としてメモリ41に追加する(S28)。
Then, when it is determined in step S27 that the living body is stationary for 5 seconds or longer under the condition that does not match the condition of the identification area (Yes in S27), the position of the living body when stationary for 5 seconds or more, Teacher data is generated by associating the orientation of the living body and the first matrix obtained from the received signal acquired during rest, and the generated teacher data is added to the
被験者となる生体は、所定領域A1に不在の状態から侵入した時点では生体識別されてない状態であるが、識別領域の条件に一致した状態で静止したときより生体識別が実施される。生体識別において、教師信号と第一行列の相関係数が高く、教師信号に紐付けられた生体IDの生体と同一であると判定された場合は、当該生体は、その後定期的に位置推定され当該位置に生体IDが紐付けられることでトラッキングされる。さらに、生体識別後において、識別済みの生体が、メモリ41に記憶されている識別領域の条件に一致しない状態で静止した場合は、静止した位置および向きで得られた受信信号が当該位置および向きとともにメモリ41の教師データに新たな識別領域として追加される。このように、識別済みの生体に対して、生体識別以後において、識別領域を追加していく事で、当該生体が生体識別可能な識別領域を増やすことができる。このため、所定領域A1での活動時に識別済みの生体が所定領域A1から一旦出た後に、所定領域A1に再度侵入した場合の当該生体に対する生体識別をしやすくすることができる。
The living body that is the subject is in a state in which the living body is not identified at the time of entering the predetermined area A1 from an absent state, but the living body is identified when the living body is stationary in a state that matches the conditions of the identification area. In the biometric identification, when the correlation coefficient between the teacher signal and the first matrix is high and it is determined that the biometric ID is the same as the biometric ID associated with the teacher signal, the biometric subject is periodically estimated in position thereafter. Tracking is performed by linking the biometric ID to the position. Further, after the living body identification, when the identified living body is stationary in a state where it does not match the condition of the identification region stored in the
[効果等]
本実施の形態に係る推定装置10によれば、所定領域A1の周囲の例えば8カ所に設置した送受信機のそれぞれから送信波を送信して、受信信号を受信する。そして、推定装置10は、所定領域A1に侵入した生体の位置および向きを定期的に推定し、識別領域の条件に一致するか判定し続ける。その後、推定装置10は、推定された当該生体の位置および向きが識別領域の条件を満たした場合に生体識別を行い、生体識別の結果、教師データ42に含まれる第二生体と一致するか否かを判定する。そして、推定装置10は、生体識別において第二生体と一致すると判定された第一生体の位置および向きを推定することで、第一生体の追従を行い、教師データ42における識別領域の条件に一致しない条件で第一生体が静止した場合、当該静止位置、および、向きをそれぞれ教師位置および教師向きとし、また、このときに得られた受信信号から算出された第一行列を新たに記録する。これにより、新たな識別領域を追加することができ、第一生体を識別する領域を既に教師データ42に記録されている領域を増やすことができる。このため、測定対象の領域が比較的大きな空間であっても、測定対象の領域において第一生体を改めて識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
[Effects, etc.]
According to the
なお、この生体識別では、設置するアンテナ素子の本数が多いほど、識別成功率は向上することもわかった。 In this biometric identification, it was also found that the identification success rate improves as the number of installed antenna elements increases.
(実施の形態2)
実施の形態2では、送信アンテナアレイ、および受信アンテナアレイを垂直方向にもアレイ化し、生体の位置、および、向きに加え、高さ、または、姿勢を推定する推定装置10Aおよびその推定方法について説明する。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an
[推定装置10Aの構成]
図9は、実施の形態2における推定装置10Aの構成の一例を示すブロック図である。図10は、図9に示す回路の詳細構成の一例を示す構成図である。図9および図10には、図1および図2と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。実施の形態2において、実施の形態1と同じ要素については特に言及が無い限り、同様の動作、バリエーションがあるとし、重複した説明は省略する。
[Configuration of
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of the
実施の形態2における推定装置10Aは、アンテナ素子61A〜61Hをそれぞれが有する送受信部30A〜30Hと、回路40Aと、メモリ41とを備える。
[アンテナ素子61A〜61H]
送受信部30A〜30Hは、M個(Mは2以上の自然数)のアンテナ素子61A〜61Hを有する。M個のアンテナ素子61A〜61Hが水平面上の第一所定方向と垂直面上の第二所定方向に並んで配置されることで構成されるアレイアンテナを有する。本実施の形態では、送信部と受信部とを一体とし送受信部としたため、アンテナ素子も送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とで共用しているが、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とをそれぞれ別に配置してもよい。
[
The
このように、M個の送信アンテナ素子のうち少なくとも3個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置される。また、N個の受信アンテナ素子のうち少なくとも3個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置される。 In this way, at least three transmission antenna elements of the M transmission antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively. In addition, at least three receiving antenna elements of the N receiving antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively.
[回路40A]
回路40Aは、回路40と同様のハードウェア構成であるため、その説明を省略する。回路40Aは、回路40とは機能的な構成が異なる。具体的には、回路40Aは、推定部411、判定部412および追加部414の代わりに、それぞれ、3次元推定部411A、判定部412Aおよび追加部414Aを有する。第一行列算出部410および生体識別部413は、回路40と同様であるので説明を省略する。
[
The
<3次元推定部411A>
アンテナ素子61A〜61Hを送信アンテナ、および、受信アンテナとして採用することで、3次元推定部411Aは、特許文献2に開示された方法を用いることにより生体の位置、および、向き推定に加え、生体の高さ方向の位置の推定、および、生体の姿勢を推定する。
<
By adopting the
具体的には、3次元推定部411Aは、算出された第一行列を用いて、推定装置に対する第一生体の存在する3次元位置、および、第一生体の向きの組をN個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する。3次元位置は、平面視における二次元位置に加えて、鉛直方向における第一生体の位置である鉛直位置を含む。
Specifically, the three-
また、3次元推定部411Aは、逐次推定された複数の3次元位置のそれぞれについて、当該3次元位置と、送信アンテナ素子の位置と、受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、第一生体に対するRCS値を逐次算出する。そして、3次元推定部411Aは、逐次推定された複数の3次元位置、および、逐次算出されたRCS値の時間的変化と、メモリ41に記憶されている対応関係を示す情報と、を用いて、複数の組のそれぞれにおける第一生体の姿勢を逐次推定する。
In addition, the three-
なお、対応関係を示す情報とは、推定装置10Aに対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、RCS値の時間的変化と、第一生体の動作とが対応付けられた情報である。対応関係を示す情報とは、仰臥、胡坐、椅座および直立で示される各姿勢に予め対応付けられたRCS値の範囲および高さの範囲を示す情報である。例えば、仰臥は、第1RCS範囲および第1高さ範囲と対応付けられており、胡坐は、第2RCS範囲および第2高さ範囲と対応付けられており、椅座は、第3RCS範囲および第3高さ範囲と対応付けられており、直立は、第4RCS範囲および第4高さ範囲と対応付けられている。なお、第1RCS範囲〜第4RCS範囲は、それぞれ異なるRCS値の範囲である。また、第1高さ範囲〜第4高さ範囲は、それぞれ異なる高さの範囲である。
The information indicating the correspondence is associated with the vertical position, which is the position in the vertical direction in which the first living body exists with respect to the
<判定部412A>
判定部412Aは、推定された組において、当該組の3次元位置が、所定領域A1のうち、識別領域としてメモリ41に予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きがメモリ41に予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢がメモリ41に予め記憶されている第一姿勢と一致するか否かを判定する。具体的には、判定部412Aは、メモリ41に記憶されている教師データ42Aのうちの識別領域を参照し、参照した識別領域において第一教師信号に紐付けされた生体の第一教師位置、第一教師向きおよび第一教師姿勢を参照する。ここで、識別領域のうちの第一識別領域は、第一教師信号と、第一教師信号を受信したときの生体の位置である第一教師位置、当該生体の向きである第一教師向きと、当該生体の姿勢である第一教師姿勢と、生体を識別する識別情報とが紐付けられた情報である。メモリ41に記憶されている教師データ42Aは、図11に示すように、識別領域は、教師位置および教師向きの他に、教師姿勢を含む点が、実施の形態1における教師データ42と異なる。なお、図11は、実施の形態2におけるメモリに記憶されている教師データの一例を示す図である。
<
The
このように、判定部412Aは、3次元推定部411Aの推定結果を元に判定条件に推定位置、および、推定向きに対し、推定姿勢を加え、識別領域の条件に一致するか判定する。より具体的には、判定部412Aは、生体の位置、および、生体向きの条件に加え、立位、座位、臥位などの生体の姿勢が教師データ取得時の条件と一致するか否かを判定する。
As described above, the
<生体識別部413>
生体識別部413は、実施の形態1の生体識別部413と同様に、判定部412Aにて生体が第一識別領域の条件を満たすと判定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域において予め取得された生体に対応する第一教師信号とに基づき、例えば、非特許文献2に記載の方法などを用いて生体識別を行う。第一識別領域の条件とは、推定された組の第一生体の3次元位置が第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が第一の姿勢と一致することである。
<
The
<追加部414A>
追加部414Aは、実施の形態1の追加部414の機能に対し、判定条件として生体の姿勢が追加されている。追加部414Aは、識別済みの第一生体が次に推定された第一生体の次の位置を示す情報に基づき、次の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。これにより、メモリ41の教師データ42Aには、第一生体を識別するための第一識別領域に、新たな第二識別領域が追加される。より具体的には、追加部414Aは、生体識別部413により生体が生体識別済みとなった場合、例えば0.5秒間隔などのように定期的に3次元推定部411Aにより得られる複数の推定結果を元に、当該生体を追従し続ける。
<
The adding
更に、追加部414Aは、第一識別領域と異なる第二識別領域において第二判定時間以上静止した場合、第二判定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された生体の位置である第二教師位置、生体の向きである第二教師向き、および、生体の姿勢である第二教師姿勢とに基づき、第二識別領域における第二教師信号を生成する。第二教師信号は、第一教師信号とは異なる波形を有する。追加部414Aは、具体的には、当該生体が第一識別領域の条件の基準となる第一教師位置、第一教師向き、および、第一教師姿勢のうちのいずれか1つに一致しない位置、向き、および、姿勢で、第二判定時間以上、例えば5秒以上静止したか否かを示す判定部412Aによる判定結果を用いて処理を行う。そして、追加部414Aは、生体識別済みの生体が当該位置、当該向き、および、当該姿勢で第二判定時間以上静止した場合、当該位置を第二教師位置とし、かつ、当該向きを第二教師向きとし、かつ、当該姿勢を第二教師姿勢とし、第二教師位置、第二教師向き、および、第二教師姿勢と、第二判定時間において得られた受信信号である第二教師信号とを紐付けることで第二教師データを生成する。
Further, the
これにより、次のタイミングで第一生体を識別するときに、生体識別部413は、推定部411による推定結果に基づいて、第一生体が第一識別領域または第二識別領域において所定時間以上静止していると推定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域または第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号および第二教師信号とに基づき第一生体を識別することができる。
Thereby, when identifying the first living body at the next timing, the living
[推定装置10Aの動作]
次に、以上のように構成された推定装置10Aの動作について説明する。図12は、実施の形態2における推定装置10Aの動作の一例を示すフローチャートである。図12において実施の形態1のフローチャートと同じ動きをする箇所は同一の符号を示し、説明を省く。
[Operation of the
Next, the operation of the
ステップS21の後で、推定装置10Aの回路40Aの3次元推定部411Aは、第一行列算出部410において算出された第一行列を用いて当該生体の位置、向きおよび姿勢を推定する(S22A)。推定装置10Aのアンテナ素子61A〜61Hは、それぞれ、複数のアンテナ素子が水平方向および垂直方向にアレイ化されている為、当該生体の位置および向きに加え、高さ、および、姿勢も推定可能である。
After step S21, the three-
次に、回路40Aの判定部412Aは、メモリ41に記憶されている教師データ42Aから、教師信号、教師位置、教師向き、教師姿勢および識別情報(生体ID)を参照し、当該生体の推定3次元位置、推定向き、および推定姿勢が識別領域の条件に一致しているか否かの判定を行う(S23A)。
Next, the
更にステップS24の当該生体の生体識別後、教師データ42Aにおいて生体IDが含まれる生体と一致すると判定された場合、例えば0.5秒など定期的に第一行列の算出と、当該生体の3次元位置、向き、および姿勢を推定し続ける。具体的には、ステップS21およびステップS22Aとそれぞれ対応するステップS25およびステップS26Aが行われる。これにより、ステップS24において識別済みの生体が新たに推定された3次元位置が得られ、新たに推定された3次元位置を示す位置データには、特定された生体IDが付与される。このようにして、識別済みの生体の追従が行われる。
Further, after it is determined in step S24 that the living body is identified, if it is determined that the living body ID includes the living body in the
そして、判定部412Aは、ステップS25およびS26Aにより得られた位置データを用いて、メモリ41に既に記憶されている識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第一判定時間以上、例えば5秒以上静止するか否かを判定する(S27)。
Then, the
ステップS27において、生体が識別領域の条件に一致している、または、第一判定時間以上静止していないと判定された場合(S27でNo)、ステップS25に戻る。例えば、これにより次に行われるステップS27は、前回のステップS27が行われた時から0.5秒後に行われてもよい。これにより、ステップS27でNoと判定される場合、定期的にステップS25〜S27が行われることになる。 When it is determined in step S27 that the living body matches the condition of the identification region or is not stationary for the first determination time or longer (No in S27), the process returns to step S25. For example, the step S27 to be performed next may be performed 0.5 seconds after the previous step S27 is performed. As a result, when No is determined in step S27, steps S25 to S27 are periodically performed.
なお、ステップS25およびステップS26を定期的に繰り返し行い、これにより得られた複数の位置データを用いて、ステップS27において、生体が5秒以上静止するか否かを判定してもよい。 In addition, you may repeat step S25 and step S26 regularly, and you may determine whether a living body stands still for 5 seconds or more in step S27 using the some positional data obtained by this.
そして、ステップS27において識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第二判定時間(5秒以上)静止したと判定された場合(S27でYes)、5秒以上静止しているときの、当該生体の3次元位置、当該生体の向き、当該生体の姿勢、静止中に取得された受信信号から得られた第一行列を紐付けることで教師データを生成し、生成した教師データを新たな識別領域である第二識別領域としてメモリ41に追加する(S28)。 Then, in step S27, when it is determined that the living body is stationary for the second determination time (5 seconds or more) under the condition that does not match the condition of the identification region (Yes in S27), when the living body is stationary for 5 seconds or more, Teacher data is generated by associating the three-dimensional position of the living body, the orientation of the living body, the posture of the living body, and the first matrix obtained from the received signal acquired while the teacher is stationary, and the generated teacher data is updated. A second identification area, which is an identification area, is added to the memory 41 (S28).
[効果等]
本実施の形態に係る推定装置10Aによれば、所定領域A1の周囲の例えば8カ所に設置した送受信機のそれぞれから送信波を送信して、受信信号を受信する。そして、推定装置10Aは、所定領域A1に侵入した生体の3次元位置、向き、および、姿勢を定期的に推定し、識別領域の条件に一致するか判定し続ける。その後、推定装置10Aは、推定された当該生体の位置、向き、および、姿勢が識別領域の条件を満たした場合に生体識別を行い、生体識別の結果、教師データ42Aに含まれる第二生体と一致するか否かを判定する。そして、推定装置10Aは、生体識別において第二生体と一致すると判定された第一生体の位置、向き、および、姿勢を推定することで、第一生体の追従を行い、教師データ42Aにおける識別領域の条件に一致しない条件で第一生体が静止した場合、当該静止位置、向き、および、姿勢をそれぞれ教師位置、教師向き、および、教師姿勢とし、また、このときに得られた受信信号から算出された第一行列を新たに記録する。これにより、新たな識別領域を追加することができ、第一生体を識別する領域を既に教師データ42に記録されている領域を増やすことができる。このため、測定対象の領域が比較的大きな空間であっても、測定対象の領域において第一生体を改めて識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
[Effects, etc.]
According to the
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の識別装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。 In addition, in each of the above-described embodiments, each component may be configured by dedicated hardware, or may be realized by executing a software program suitable for each component. Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory. Here, the software that realizes the identification device of each of the above-described embodiments is the following program.
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、M個(Mは2以上の自然数)の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上の自然数)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する推定方法を実行させる。 That is, the program is an estimation device including a memory, an antenna unit including M (M is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements and N (N is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements in a computer, and a memory. Which is a signal received by each of the N receiving antenna elements, the transmitting signal being transmitted to the area to be measured using the M transmitting antenna elements. The transmission signal transmitted from each of the transmission antenna elements receives a reception signal including a reflection signal reflected by the first living body, and the N reception antenna elements receive N reception antenna signals in a predetermined period. From each of the received signals, an M×N first matrix having, as a component, each complex transfer function indicating the propagation characteristic between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements. And a set of the position where the first living body is present with respect to the estimation device and the orientation of the first living body is calculated using the calculated first matrix in the order in which the N received signals are received. For each of the plurality of groups that are sequentially estimated in time series, and (i) the position of the first living body of the group is stored in advance in the memory as an identification region of the measurement target region. Existing in the first identification area, and (ii) whether or not the orientation of the first living body of the set is within a predetermined range based on the orientation stored in advance in the memory, If the estimated position of the first living body of the set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is within the predetermined range, the time of the received signal The first position is identified based on the waveform and the first teacher signal corresponding to the second living body, which is acquired in advance in the first identification area, and the estimated position of the first living body next to the identified first living body is estimated. The estimation method of adding a new identification area based on the information indicating the above as the identification area for identifying the identified first living body is executed.
また、このプログラムは、コンピュータに、M個(Mは3以上)の送信アンテナ素子およびN個(Nは3以上)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、RCS(Rader cross-section)値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記M個の送信アンテナ素子のうち少なくとも3個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記N個の受信アンテナ素子のうち少なくとも3個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する3次元位置であって、前記鉛直位置を含む3次元位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記3次元位置のそれぞれについて、当該3次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するRCS値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の3次元位置、および、逐次算出されたRCS値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の3次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の3次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する推定方法を実行させる。 In addition, this program is an estimation method by an estimation device including a memory and an antenna unit including M (M is 3 or more) transmitting antenna elements and N (N is 3 or more) receiving antenna elements in a computer. Then, the memory stores a vertical position, which is a position in the vertical direction in which the first living body is present with respect to the estimation device, and a temporal change of an RCS (Rader cross-section) value, and an operation of the first living body. Information indicating correspondence is stored, and at least three transmitting antenna elements of the M transmitting antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and the N receiving antenna elements are stored. Among them, at least three receiving antenna elements are arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction, respectively, and in the estimation method, the transmitting signals are transmitted using the M transmitting antenna elements in the region to be measured. , A reception signal which is a signal received by each of the N reception antenna elements, the transmission signal transmitted from each of the M transmission antenna elements including a reflection signal reflected by a first living body. From each of the N received signals received and received in each of the N receiving antenna elements in a predetermined period, each of the M transmitting antenna elements and each of the N receiving antenna elements. The M×N first matrix having each complex transfer function indicating the propagation characteristic between the components is calculated, and the calculated first matrix is used to determine whether the first living body exists for the estimation device. A three-dimensional position including a vertical position and a set of the orientation of the first living body are sequentially estimated in a time series in the order in which the N received signals are received, and a plurality of sequentially estimated multiple positions are obtained. For each of the three-dimensional positions, the RCS value for the first living body is sequentially calculated and sequentially estimated based on the three-dimensional position, the position of the transmitting antenna element, and the position of the receiving antenna element. Using the plurality of three-dimensional positions, the temporal change of the sequentially calculated RCS value, and the information indicating the correspondence stored in the memory, the first in each of the plurality of sets. Sequentially estimating the posture of the living body, in the estimated set, the three-dimensional position of the set is in the first identification region that is stored in advance in the memory as an identification region in the measurement target region, Further, the orientation of the first living body of the set is based on the first direction stored in advance in the memory. It is an orientation within a predetermined range, and it is determined whether or not the posture of the first living body in the set matches the first posture stored in advance in the memory, and the estimated first living body of the set. Is within the first identification area, the orientation of the first living body of the set is within the predetermined range, and the posture of the first living body in the set is the first posture. If it matches with, the first biological body is identified based on the temporal waveform of the received signal and the first teacher signal previously acquired in the first identification region and corresponding to the second biological body. An estimation method is performed in which a new identification region based on information indicating the next position of the completed first living body is added as the identification region for identifying the identified first living body.
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る推定装置10、10Aについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
Although the
本開示は、無線信号を利用して生体を識別する推定装置及び識別方法に利用でき、特に、生体に応じた制御を行う家電機器、生体の侵入を検知する監視装置などに搭載される推定装置及び識別方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used for an estimation device and an identification method for identifying a living body by using a wireless signal, and in particular, an estimation device mounted on a home appliance that performs control according to the living body, a monitoring device that detects intrusion of the living body, and the like. And can be used for identification methods.
10 推定装置
30A〜30H 送受信部
31A〜31H アンテナ素子
61A〜61H アンテナ素子
40 回路
41 メモリ
42 教師データ
50 生体
50a 被験者
410 第一行列算出部
411 推定部
412 判定部
413 生体識別部
414 追加部
10
Claims (8)
測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法。 An estimation method by an estimation device comprising an antenna unit including M (M is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements and N (N is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements, and a memory,
A transmission signal is transmitted to the area to be measured using the M transmission antenna elements,
Receiving a reception signal that is a signal received by each of the N reception antenna elements, the transmission signal transmitted from each of the M transmission antenna elements including a reflection signal reflected by a first living body Then
From each of the N received signals received in each of the N receive antenna elements in a predetermined period, between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements. Calculating an M×N first matrix having components of each complex transfer function indicating the propagation characteristic,
Using the calculated first matrix, the set of the position of the first living body and the orientation of the first living body with respect to the estimation device are sequentially arranged in a time series in the order in which the N received signals are received. Estimate,
For each of the plurality of groups that are sequentially estimated, (i) the position of the first living body of the group is within the first identification region that is stored in advance in the memory as an identification region in the measurement target region. And (ii) determining whether or not the orientation of the first living body of the set is within a predetermined range based on the orientation stored in advance in the memory,
If the estimated position of the first living body of the set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is within the predetermined range, the time of the received signal A waveform and previously acquired in the first identification area, the first living body is identified based on the first teacher signal corresponding to the second living body,
An estimation method for adding a new identification region based on the estimated information indicating the next position of the identified first living body as the identification region for identifying the identified first living body.
(i)前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、(ii)前記第一識別領域と異なる第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の位置、および、前記第一生体の向きとに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、(iii)生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として追加し、
前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別する
請求項1に記載の推定方法。 In the addition of the identification area,
(I) The position of the first living body after the identification is continuously tracked at a predetermined time interval based on the estimation result by the estimation, and (ii) a predetermined time in a second identification region different from the first identification region. When stationary, the second teacher in the second identification area is based on the received signal at the predetermined time, the position of the first living body estimated using the received signal, and the orientation of the first living body. Generating a signal, and (iii) adding the generated second teacher signal as a teacher signal for identifying the identified first living body in the second identification area,
In the identification of the first living body, the first living body in the first identification area is identified using the first teacher signal, and the first living body in the second identification area is identified using the second teacher signal. The estimation method according to claim 1.
請求項2に記載の推定方法。 Furthermore, based on the estimation result, when the first living body is estimated to be stationary in the first identification region or the second identification region for the predetermined time or more, the time waveform of the received signal, the The estimation method according to claim 2, wherein the first living body is identified based on the first teacher signal and the second teacher signal corresponding to the second living body, which are acquired in advance in one identification area or the second identification area. ..
前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、RCS(Rader cross-section)値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、
前記M個の送信アンテナ素子のうち少なくとも3個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、
前記N個の受信アンテナ素子のうち少なくとも3個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、
前記推定方法では、
測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する3次元位置であって、前記鉛直位置を含む3次元位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記3次元位置のそれぞれについて、当該3次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するRCS値を逐次算出し、
逐次推定された前記複数の3次元位置、および、逐次算出されたRCS値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、
推定された前記組において、当該組の3次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の3次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法。 An estimation method using an estimation device comprising an antenna unit comprising M (M is 3 or more) transmitting antenna elements and N (N is 3 or more) receiving antenna elements, and a memory,
The memory stores a vertical position, which is a position in the vertical direction in which the first living body exists with respect to the estimation device, and a temporal change in an RCS (Rader cross-section) value, and a correspondence relationship between the movement of the first living body. It stores the information shown,
At least three transmitting antenna elements of the M transmitting antenna elements are respectively arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction,
At least three receiving antenna elements of the N receiving antenna elements are respectively arranged at different positions in the vertical direction and the horizontal direction,
In the estimation method,
A transmission signal is transmitted to the area to be measured using the M transmission antenna elements,
Receiving a reception signal that is a signal received by each of the N reception antenna elements, the transmission signal transmitted from each of the M transmission antenna elements including a reflection signal reflected by a first living body Then
From each of the N received signals received in each of the N receive antenna elements in a predetermined period, between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements. Calculating an M×N first matrix having components of each complex transfer function indicating the propagation characteristic,
Using the calculated first matrix, the N number of sets of three-dimensional positions of the first living body with respect to the estimation device, which are the three-dimensional position including the vertical position and the orientation of the first living body. The received signals are sequentially estimated in the time series in which the received signals are received,
For each of the plurality of three-dimensional positions that are sequentially estimated, the RCS value for the first living body is sequentially calculated based on the three-dimensional position, the position of the transmitting antenna element, and the position of the receiving antenna element. Then
Using each of the plurality of three-dimensional positions sequentially estimated, the temporal change of the sequentially calculated RCS value, and the information indicating the correspondence stored in the memory, each of the plurality of sets. Sequentially estimating the posture of the first living body in
In the estimated set, the three-dimensional position of the set is within the first identification region prestored in the memory as the identification region in the region of the measurement target, and the first living body of the set. Is a direction within a predetermined range based on a first direction stored in advance in the memory, and the posture of the first living body in the set is a first posture stored in advance in the memory. Determine if they match,
The estimated three-dimensional position of the first living body of the set is within the first identification region, the orientation of the first living body of the pair is within the predetermined range, and the first in the pair When the posture of the living body matches the first posture, the first living body is based on the time waveform of the received signal and the first teacher signal corresponding to the second living body that is acquired in advance in the first identification region. Identify the
An estimation method for adding a new identification region based on the estimated information indicating the next position of the identified first living body as the identification region for identifying the identified first living body.
(i)前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、(ii)前記第一識別領域と異なる1以上の第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における前記受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の3次元位置、前記第一生体の向き、および、前記第一生体の姿勢とに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、(iii)生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として前記メモリに記憶し、
前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別する
請求項4に記載の推定方法。 In the addition of the identification area,
(I) The position of the first living body after the identification is continuously followed at a predetermined time interval based on the estimation result by the estimation, and (ii) one or more second identification regions different from the first identification region. In the case of standing still for a predetermined time or longer, the received signal at the predetermined time, the three-dimensional position of the first living body estimated using the received signal, the orientation of the first living body, and the posture of the first living body A second teacher signal in the second identification area, and (iii) the generated second teacher signal as a teacher signal for identifying the identified first living body in the second identification area. Stored in the memory,
In the identification of the first living body, the first living body in the first identification area is identified using the first teacher signal, and the first living body in the second identification area is identified using the second teacher signal. The estimation method according to claim 4.
請求項5に記載の推定方法。 Furthermore, based on the estimation result, when the first living body is stationary for the predetermined time or more in the first identification area or the second identification area, the time waveform of the received signal, the first identification area or The estimation method according to claim 5, wherein the first living body is identified based on the first teacher signal and the second teacher signal corresponding to the second living body acquired in advance in the second identification area.
M個(Mは2以上)の送信アンテナ素子およびN個(Nは2以上)の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、
測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信する送信部と、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信する受信部と、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出する第一行列算出部と、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する推定部と、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定する判定部と、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別する生体識別部と、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として前記メモリに記憶する記憶部と、を備える
推定装置。 An estimation device having a memory,
An antenna unit comprising M (M is 2 or more) transmitting antenna elements and N (N is 2 or more) receiving antenna elements;
A transmitter that transmits a transmission signal using the M transmission antenna elements in a region to be measured;
Receiving a reception signal that is a signal received by each of the N reception antenna elements, the transmission signal transmitted from each of the M transmission antenna elements including a reflection signal reflected by a first living body A receiver that
From each of the N received signals received in each of the N receive antenna elements in a predetermined period, between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements. A first matrix calculation unit that calculates an M×N first matrix having components of each complex transfer function indicating the propagation characteristic;
Using the calculated first matrix, the set of the position of the first living body and the orientation of the first living body with respect to the estimation device are sequentially arranged in a time series in the order in which the N received signals are received. An estimation unit for estimating,
For each of the plurality of groups sequentially estimated, (i) the position of the first living body of the group is within the first identification area that is stored in advance in the memory as an identification area among the areas to be measured. And (ii) a determination unit that determines whether or not the orientation of the first living body of the set is within a predetermined range based on the orientation stored in advance in the memory.
If the estimated position of the first living body of the set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is within the predetermined range, the time of the received signal A waveform and a biometric identification unit that is acquired in advance in the first identification region, and that identifies the first biological body based on a first teacher signal corresponding to the second biological body,
A storage unit that stores a new identification area based on the estimated next position of the identified first living body in the memory as the identification area for identifying the identified first living body. Estimator.
測定対象の領域に前記M個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたN個の前記受信信号のそれぞれから、前記M個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記N個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、M×Nの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記N個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、(i)当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、(ii)当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 To cause a computer to execute an estimation method by an estimation device including an antenna unit including M (M is a natural number of 2 or more) transmitting antenna elements and N (N is a natural number of 2 or more) receiving antenna elements. Of the program,
A transmission signal is transmitted to the area to be measured using the M transmission antenna elements,
Receiving a reception signal that is a signal received by each of the N reception antenna elements, the transmission signal transmitted from each of the M transmission antenna elements including a reflection signal reflected by a first living body Then
From each of the N received signals received in each of the N receive antenna elements in a predetermined period, between each of the M transmit antenna elements and each of the N receive antenna elements. Calculating an M×N first matrix having components of each complex transfer function indicating the propagation characteristic,
Using the calculated first matrix, the set of the position of the first living body and the orientation of the first living body with respect to the estimation device are sequentially arranged in a time series in the order in which the N received signals are received. Estimate,
For each of the plurality of groups that are sequentially estimated, (i) the position of the first living body of the group is within the first identification region that is stored in advance in the memory as an identification region in the measurement target region. And (ii) determining whether or not the orientation of the first living body of the set is within a predetermined range based on the orientation stored in advance in the memory,
If the estimated position of the first living body of the set is within the first identification region, and the orientation of the estimated first living body of the set is within the predetermined range, the time of the received signal A waveform and previously acquired in the first identification area, the first living body is identified based on the first teacher signal corresponding to the second living body,
A new identification region based on the estimated next position of the identified first living body is added as the identification region for identifying the identified first living body. program.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911225515.0A CN111381228A (en) | 2018-12-28 | 2019-12-04 | Estimation method and estimation device |
US16/708,724 US11515949B2 (en) | 2018-12-28 | 2019-12-10 | Estimation method and device to identify next position of a living body |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018247657 | 2018-12-28 | ||
JP2018247657 | 2018-12-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020109390A true JP2020109390A (en) | 2020-07-16 |
JP7429877B2 JP7429877B2 (en) | 2024-02-09 |
Family
ID=71570032
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019159506A Active JP7429877B2 (en) | 2018-12-28 | 2019-09-02 | Estimation method and device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7429877B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023276945A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Estimation device and estimation method |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7941205B2 (en) | 2001-07-05 | 2011-05-10 | Sigmed, Inc. | System and method for separating cardiac signals |
JP6599821B2 (en) | 2016-06-27 | 2019-10-30 | 日本電信電話株式会社 | Automatic teacher data creation apparatus, automatic teacher data creation method, and automatic teacher data creation program |
JP6887089B2 (en) | 2016-08-29 | 2021-06-16 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Identification device and identification method |
JP6868846B2 (en) | 2017-01-06 | 2021-05-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Sensors and methods |
JP7065447B2 (en) | 2017-03-27 | 2022-05-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Information processing methods, information processing devices, and programs |
-
2019
- 2019-09-02 JP JP2019159506A patent/JP7429877B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023276945A1 (en) * | 2021-06-29 | 2023-01-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Estimation device and estimation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7429877B2 (en) | 2024-02-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10912493B2 (en) | Sensor and method | |
JP6839807B2 (en) | Estimator and program | |
US10895631B2 (en) | Sensor and estimating method | |
JP6751923B2 (en) | program | |
JP6868846B2 (en) | Sensors and methods | |
US11226408B2 (en) | Sensor, estimating device, estimating method, and recording medium | |
CN110115823A (en) | Contactless method for sensing on treadmill and treadmill | |
EP3577586A1 (en) | Heart and lung monitoring with coherent signal dispersion | |
US10561358B2 (en) | Biometric device and biometric method | |
US11515949B2 (en) | Estimation method and device to identify next position of a living body | |
JP2020109390A (en) | Estimation method and estimation device | |
WO2018137977A1 (en) | A method and apparatus for measuring a physiological characteristic of a subject | |
JP2020109389A (en) | Estimation method, estimation device, and program | |
JP6887089B2 (en) | Identification device and identification method | |
US20240000333A1 (en) | Heart and lung monitoring with coherent signal dispersion | |
Wang et al. | Feasibility study of practical vital sign detection using millimeter-wave radios | |
CN111381227B (en) | Speculation method and speculation device | |
WO2023276945A1 (en) | Estimation device and estimation method | |
JP7174921B2 (en) | Sensor, estimation device, estimation method, and program | |
JP2020109387A (en) | Estimation method and estimation device | |
US20230371820A1 (en) | Contactless Seismocardiography | |
Huang | Contact-free breathing rate monitoring with smartphones: a sonar phase approach | |
WO2024109467A1 (en) | Device and method for pulse wave measurement, medium, and program product | |
CN118078222A (en) | Apparatus, method, medium and program product for pulse wave measurement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220705 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230822 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240109 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240117 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7429877 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |