JP6197451B2 - Information processing apparatus and information processing method - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理装置および情報処理方法に関する。 The present invention relates to an information processing apparatus and an information processing method.
従来、人の覚醒度を判定するために、被験者の生体情報として心拍間隔を取得し、心拍間隔のゆらぎ解析を行うことで、交感神経および副交感神経の活動度合いを計測する技術がある。心拍間隔は、1回の拍動で最も振幅の大きい波であるR波を用いて算出できる。なお、心拍間隔は、例えば、心拍の隣接する2つのR波の時間間隔で表すことができ、RRI(R−R Interval)と表現される。脈波の場合は、心拍間隔をAAI(Amplitude−Amplitude Interval)として表す。以下、RRIもAAIも心拍間隔という意味では同じ意味で用いる。 2. Description of the Related Art Conventionally, in order to determine a person's arousal level, there is a technique for measuring the sympathetic nerve and parasympathetic nerve activity levels by acquiring a heartbeat interval as biological information of a subject and performing a fluctuation analysis of the heartbeat interval. The heartbeat interval can be calculated using an R wave that is a wave having the largest amplitude in one pulsation. The heartbeat interval can be represented by, for example, the time interval between two adjacent R waves of the heartbeat, and is expressed as RRI (R−R Interval). In the case of a pulse wave, the heartbeat interval is expressed as AAI (Amplitude-Amplitude Interval). Hereinafter, RRI and AAI are used interchangeably in terms of heartbeat intervals.
この技術は、例えば、心拍検知装置として、車両の運転者に対して用いることが提案されている。心拍検知装置は、RRIを算出するために運転者の心拍を取得しようとすると、車両の振動等の影響で心電にノイズとして生じ、ノイズの入った信号として取得してしまうことになる。心拍検知装置は、算出したRRIが異常値であれば、RRIの算出に用いたR波はノイズであるとして再度心拍からR波を算出する。心拍検知装置は、再算出したR波に基づいてRRIの再算出を行い、RRIのゆらぎ解析を行うことで覚醒度を判定する。なお、RRIの異常値は、例えば、基準値から所定パーセントの範囲、または、心拍数の上限値および下限値に対応する値の範囲を超えたものとすることができる。 For example, this technique has been proposed to be used for a driver of a vehicle as a heartbeat detection device. When the heartbeat detection device tries to acquire the driver's heartbeat to calculate the RRI, it is generated as noise in the electrocardiogram due to the influence of the vibration of the vehicle and is acquired as a signal containing noise. If the calculated RRI is an abnormal value, the heartbeat detecting device calculates the R wave from the heartbeat again, assuming that the R wave used for calculating the RRI is noise. The heartbeat detection device performs recalculation of RRI based on the recalculated R wave, and determines the arousal level by performing fluctuation analysis of RRI. The abnormal value of RRI can be, for example, beyond a predetermined percentage range from the reference value, or a range of values corresponding to the upper limit value and the lower limit value of the heart rate.
しかしながら、覚醒努力による細かな体動、または、自律神経活動の急激な変動によって、通常とは異なるRRIの変動が発生する。この様な場合には、これらのノイズを含んだ状態で覚醒度を判定するので、覚醒度推定が誤報となる確率が増大する。 However, fine body movements caused by arousal efforts or sudden fluctuations in autonomic nerve activity cause unusual RRI fluctuations. In such a case, since the arousal level is determined in a state including these noises, the probability that the arousal level estimation is misreported increases.
一つの側面では、精度良く覚醒度を推定できる情報処理装置および情報処理方法を提供することにある。 One aspect of the present invention is to provide an information processing apparatus and an information processing method capable of accurately estimating the arousal level.
一つの実施態様では、情報処理装置は、解析部と監視部と推定部とを有する。当該情報処理装置の解析部は、自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析する。当該情報処理装置の監視部は、フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定範囲であるか否かを監視する。当該情報処理装置の推定部は、前記解析部の解析結果および前記監視部の解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する。 In one embodiment, the information processing apparatus includes an analysis unit, a monitoring unit, and an estimation unit. The analysis unit of the information processing apparatus analyzes heartbeat interval information in the frequency domain using an autoregressive model. The monitoring unit of the information processing apparatus analyzes the heartbeat interval information in the frequency domain using Fourier transform, and monitors whether the peak value of the analysis result of the analysis is within a predetermined range. The estimation unit of the information processing apparatus estimates the arousal level of the subject based on the analysis result of the analysis unit and the analysis result of the monitoring unit.
精度良く覚醒度を推定できる。 The arousal level can be estimated with high accuracy.
以下、図面に基づいて、本願の開示する情報処理装置および情報処理方法の実施例を詳細に説明する。なお、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下の実施例は、矛盾しない範囲で適宜組みあわせてもよい。 Hereinafter, embodiments of an information processing apparatus and an information processing method disclosed in the present application will be described in detail based on the drawings. The disclosed technology is not limited by the present embodiment. Further, the following embodiments may be appropriately combined within a consistent range.
図1は、実施例の端末装置の構成の一例を示すブロック図である。図1に示す端末装置100は、検出部110と、算出部120と、解析部130と、監視部140と、スケール記憶部150と、推定部160と、調整部170とを有する。なお、端末装置100は、例えば、スマートフォン、携帯電話機、PHS(Personal Handy phone System)、PDA(Personal Digital Assistant、または、Personal Data Assistance)等を用いることができる。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the terminal device according to the embodiment. The terminal device 100 illustrated in FIG. 1 includes a
検出部110は、被験者の心拍信号を検出する。例えば、検出部110は、被験者に接触する電極に対して電圧を印加し、被験者の心拍信号を各電極の電位差から取得する。なお、検出部110によって用いられる電極は、例えば、胸ベルトタイプのものや腕時計型の小型機器に埋め込まれた電極(両手が必要になる)に対応する。脈波取得であれば、光学式となり、腕時計タイプやリストバンドタイプ(反射型)、イヤクリップ型(反射型、透過型)等がある。
The
図2は、検出部により検出される心拍信号の一例を示す図である。図2の横軸は時間の経過を示し、縦軸は心電の強さを示す。図2に示すように、健常者の心電信号は、一般的に4つの波形を有し、時系列順にP波、QRS波、T波、U波と呼ばれる。特に、QRS波は、鋭角なピークとして検出され、ピーク開始点であるQ波、ピーク頂点であるR波、ピーク終了点であるS波を含む。P波からU波までの各波形一回分は、心拍一回分に対応する。R波から次のR波までの間隔として算出されるRRI2aは、心拍の時間間隔を示す心拍間隔に対応する。検出部110は、検出した心拍信号のデータを心拍信号データとして算出部120に出力する。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a heartbeat signal detected by the detection unit. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the electrocardiogram strength. As shown in FIG. 2, the electrocardiogram signal of a healthy person generally has four waveforms and is called a P wave, QRS wave, T wave, and U wave in time series order. In particular, the QRS wave is detected as an acute peak, and includes a Q wave that is a peak start point, an R wave that is a peak apex, and an S wave that is a peak end point. Each waveform from P wave to U wave corresponds to one heart beat. RRI2a calculated as an interval from the R wave to the next R wave corresponds to a heartbeat interval indicating a time interval of heartbeats. The
また、検出部110は、例えば、被験者の耳たぶ等の血流を光で計測し、脈波を取得するようにしてもよい。図3は、正常な脈波の一例を示す説明図である。検出部110は、脈波を検出する場合は、振幅のピークから次の振幅のピークまでの間隔をAAIとして算出する。算出されたAAIは、RRIと同様に心拍信号として用いることができ、以下の説明ではRRIを用いるがAAIを用いてもよい。図4は、異常な脈波の一例を示す説明図である。ここで、検出部110は、図4に示すように、脈波の波形が歪んでAAIが正しく算出できない場合には、時間的に前後のAAIから補完してAAIを算出する。
Moreover, the
算出部120は、被験者の心拍信号から心拍間隔(RRI)および心拍間隔の変動値(差分)を算出する。そして、算出部120は、算出したRRIおよび心拍間隔の変動値を心拍間隔情報として解析部130と監視部140とに出力する。以下では、算出部120の処理を詳細に説明する。
The calculation unit 120 calculates the heartbeat interval (RRI) and the fluctuation value (difference) of the heartbeat interval from the heartbeat signal of the subject. Then, the calculation unit 120 outputs the calculated RRI and fluctuation value of the heartbeat interval to the
例えば、算出部120は、検出部110により入力された心拍信号データから心拍間隔を算出する。図5は、心拍間隔を算出する処理を説明する説明図である。図5の横軸は時間の経過を示し、縦軸は心電の強さを示す。図5に示すように、算出部120は、心拍信号の振幅が閾値以上となる振幅ピークをR波として検出する。そして、算出部120は、R波を検出するごとに、検出した各R波の出現時間から心拍間隔3aを算出する。なお、振幅ピークの検出方法は、上述の方法に限定されるものではない。例えば、算出部120は、心拍信号の微分係数が正から負に変わるゼロクロス点を用いる方法や、パターンマッチングを行って振幅ピークを検出する方法などを用いても良い。
For example, the calculation unit 120 calculates a heartbeat interval from the heartbeat signal data input by the
例えば、算出部120は、算出した心拍間隔の時間経過による変動を示す心拍間隔データを生成する。図6は、心拍間隔データの一例を示す図である。図6の横軸は時間の経過を示し、縦軸は心拍間隔を示す。図6に示すように、例えば、算出部120は、算出した心拍間隔とR波の検出時間とを対応づけて心拍間隔データを生成する。また、算出部120は、監視部140から心拍間隔(RRI)の補完を行うように指示を受けた場合には心拍間隔の補完を行う。 For example, the calculation unit 120 generates heartbeat interval data indicating fluctuations of the calculated heartbeat interval over time. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of heartbeat interval data. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the passage of time, and the vertical axis indicates the heartbeat interval. As illustrated in FIG. 6, for example, the calculation unit 120 associates the calculated heartbeat interval with the R-wave detection time to generate heartbeat interval data. In addition, when receiving an instruction from the monitoring unit 140 to complement the heart rate interval (RRI), the calculation unit 120 complements the heart rate interval.
例えば、算出部120は、生成した心拍間隔データから心拍間隔の変動値を算出する。なお、算出部120が算出する心拍間隔の変動値は、例えば、RSA(Respiratory Sinus Arrhythmia:呼吸性洞性不整脈)値に対応する。 For example, the calculation unit 120 calculates a fluctuation value of the heartbeat interval from the generated heartbeat interval data. Note that the fluctuation value of the heartbeat interval calculated by the calculation unit 120 corresponds to, for example, an RSA (Respiratory Sinus Arrhythmia) value.
図7、8を用いて、呼吸性洞性不整脈(RSA)について説明する。図7は、呼吸性洞性不整脈について説明する説明図である。図7の横軸は時間の経過を示し、縦軸は心電の強さを示す。RSAは、吸気時に頻拍となり、呼気時に徐拍となる生理的な不整脈である。つまり、RSAは、図7に示すように、吸気時5aには心拍間隔が短縮して心拍間隔5bとなり、呼気時5cには心拍間隔が延長して心拍間隔5dとなる心拍間隔の変動として検出される。心拍間隔5dと心拍間隔5bとの差分はRSA値を示し、RSAの程度を定量的に評価する指標となる。
Respiratory sinus arrhythmia (RSA) will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining respiratory sinus arrhythmia. The horizontal axis of FIG. 7 shows the passage of time, and the vertical axis shows the strength of the electrocardiogram. RSA is a physiological arrhythmia that has tachycardia during inspiration and a bradycardia during expiration. That is, as shown in FIG. 7, the RSA is detected as a change in the heartbeat interval that shortens the heartbeat interval at the time of
RSA値は、覚醒時と非覚醒時とで変化することが知られている。RSA値は、被験者の状態が覚醒状態から非覚醒状態に変化すると大きくなる。RSA値が変化するのは、非特許文献(生体リズムの加齢変化、早野順一郎、95CLINICIAN、94No.429)などに開示されているように、種々の生理的メカニズムによる制御を受けるからである。図8は、呼吸性洞性不整脈の生理的メカニズムを説明する説明図である。図8に示すように、RSA9aは、心臓迷走神経活動9bの活動レベルに応じて現れる。心臓迷走神経活動9bの活動レベルは、呼吸中枢からの干渉9cと、圧受容体および化学受容体反射による興奮性刺激9dと、中枢性迷走神経興奮性刺激9eとの3種類の制御を受ける。このうち、呼吸中枢からの干渉9cは、吸気時の抑制性刺激と呼気時の興奮性刺激とを含む。覚醒時には、RSA9aは、圧受容体及び化学受容体反射による興奮性刺激9dおよび中枢性迷走神経興奮性刺激9eによる制御を受けにくく、呼吸中枢からの干渉9cの制御のみを強く受ける。
It is known that the RSA value changes between awake and non-wake. The RSA value increases when the state of the subject changes from the awake state to the non-awake state. The RSA value changes because it is controlled by various physiological mechanisms as disclosed in non-patent literature (aging change of biological rhythm, Junichiro Hayano, 95 CLINICIAN, 94 No. 429). FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating the physiological mechanism of respiratory sinus arrhythmia. As shown in FIG. 8, RSA 9a appears according to the activity level of cardiac
図1の説明に戻って、解析部130は、算出部120から入力された心拍間隔情報に対して周波数解析を行うことで、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。解析部130は、例えば、自己回帰(AR:Auto Regressive)モデルを用いてスペクトル密度を算出する。ARモデルは、非特許文献(佐藤俊輔、吉川昭、木竜徹、“生体信号処理の基礎”、コロナ社)などに開示されているように、ある時点の状態を過去の時系列データの線形和で表すモデルである。ARモデルは、フーリエ変換と比較して少ないデータ数でも明瞭な極大点が得られるという特徴がある。
Returning to the description of FIG. 1, the
時系列x(s)のp次のARモデルは、過去の値に対する重みであるAR係数a(m)及び誤差項e(s)を用いて、
そして、pを同定次数、fsをサンプリング周波数、εpを同定誤差とし、
解析部130は、スペクトル密度を算出するごとに、周波数ごとのスペクトル密度を示すスペクトル密度データを生成する。図9は、スペクトル密度データの一例を示す説明図である。図9の横軸は周波数を示し、縦軸はスペクトル密度を示す。例えば、0.05〜0.15Hz近辺の領域に現れるスペクトル密度の成分は、交感神経の活動状態を反映するLow Frequency(LF)成分である。また、例えば、0.15〜0.4Hz近辺の領域に現れるスペクトル密度の成分は、副交感神経の活動状態を反映するHigh Frequency(HF)成分である。LF領域を代表する成分としては、血圧性変動に関係することが知られているMWSA(Mayer Wave Sinus Arrhythmia)がある。また、HF領域を代表する成分としては、呼吸性洞性不整脈(RSA)がある。
Each time the
解析部130は、スペクトル密度データのスペクトル密度が極大となる極大点を取得する。例えば、解析部130は、
解析部130は、取得した極大点51、52のうち、HF成分に含まれる極大点を1つ選択する。図9に示すように、HF成分に極大点52が1つ含まれる場合には、解析部130は、該当極大点52を選択する。また、HF成分に極大点が複数含まれる場合には、解析部130は、最も周波数が低い極大点を選択する。これは、HF成分に含まれる極大点のうち低周波側の極大点を選択することで、被験者の眠気をより正確に判定できるからである。なお、HF成分に極大点が含まれない場合には、解析部130は、0.4Hzより高周波側の領域から最も周波数が低い極大点を1つ選択する。
The
解析部130は、取得した極大点における極大周波数及び極大スペクトル密度を算出する。図10は、極大周波数を時系列で表した説明図である。図10の横軸は時間の経過を示し、縦軸は周波数を示す。図11は、極大スペクトル密度を時系列で表した説明図である。図11の横軸は時間の経過を示し、縦軸はスペクトル密度を示す。解析部130が10秒間隔でスペクトル密度データを算出する場合には、図10および図11に示す時系列方向の点の間隔は10秒間隔である。図10および図11に示すように、解析部130は、一定時間ごとに極大周波数および極大スペクトル密度を算出する。解析部130は、算出された極大周波数および極大スペクトル密度を、推定部160と調整部170とに出力する。また、解析部130は、ARモデルの予測誤差を監視部140に出力する。
The
図1の説明に戻って、監視部140は、算出部120から入力された心拍間隔情報に対して周波数解析を行うことで、周波数ごとのスペクトル密度を算出する。監視部140は、例えば、FFT(高速フーリエ変換:Fast Fourier Transform)を用いてスペクトル密度を算出する。 Returning to the description of FIG. 1, the monitoring unit 140 calculates a spectral density for each frequency by performing frequency analysis on the heartbeat interval information input from the calculation unit 120. The monitoring unit 140 calculates the spectral density using, for example, FFT (Fast Fourier Transform).
監視部140は、スペクトル密度を算出するごとに、周波数ごとのスペクトル密度を示すスペクトル密度データを生成する。図12は、FFTでRSA領域にピークがある場合の一例を示す説明図である。図12の横軸は周波数を示し、縦軸はスペクトル密度を示す。監視部140は、スペクトル密度データのスペクトル密度が極大となる極大点を取得する。図12に示す例では、監視部140は、HF成分に含まれる極大点53を取得する。監視部140は、取得した極大点53における極大周波数及び極大スペクトル密度を算出する。監視部140は、一定時間ごとに極大周波数および極大スペクトル密度を算出する。監視部140は、算出された極大周波数および極大スペクトル密度を、推定部160と調整部170とに出力する。
The monitoring unit 140 generates spectral density data indicating the spectral density for each frequency every time the spectral density is calculated. FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example in the case where there is a peak in the RSA region by FFT. In FIG. 12, the horizontal axis indicates the frequency, and the vertical axis indicates the spectral density. The monitoring unit 140 acquires a local maximum point where the spectral density of the spectral density data is a local maximum. In the example illustrated in FIG. 12, the monitoring unit 140 acquires the
監視部140は、解析結果のピーク値である極大周波数が所定範囲、つまり、所定の周波数範囲の下限値であるか否かを監視する。監視部140は、所定の周波数範囲として、例えば、HF領域(0.15Hz〜0.40Hz)とすることができる。つまり、所定の周波数範囲の下限値は、0.15Hzとなる。 The monitoring unit 140 monitors whether or not the maximum frequency that is the peak value of the analysis result is a predetermined range, that is, a lower limit value of the predetermined frequency range. The monitoring unit 140 can set the HF region (0.15 Hz to 0.40 Hz) as the predetermined frequency range, for example. That is, the lower limit value of the predetermined frequency range is 0.15 Hz.
ここで、極大周波数が所定の周波数範囲の下限値である場合について説明する。図13は、FFTでRSA領域にピークがない場合の一例を示す説明図である。図13の例では、スペクトル密度データのHF領域において、目立ったピークがなく、HF領域の下限値である0.15Hzがピーク54となっている。監視部140は、スペクトル密度データがHF領域の下限値に、所定の時間継続して張り付いているか否かを監視する。周波数スペクトルは、1/f揺らぎ特性を持っており、FFTにおいてスペクトル密度データのピークが周波数範囲の下限値となるということは、ARモデルにおいて擬似ピークがあることを示す。
Here, a case where the maximum frequency is the lower limit value of the predetermined frequency range will be described. FIG. 13 is an explanatory diagram showing an example when there is no peak in the RSA region by FFT. In the example of FIG. 13, there is no conspicuous peak in the HF region of the spectral density data, and the
擬似ピークの判定について、図9、12、13を用いて説明する。図9に示すスペクトル密度データは、解析部130が、ある心拍間隔情報についてARモデルを用いて解析を行ったものとする。ここで、同じ心拍間隔情報について、監視部140がFFTを用いて解析を行う。監視部140は、図12に示すように、解析結果について周波数範囲の下限値以外に極大点(ピーク)53が存在する場合は、図9の極大点(ピーク)52は所望の心拍間隔(RRI)に基づくものであり、解析部130の解析結果は有効であると判定する。
The determination of the pseudo peak will be described with reference to FIGS. It is assumed that the spectral density data shown in FIG. 9 is analyzed by the
監視部140は、図13に示すように、解析結果について周波数範囲の下限値に極大点(ピーク)54が存在する場合は、図9の極大点(ピーク)52はノイズに基づく擬似ピークであると判定する。監視部140は、所定時間内における擬似ピークの率、つまりピークが周波数範囲の下限値である率を算出する。監視部140は、算出した下限値である率が所定の率、例えば、10秒間のうち50%を超えると、解析部130の解析結果は無効であると判定する。監視部140は、解析部130の解析結果が無効である場合には、無効情報を推定部160に出力する。
As shown in FIG. 13, when the monitoring unit 140 has a maximum point (peak) 54 in the lower limit value of the frequency range in the analysis result, the maximum point (peak) 52 in FIG. 9 is a pseudo peak based on noise. Is determined. The monitoring unit 140 calculates a pseudo peak rate within a predetermined time, that is, a rate at which the peak is the lower limit value of the frequency range. The monitoring unit 140 determines that the analysis result of the
また、監視部140は、心拍間隔情報の各間隔のずれ率、および、ARモデルの予測誤差が所定の閾値を超えるか監視する。監視部140は、算出部120から心拍間隔情報が入力され、解析部130からARモデルの予測誤差が入力される。監視部140は、心拍間隔情報の各間隔のずれ率を算出する。監視部140は、ずれ率を算出するために、心拍間隔の差分を算出する。当該差分は、例えば、ある心拍間隔(RRI)が950msであり、他のRRIが1000msであったとすると、50msとなる。監視部140は、差分からずれ率を算出すると、50/950=0.053=5.3%となる。ここで、ずれ率の算出タイミングは、例えば、10秒間とすることができ、ずれ率の算出タイミング間のRRIを平均して、新たに入力されたRRIの当該平均値に対するずれ率を算出してもよい。監視部140は、ずれ率が予め設定された所定の閾値、例えば、±20%を超えるかを監視する。監視部140は、ずれ率が所定の閾値を超えた場合には、無効情報を推定部160に出力する。また、監視部140は、隣り合う心拍間隔(RRI)が所定の閾値を超えた場合、つまり、隣り合う心拍間隔のずれ率が所定の閾値を超えた場合、算出部120に対してRRIの補完を指示する。
In addition, the monitoring unit 140 monitors whether the deviation rate of each interval of the heartbeat interval information and the AR model prediction error exceed a predetermined threshold. The monitoring unit 140 receives heartbeat interval information from the calculation unit 120, and receives an AR model prediction error from the
監視部140は、ARモデルの予測誤差を所定の期間で蓄積する。ARモデルの予測誤差は、式(1)のe(s)項であり、ARモデルがあわない場合は、このe(s)項が急激に変化するので、この項を見ることによってノイズを判定できる。監視部140は、所定期間、例えば、10秒間、予測誤差を蓄積し、蓄積した予測誤差が所定の閾値を超えるか監視する。監視部140は、蓄積した予測誤差が所定の閾値を超えた場合には、無効情報を推定部160に出力する。なお、ずれ率およびARモデルの予測誤差における所定の閾値および算出タイミングは、調整部170から入力される調整情報に基づいて調整できる。例えば、ずれ率の所定の閾値は±20%から±15%に下げる、算出タイミングは10秒間隔から5秒間隔に短くするように調整できる。
The monitoring unit 140 accumulates the AR model prediction error in a predetermined period. The prediction error of the AR model is the e (s) term in the equation (1). If the AR model does not exist, the e (s) term changes abruptly. it can. The monitoring unit 140 accumulates the prediction error for a predetermined period, for example, 10 seconds, and monitors whether the accumulated prediction error exceeds a predetermined threshold. The monitoring unit 140 outputs invalid information to the
図1の説明に戻って、スケール記憶部150は、推定部160で覚醒度を推定するためのスケールを記憶する。スケールは、予め覚醒時および非覚醒時における極大周波数および極大スペクトル密度を用いて、周波数およびスペクトル密度が変化しうる範囲を、覚醒度の指標として生成する。
Returning to the description of FIG. 1, the
図14は、スケールの一例を示す説明図である。図14の横軸は周波数を示し、縦軸はスペクトル密度を示す。図14に示す例では、スケール16aは、眠気方向16bに示すように、右上ほど眠気がなく、左下ほど眠気が強くなるように設定される。この場合、スケール16aは、右上から左下へと5つの領域に分割され、5つの領域それぞれに5段階の眠気レベルが割り当てられる。つまり、スケール16aにより判定される眠気レベルは、レベル1からレベル5の順に眠気が強くなり、覚醒度が低くなる。スケール記憶部150は、図14に示すように、正規化されたスケール16aを記憶する。スケール記憶部150に記憶されるスケールのデータは、例えば、スケール内の各領域の境界を示す式と眠気レベル値とを含むデータである。なお、図14では、正規化されたスケール16aの各領域の幅が等間隔である場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、正規化されたスケール16aの各領域の幅は、眠気レベルが高くなるほど狭くなるように調整されてもよい。また、スケールのデータは、上述の構成に限定されるものではなく、例えば、覚醒時データの周波数及びスペクトル密度と、非覚醒時データの周波数及びスペクトル密度とで構成されてもよい。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of a scale. The horizontal axis in FIG. 14 indicates the frequency, and the vertical axis indicates the spectral density. In the example shown in FIG. 14, the
図1の説明に戻って、推定部160は、被験者の覚醒度を推定する。推定部160は、解析部130および監視部140から、それぞれ極大周波数および極大スペクトル密度が入力される。また、推定部160は、監視部140から無効情報が入力される。推定部160は、監視部140から無効情報が入力されると、無効情報が周波数領域の処理に基づくものであるか否かを判定する。推定部160は、無効情報が周波数領域の処理に基づくものである場合は、調整部170に対して設定値の調整を行うように設定情報を出力する。ここで、設定値は、ずれ率、ずれ率の算出タイミング、および、ARモデルの予測誤差の設定値である。
Returning to the description of FIG. 1, the
推定部160は、解析部130から入力された極大周波数および極大スペクトル密度と、スケール記憶部150に記憶された覚醒度の指標とを比較することで、被験者の覚醒度を推定する。例えば、推定部160は、被験者による識別情報の入力を受け付けて、識別情報に対応するスケールをスケール記憶部150から読み出す。推定部160は、解析部130により算出された極大点と読み出したスケールとを比較することで、被験者の覚醒度を推定する。具体的には、例えば、推定部160は、スケールの各領域を表す式に極大点の極大周波数及び極大スペクトル密度を代入することで、算出された極大点が含まれる領域を判定する。推定部160は、極大点が含まれると判定された領域に応じて、被験者の眠気レベルを推定する。そして、推定部160は、推定結果を出力する。推定部160は、例えば、図示しないモニタやスピーカを用いて、推定結果として被験者の覚醒度が低下した旨の情報を、被験者や被験者の周囲の者などに報知する。なお、識別情報の受け付け方法は、上述の方法に限定されるものではない。例えば、推定部160は、現在の被験者を撮影したカメラ画像から識別情報を取得する方法や、心拍信号のうち個人に特徴的な領域を用いて判定する方法などを利用しても良い。
The
調整部170は、解析部130および監視部140から極大周波数および極大スペクトル密度が入力される。調整部170は、推定部160から設定情報が入力されると、入力された極大周波数および極大スペクトル密度に基づいて、心拍間隔のずれ率およびARモデルの予測誤差の所定の閾値を調整する調整情報を生成する。調整部170は、例えば、心拍間隔のずれ率について、所定の閾値を±20%から±15%に下げる調整情報を生成し、ずれ率の算出タイミングについて、10秒間隔から5秒間隔に短くする調整情報を生成する。また、調整部170は、例えば、ARモデルの予測誤差について、所定の閾値を5×10−7から4×10−7に下げる調整情報を生成する。調整部170は、生成した調整情報を監視部140に出力する。
The adjustment unit 170 receives the maximum frequency and the maximum spectral density from the
次に、実施例の端末装置100の動作について説明する。 Next, the operation of the terminal device 100 according to the embodiment will be described.
図15は、端末装置の覚醒度推定処理の一例を示すフローチャートである。端末装置100は、まず初期設定として、監視部140に対して、心拍間隔情報の各間隔のずれ率、算出タイミング、および、ARモデルの予測誤差について、所定の閾値を設定する(ステップS1)。所定の閾値は、例えば、ずれ率は±20%、算出タイミングは10秒間隔、ARモデルの予測誤差は5×10−7と設定する。 FIG. 15 is a flowchart illustrating an example of the arousal level estimation process of the terminal device. First, the terminal device 100 sets predetermined thresholds for the interval deviation rate of heart rate interval information, the calculation timing, and the prediction error of the AR model as an initial setting (step S1). For example, the predetermined threshold is set such that the deviation rate is ± 20%, the calculation timing is 10 seconds, and the AR model prediction error is 5 × 10 −7 .
端末装置100は、初期設定が完了すると、心拍データの取得を開始する(ステップS2)。検出部110は、取得した心拍信号データを算出部120に出力する。算出部120は、被験者の心拍信号から心拍間隔(RRI)および心拍間隔の変動値を算出する(ステップS3)。算出部120は、RRIおよび算出した心拍間隔の変動値を心拍間隔情報として解析部130と監視部140とに出力する。
When the initial setting is completed, the terminal device 100 starts acquiring heart rate data (step S2). The
監視部140は、入力された心拍間隔情報に基づいて、時間領域処理を実行する(ステップS4)。図16は、時間領域処理の一例を示すフローチャートである。監視部140は、心拍間隔情報のRRIに基づいて、隣り合う心拍間隔(RRI)の差分を算出する(ステップS41)。なお、監視部140は、RRIの差分として、心拍間隔情報の心拍間隔の変動値を用いてもよい。監視部140は、所定期間内、つまり算出タイミング間において、隣り合う心拍間隔の差分からずれ率を算出する(ステップS42)。すなわち、監視部140は、ある心拍間隔とその1つ前の心拍間隔との差分に基づいてずれ率を算出し、新たに心拍間隔が入力されると、新たな心拍間隔とある心拍間隔との差分に基づいてずれ率を算出する。このため、監視部140は、心拍間隔ごとにずれ率を算出することになる。 The monitoring unit 140 performs time domain processing based on the input heartbeat interval information (step S4). FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of time domain processing. The monitoring unit 140 calculates a difference between adjacent heartbeat intervals (RRI) based on the RRI of the heartbeat interval information (step S41). The monitoring unit 140 may use a heartbeat interval variation value of the heartbeat interval information as the RRI difference. The monitoring unit 140 calculates a deviation rate from the difference between adjacent heartbeat intervals within a predetermined period, that is, between calculation timings (step S42). That is, the monitoring unit 140 calculates a deviation rate based on a difference between a certain heartbeat interval and the previous heartbeat interval, and when a new heartbeat interval is input, a new heartbeat interval and a certain heartbeat interval are calculated. A deviation rate is calculated based on the difference. For this reason, the monitoring unit 140 calculates a deviation rate for each heartbeat interval.
図17は、AAIドロップレートの一例を示す説明図である。図17は、心拍間隔としてAAIを用いた場合の、ずれ率(ドロップレート)の時間の経過による変化を表したグラフである。図17の例では、ずれ率は650秒まではほぼ0%であり、650秒から900秒までは数%となっている。また、所定の閾値55は、20%に設定されており、ずれ率は所定の閾値55以下となっている。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing an example of the AAI drop rate. FIG. 17 is a graph showing a change of a deviation rate (drop rate) with time when AAI is used as a heartbeat interval. In the example of FIG. 17, the deviation rate is almost 0% until 650 seconds, and is several percent from 650 seconds to 900 seconds. Further, the
図16の説明に戻って、監視部140は、ずれ率が規定値内、つまり所定の閾値内であるか否かを判定する(ステップS43)。監視部140は、ずれ率が規定値内であれば(ステップS43:肯定)、時間領域処理を終了し、元の処理に戻る。監視部140は、ずれ率が規定値内でなければ(ステップS43:否定)、アウトオブサービス、つまり無効情報を推定部160に出力し、元の処理に戻る(ステップS44)。
Returning to the description of FIG. 16, the monitoring unit 140 determines whether or not the deviation rate is within a specified value, that is, within a predetermined threshold (step S43). If the deviation rate is within the specified value (step S43: Yes), the monitoring unit 140 ends the time domain process and returns to the original process. If the deviation rate is not within the specified value (No at Step S43), the monitoring unit 140 outputs out-of-service, that is, invalid information to the
図15の説明に戻って、監視部140は、入力された心拍間隔情報に基づいて、第1の周波数領域処理を実行する(ステップS5)。図18は、第1の周波数領域処理の一例を示すフローチャートである。監視部140は、FFTを用いて心拍間隔情報を解析し、スペクトル密度を算出する(ステップS51)。監視部140は、スペクトル密度を算出するごとに、周波数ごとのスペクトル密度を示すスペクトル密度データを生成する。 Returning to the description of FIG. 15, the monitoring unit 140 executes the first frequency domain process based on the input heartbeat interval information (step S5). FIG. 18 is a flowchart illustrating an example of the first frequency domain process. The monitoring unit 140 analyzes the heartbeat interval information using FFT and calculates the spectral density (step S51). The monitoring unit 140 generates spectral density data indicating the spectral density for each frequency every time the spectral density is calculated.
監視部140は、所定時間内におけるスペクトル密度(PSD)の擬似ピークの率、つまりスペクトル密度のピークが、周波数範囲の下限値である率を算出する(ステップS52)。図19は、FFTによる最大PSDを持つ周波数の一例を示す説明図である。図19は、FFTによってスペクトル密度のピークを持つ周波数の時間の経過による変化を表したグラフである。図19の例では、ピークの周波数は概ね0.3Hz程度で推移しているが、300秒および500秒付近で約0.18Hzとなっている。スペクトル密度のピークは、当該約0.18Hzとなっている時間について、例えば、周波数範囲の下限値56が0.18Hzであったとすると、周波数範囲の下限値56に張り付いていることになる。監視部140は、例えば、スペクトル密度のピークが0.18Hzにある時間が1秒、所定時間を10秒とすると、所定時間内におけるスペクトル密度のピークが周波数範囲の下限値である率は10%と算出する。
The monitoring unit 140 calculates the rate of the pseudo peak of the spectral density (PSD) within the predetermined time, that is, the rate at which the peak of the spectral density is the lower limit value of the frequency range (step S52). FIG. 19 is an explanatory diagram showing an example of a frequency having the maximum PSD by FFT. FIG. 19 is a graph showing changes over time of frequencies having spectral density peaks by FFT. In the example of FIG. 19, the peak frequency is approximately 0.3 Hz, but is approximately 0.18 Hz around 300 seconds and 500 seconds. For the time when the spectral density peak is about 0.18 Hz, for example, if the
図18の説明に戻って、監視部140は、算出した所定時間内におけるスペクトル密度のピークが周波数範囲の下限値である率が規定値内であるか否かを判定する(ステップS53)。監視部140は、算出した下限値である率が規定値内でない場合は(ステップS53:否定)、解析部130の解析結果は無効であるとして、アウトオブサービス、つまり無効情報を推定部160に出力し、元の処理に戻る(ステップS54)。監視部140は、算出した下限値である率が規定値内である場合は(ステップS53:肯定)、第1の周波数領域処理を終了し、元の処理に戻る。
Returning to the description of FIG. 18, the monitoring unit 140 determines whether or not the rate at which the peak of the spectral density within the calculated predetermined time is the lower limit value of the frequency range is within a specified value (step S53). If the rate that is the calculated lower limit value is not within the specified value (No at Step S53), the monitoring unit 140 determines that the analysis result of the
図15の説明に戻って、解析部130は、入力された心拍間隔情報に基づいて、第2の周波数領域処理を実行する(ステップS6)。図20は、第2の周波数領域処理の一例を示すフローチャートである。解析部130は、ARモデルを用いて心拍間隔情報を解析し、スペクトル密度を算出する(ステップS61)。解析部130は、スペクトル密度を算出するごとに、周波数ごとのスペクトル密度を示すスペクトル密度データを生成する。また、解析部130は、スペクトル密度データのスペクトル密度が極大となる極大点を取得し、一定時間ごとに取得した極大点における極大周波数及び極大スペクトル密度を算出する。解析部130は、算出された極大周波数および極大スペクトル密度を、推定部160と調整部170とに出力する。また、解析部130は、ARモデルの予測誤差を監視部140に出力する。
Returning to the description of FIG. 15, the
監視部140は、入力されたARモデルの予測誤差を所定期間、例えば10秒間蓄積する(ステップS62)。図21は、ARモデルの予測誤差の一例を示す説明図である。図21は、ARモデルの予測誤差の時間の経過による変化を表したグラフである。図21の例では、予測誤差の所定の閾値57、つまり規定値を5×10−7とすると、750秒付近以降は予測誤差が所定の閾値を超えている。
The monitoring unit 140 accumulates the input AR model prediction error for a predetermined period, for example, 10 seconds (step S62). FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating an example of an AR model prediction error. FIG. 21 is a graph showing a change in prediction error of the AR model over time. In the example of FIG. 21, when the
図20の説明に戻って、監視部140は、蓄積したARモデルの予測誤差が所定の閾値を超えるか監視する。つまり、監視部140は、蓄積したARモデルの予測誤差が規定値内であるか否かを判定する(ステップS63)。監視部140は、蓄積したARモデルの予測誤差が規定値内でない場合には(ステップS63:否定)、解析部130の解析結果は無効であるとして、アウトオブサービス、つまり無効情報を推定部160に出力し、元の処理に戻る(ステップS64)。監視部140は、蓄積したARモデルの予測誤差が規定値内である場合には(ステップS63:肯定)、第2の周波数領域処理を終了し、元の処理に戻る。
Returning to the description of FIG. 20, the monitoring unit 140 monitors whether the accumulated prediction error of the AR model exceeds a predetermined threshold. That is, the monitoring unit 140 determines whether or not the accumulated AR model prediction error is within a specified value (step S63). When the prediction error of the accumulated AR model is not within the specified value (No at Step S63), the monitoring unit 140 determines that the analysis result of the
図15の説明に戻って、推定部160は、監視部140からアウトオブサービス、つまり無効情報が入力されたか否かを判定する(ステップS7)。推定部160は、無効情報が入力された場合は(ステップS7:肯定)、無効情報(アウトオブサービス)が第1の周波数領域処理または第2の周波数領域処理に基づくものであるか否かを判定する(ステップS8)。推定部160は、無効情報が第1の周波数領域処理または第2の周波数領域処理に基づくものである場合は(ステップS8:肯定)、調整部170に対して設定値の調整を行うように設定情報を出力する。ここで、設定情報は、心拍間隔のずれ率およびARモデルの予測誤差の所定の閾値を調整するように指示する情報である。
Returning to the description of FIG. 15, the
調整部170は、推定部160から設定情報が入力されると、解析部130および監視部140から入力された極大周波数および極大スペクトル密度に基づいて、心拍間隔のずれ率およびARモデルの予測誤差の所定の閾値を調整する調整情報を生成する。調整部170は、生成した調整情報を監視部140に出力する。監視部140は、調整情報に基づいて、ずれ率およびARモデルの予測誤差における所定の閾値および算出タイミングを調整する(ステップS9)。また、推定部160は、設定情報を出力すると、推定結果の代わりにアウトオブサービスであることを被験者に通知し(ステップS10)、ステップS2へと戻る。
When the setting information is input from the
推定部160は、無効情報が第1の周波数領域処理または第2の周波数領域処理に基づくものでない場合は(ステップS8:否定)、推定結果の代わりにアウトオブサービスであることを被験者に通知し(ステップS10)、ステップS2へと戻る。なお、端末装置100は、アウトオブサービスであることを被験者に通知後も、ステップS2からステップS10の処理を繰り返し、ステップS4〜S6の処理でアウトオブサービスとならなくなった場合は、引き続き覚醒度の推定を行うことができる。
If the invalid information is not based on the first frequency domain process or the second frequency domain process (Step S8: No), the
推定部160は、無効情報が入力されない場合(ステップS7:否定)、解析部130から入力された極大周波数および極大スペクトル密度と、スケール記憶部150に記憶された覚醒度の指標とを比較することで、被験者の覚醒度を推定する(ステップS11)。推定部160は、例えば、図示しないモニタやスピーカを用いて、推定結果として被験者の覚醒度が低下した旨の情報を、被験者や被験者の周囲の者などに通知する(ステップS12)。推定部160は、覚醒度の推定が終了したか否かを判定する(ステップS13)。推定部160は、覚醒度の推定が終了していない場合は(ステップS13:否定)、ステップS2に戻り、引き続き覚醒度推定処理を行う。推定部160は、覚醒度の推定が終了した場合は(ステップS13:肯定)、覚醒度推定処理を終了する。
When invalid information is not input (Step S7: No), the
このように、端末装置100は、自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析し、フーリエ変換を用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定範囲であるか否かを監視する。端末装置100は、自己回帰モデルを用いた解析結果およびフーリエ変換を用いた解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する。その結果、精度良く覚醒度を推定できる。 As described above, the terminal device 100 analyzes the heart rate interval information in the frequency domain using the autoregressive model, analyzes the heart rate interval information in the frequency domain using Fourier transform, and the peak value of the analysis result of the analysis is predetermined. Monitor whether it is in range. The terminal device 100 estimates the arousal level of the subject based on the analysis result using the autoregressive model and the analysis result using Fourier transform. As a result, the arousal level can be estimated with high accuracy.
また、端末装置100は、所定範囲として周波数範囲を用い、ピーク値が解析を行った周波数範囲の下限値にあるか監視し、ピーク値が解析を行った周波数範囲の下限値にある場合に、自己回帰モデルを用いた解析結果を無効とする。その結果、自己回帰モデルの擬似ピークによる誤判定を防止して覚醒度の推定精度を向上できる。 Further, the terminal device 100 uses the frequency range as the predetermined range, monitors whether the peak value is at the lower limit value of the analyzed frequency range, and when the peak value is at the lower limit value of the analyzed frequency range, Invalidate the analysis results using the autoregressive model. As a result, it is possible to prevent misjudgment due to a pseudo peak of the autoregressive model and improve the estimation accuracy of the arousal level.
また、端末装置100は、さらに、心拍間隔情報の各間隔のずれ率を算出し、ずれ率および自己回帰モデルの予測誤差のうち1つ以上が所定の閾値を超えるか監視する。端末装置100は、ずれ率および自己回帰モデルの予測誤差のうち1つ以上が所定の閾値を超える場合に、自己回帰モデルを用いた解析結果を無効とする。その結果、脈波のように不連続になりやすい信号や、自己回帰モデルが実際の心拍間隔とあわない場合に覚醒度の推定を停止して、覚醒度の信頼性を向上させることができる。また、誤報を減らすことで車両の運転者の煩わしさを減らすことができる。 Further, the terminal device 100 further calculates a deviation rate of each interval of the heartbeat interval information, and monitors whether one or more of the deviation rate and the prediction error of the autoregressive model exceed a predetermined threshold. The terminal device 100 invalidates the analysis result using the autoregressive model when at least one of the deviation rate and the prediction error of the autoregressive model exceeds a predetermined threshold. As a result, it is possible to improve the reliability of the arousal level by stopping the estimation of the arousal level when the signal such as a pulse wave or the autoregressive model does not match the actual heartbeat interval. Moreover, the troublesomeness of the driver of a vehicle can be reduced by reducing misinformation.
また、端末装置100は、さらに、自己回帰モデルを用いた解析結果およびフーリエ変換を用いた解析結果のうち1つ以上に基づいて、所定の閾値を下げる、および、ずれ率の算出タイミングを短くすることのうち1つ以上を行うように調整する。その結果、解析を行う条件を厳しくしてノイズの影響を減らすことができる。また、誤報を減らすことで車両の運転者の煩わしさを減らすことができる。 Further, the terminal device 100 further reduces the predetermined threshold and shortens the timing for calculating the deviation rate based on one or more of the analysis result using the autoregressive model and the analysis result using the Fourier transform. Adjust to do one or more of the things. As a result, it is possible to reduce the influence of noise by making the conditions for analysis stricter. Moreover, the troublesomeness of the driver of a vehicle can be reduced by reducing misinformation.
また、上記実施例では、情報処理装置として端末装置100を例示したが、これに限定されない。情報処理装置は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーションを用いてもよい。また、情報処理装置は、例えば、車両に搭載する場合に車両の制御装置を用いてもよいし、カーナビゲーション装置を用いてもよいし、運行記録計(デジタルタコグラフ)を用いてもよい。 Moreover, in the said Example, although the terminal device 100 was illustrated as an information processing apparatus, it is not limited to this. For example, a personal computer or a workstation may be used as the information processing apparatus. Further, for example, when the information processing device is mounted on a vehicle, a vehicle control device, a car navigation device, or an operation recorder (digital tachograph) may be used.
上記実施例において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。例えば、図15に示した端末装置100の一連の処理は、端末装置100を搭載した車両のシステムが起動した後に、運転者による指示を受け付けることを契機として実行されても良い。 Of the processes described in the above embodiment, all or part of the processes described as being automatically performed can be performed manually, or all or all of the processes described as being performed manually can be performed. A part can be automatically performed by a known method. For example, the series of processes of the terminal device 100 illustrated in FIG. 15 may be executed in response to receiving an instruction from the driver after the system of the vehicle on which the terminal device 100 is mounted is activated.
また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。例えば、監視部140は、FFTによる解析処理と、心拍間隔、解析結果等の監視を行う処理とを分けて構成してもよい。 In addition, each component of each part illustrated does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each part is not limited to the one shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units according to various loads and usage conditions. Can be configured. For example, the monitoring unit 140 may be configured by separately performing analysis processing by FFT and processing for monitoring heartbeat intervals, analysis results, and the like.
図22は、本実施例にかかる情報処理プログラムを実行するコンピュータの一例を示す説明図である。図22に示すように、コンピュータ300は、ユーザからデータの入力を受け付ける入力装置301と、モニタ302と、記憶媒体からプログラム等を読み取る媒体読み取り装置303と、他の装置とデータの授受を行うインターフェース装置304とを有する。また、コンピュータ300は、各種演算処理を実行するCPU305と、各種情報を一時記憶するRAM306と、ハードディスク装置307とを有する。また、各装置301〜307は、バス308に接続される。また、コンピュータ300は、被験者の心拍信号を検出する心拍センサ310と、スピーカ320と、インターフェース装置304を介して接続される。
FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating an example of a computer that executes an information processing program according to the present embodiment. As shown in FIG. 22, a
ハードディスク装置307は、図1に示した、算出部120、解析部130、監視部140、推定部160および調整部170の各処理部と同様の機能を有する各種プログラムを記憶する。また、ハードディスク装置307は、スケール記憶部150として、被験者のスケールを、被験者を識別する識別情報に対応付けて記憶する。
The
CPU305が各種プログラムをハードディスク装置307から読み出してRAM306に展開して実行することにより、各種プログラムは、各種プロセスとして機能する。すなわち、各種プログラムは、算出部120、解析部130、監視部140、推定部160および調整部170の各処理部と同様のプロセスとして機能する。
The
なお、上記の各種プログラムは、必ずしもハードディスク装置307に記憶されている必要はない。例えば、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記憶されたプログラムを、コンピュータ300が読み出して実行するようにしても良い。コンピュータが読み取り可能な記録媒体は、例えば、CD−ROMやDVDディスク、USBメモリ等の可搬型記録媒体、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等が対応する。また、公衆回線、インターネット、Local Area Network(LAN)、Wide Area Network(WAN)等に接続された装置にこのプログラムを記憶させておき、コンピュータ300がこれらからプログラムを読み出して実行するようにしても良い。
Note that the various programs described above are not necessarily stored in the
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(付記1)自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析する解析部と、
フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定範囲であるか否かを監視する監視部と、
前記解析部の解析結果および前記監視部の解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する推定部と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
(Additional remark 1) The analysis part which analyzes heartbeat interval information in a frequency domain using an autoregressive model,
A monitoring unit that analyzes the heartbeat interval information in a frequency domain using Fourier transform and monitors whether or not a peak value of an analysis result of the analysis is within a predetermined range;
Based on the analysis result of the analysis unit and the analysis result of the monitoring unit, an estimation unit for estimating the arousal level of the subject,
An information processing apparatus comprising:
(付記2)前記監視部は、前記所定範囲として周波数範囲を用い、前記ピーク値が解析を行った前記周波数範囲の下限値にあるか監視し、
前記推定部は、前記ピーク値が解析を行った前記周波数範囲の下限値にある場合に、前記解析部の解析結果を無効とすることを特徴とする付記1に記載の情報処理装置。
(Supplementary Note 2) The monitoring unit uses a frequency range as the predetermined range, and monitors whether the peak value is a lower limit value of the analyzed frequency range,
The information processing apparatus according to
(付記3)前記監視部は、さらに、前記心拍間隔情報の各間隔のずれ率を算出し、前記ずれ率および前記自己回帰モデルの予測誤差のうち1つ以上が所定の閾値を超えるか監視し、
前記推定部は、前記ずれ率および前記自己回帰モデルの予測誤差のうち1つ以上が所定の閾値を超える場合に、前記解析部の解析結果を無効とすることを特徴とする付記2に記載の情報処理装置。
(Supplementary Note 3) The monitoring unit further calculates a deviation rate of each interval of the heartbeat interval information, and monitors whether one or more of the deviation rate and the prediction error of the autoregressive model exceed a predetermined threshold. ,
The estimation unit invalidates the analysis result of the analysis unit when one or more of the deviation rate and the prediction error of the autoregressive model exceed a predetermined threshold. Information processing device.
(付記4)さらに、前記解析部の解析結果および前記監視部の解析結果のうち1つ以上に基づいて、前記所定の閾値を下げる、および、前記ずれ率の算出タイミングを短くすることのうち1つ以上を行うように調整する調整部
を有することを特徴とする付記3に記載の情報処理装置。
(Supplementary Note 4) Further, one of lowering the predetermined threshold and shortening the calculation timing of the deviation rate based on one or more of the analysis result of the analysis unit and the analysis result of the monitoring unit The information processing apparatus according to attachment 3, further comprising: an adjustment unit that adjusts to perform at least two.
(付記5)コンピュータが、
自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析し、
フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定範囲であるか否かを監視し、
前記自己回帰モデルを用いた解析結果および前記フーリエ変換を用いた解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する
処理を実行することを特徴とする情報処理方法。
(Appendix 5) The computer
Analyzing heart rate interval information in the frequency domain using an autoregressive model,
Analyzing the heartbeat interval information in the frequency domain using Fourier transform, monitoring whether the peak value of the analysis result of the analysis is within a predetermined range,
An information processing method comprising: executing a process of estimating a subject's arousal level based on an analysis result using the autoregressive model and an analysis result using the Fourier transform.
(付記6)コンピュータに、
自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析し、
フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定範囲であるか否かを監視し、
前記自己回帰モデルを用いた解析結果および前記フーリエ変換を用いた解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する
処理を実行させることを特徴とする情報処理プログラム。
(Appendix 6)
Analyzing heart rate interval information in the frequency domain using an autoregressive model,
Analyzing the heartbeat interval information in the frequency domain using Fourier transform, monitoring whether the peak value of the analysis result of the analysis is within a predetermined range,
An information processing program for executing a process of estimating a subject's arousal level based on an analysis result using the autoregressive model and an analysis result using the Fourier transform.
100 端末装置
110 検出部
120 算出部
130 解析部
140 監視部
150 スケール記憶部
160 推定部
170 調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (5)
フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定の周波数範囲における所定値であるか否かを監視する監視部と、
前記監視部の監視結果が前記所定値でない場合に、前記解析部の解析結果および前記監視部の解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する推定部と、
を有することを特徴とする情報処理装置。 An analysis unit that analyzes heartbeat interval information in the frequency domain using an autoregressive model;
A monitoring unit that analyzes the heartbeat interval information in a frequency domain using Fourier transform and monitors whether a peak value of an analysis result of the analysis is a predetermined value in a predetermined frequency range;
When the monitoring result of the monitoring unit is not the predetermined value, based on the analysis result of the analysis unit and the analysis result of the monitoring unit, an estimation unit that estimates the arousal level of the subject;
An information processing apparatus comprising:
前記推定部は、前記ピーク値が解析を行った前記所定の周波数範囲の下限値にある場合に、前記解析部の解析結果を無効とすることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。 The monitoring unit monitors whether before Symbol peak value is the lower limit of the predetermined frequency range analyzed,
The information processing apparatus according to claim 1, wherein the estimation unit invalidates an analysis result of the analysis unit when the peak value is at a lower limit value of the predetermined frequency range in which the analysis is performed. .
前記推定部は、前記ずれ率および前記自己回帰モデルの予測誤差のうち1つ以上が所定の閾値を超える場合に、前記解析部の解析結果を無効とすることを特徴とする請求項2に記載の情報処理装置。 The monitoring unit further calculates a deviation rate of each interval of the heartbeat interval information, and monitors whether one or more of the deviation rate and the prediction error of the autoregressive model exceed a predetermined threshold,
The said estimation part invalidates the analysis result of the said analysis part, when one or more among the said deviation rate and the prediction error of the said autoregressive model exceeds a predetermined threshold value, The analysis part of Claim 2 characterized by the above-mentioned. Information processing device.
を有することを特徴とする請求項3に記載の情報処理装置。 Further, based on one or more of the analysis result of the analysis unit and the analysis result of the monitoring unit, one or more of lowering the predetermined threshold and shortening the calculation timing of the deviation rate is performed. The information processing apparatus according to claim 3, further comprising: an adjustment unit that adjusts as described above.
自己回帰モデルを用いて心拍間隔情報を周波数領域で解析し、
フーリエ変換を用いて前記心拍間隔情報を周波数領域で解析し、当該解析の解析結果のピーク値が所定の周波数範囲における所定値であるか否かを監視し、
監視結果が前記所定値でない場合に、前記自己回帰モデルを用いた解析結果および前記フーリエ変換を用いた解析結果に基づいて、被験者の覚醒度を推定する
処理を実行することを特徴とする情報処理方法。 Computer
Analyzing heart rate interval information in the frequency domain using an autoregressive model,
Analyzing the heart rate interval information in the frequency domain using Fourier transform, monitoring whether the peak value of the analysis result of the analysis is a predetermined value in a predetermined frequency range,
Information processing characterized in that, when a monitoring result is not the predetermined value, a process of estimating a subject's arousal level is executed based on an analysis result using the autoregressive model and an analysis result using the Fourier transform Method.
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