JP2019017406A - Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program - Google Patents

Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program Download PDF

Info

Publication number
JP2019017406A
JP2019017406A JP2017135465A JP2017135465A JP2019017406A JP 2019017406 A JP2019017406 A JP 2019017406A JP 2017135465 A JP2017135465 A JP 2017135465A JP 2017135465 A JP2017135465 A JP 2017135465A JP 2019017406 A JP2019017406 A JP 2019017406A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
sensor
noise
divided
noise removal
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.)
Pending
Application number
JP2017135465A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
伸之 大岩
Nobuyuki Oiwa
伸之 大岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anshin Kk
Tecnoarts Co Ltd
Original Assignee
Anshin Kk
Tecnoarts Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anshin Kk, Tecnoarts Co Ltd filed Critical Anshin Kk
Priority to JP2017135465A priority Critical patent/JP2019017406A/en
Publication of JP2019017406A publication Critical patent/JP2019017406A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

To achieve a noise removal with high accuracy.SOLUTION: Input data from a sensor is recalled at real time at weight of teacher data which is reference and which has been created in advance by machine learning, to acquire data from which noise is completely removed. Time series data for unit time acquired from a sensor 1 is subjected to machine learning in advance, for determining which state data in the unit time is in. Therefore, teacher data which is reference for allowing kinetic recall of information being an object of noise removal and a division weight 7 are created, and the division weight 7 is used, to acquire data having no noise by recall at real time of the data input from the sensor 1. Then, the data recalled at real time is classified into clusters to analyze a user's state. In the cluster analysis, the data is classified by numerical values into normal/abnormal state, noise/voice, heart beat/sleep and the like, and determination with high accuracy is performed by a threshold which is a determination reference determined in advance, and an analysis result is displayed on a display.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、時系列データの動的想起出力信号の時系列データの動的想起出力信号の雑音除去装置、雑音除去方法、プログラム及びクラスター分析による呼吸、心拍、音声等の解析装置、解析方法、プログラムに関するものである。   The present invention relates to a noise removal apparatus, a noise removal method, a program, and a cluster analysis for breathing, heartbeat, speech, etc., an analysis apparatus, an analysis method, etc. It is about the program.

この種の方法としてはバンドパスフィルターによる特定周波数の検出技術がある。また雑音除去では同相の位相が180度ずれた逆相を合わせる補聴器などのノイズ除去技術がある。   As this type of method, there is a specific frequency detection technique using a band-pass filter. In noise removal, there is a noise removal technique such as a hearing aid that matches the opposite phases with the in-phase phase shifted by 180 degrees.

特許文献1は、入力信号が、バンドパスフィルターと第2ローパスフィルタとによって、高域周波数帯の信号と低域周波数帯の信号に分割される。第1演算部は、供給された信号のレベル変化量を求める。第2演算部は、供給された信号からノイズ成分を抽出する。第3演算部及び第4演算部は、抽出されたノイズ成分からノイズを減衰させるための減衰信号を生成する。第1乗算部は、減衰信号と高域周波数帯の信号とを乗算してノイズを減衰させる。第2乗算部は、減衰信号と低域周波数帯の信号とを乗算してノイズを減衰させる。加算部は、ノイズが除去された高域周波数帯の信号と低域周波数帯の信号とを加算して外部に出力することが提案されている。   In Patent Document 1, an input signal is divided into a signal in a high frequency band and a signal in a low frequency band by a band pass filter and a second low pass filter. The first calculation unit obtains the level change amount of the supplied signal. The second calculation unit extracts a noise component from the supplied signal. The third calculation unit and the fourth calculation unit generate an attenuation signal for attenuating noise from the extracted noise component. The first multiplication unit multiplies the attenuation signal and the high frequency band signal to attenuate the noise. The second multiplication unit multiplies the attenuation signal and the low frequency band signal to attenuate the noise. It has been proposed that the adding unit adds the high frequency band signal from which noise has been removed and the low frequency band signal and outputs the result to the outside.

特許文献2は、補聴器において、複数チャネルのマイクロホンで構成される受信アレイを、眼鏡型装着具のフレームもしくはヘッドホン型装着具の支持梁上に配置する。各マイクロホンの出力をウェーブレット変換して振幅および位相スペクトルを求め、周波数帯域ごとに次の操作を行なう。各チャネル間の位相差に任意の係数を乗じて差を拡大し、さらに各チャネル間の振幅および位相を補間してチャネル数を任意の大きさに増倍する。これらの出力に任意の重み関数を乗じて整相加算し、ウェーブレット逆変換して従来の増幅器入力とする。各チャネル間の位相差を拡大し、チャネル数を増倍することによって、指向幅が減少し、外来雑音除去性能が改善されることが提案されている。   In Patent Document 2, in a hearing aid, a receiving array including a plurality of channel microphones is arranged on a frame of a spectacles-type wearing tool or a support beam of a headphone-type wearing tool. The output of each microphone is wavelet transformed to obtain the amplitude and phase spectrum, and the following operation is performed for each frequency band. The phase difference between each channel is multiplied by an arbitrary coefficient to expand the difference, and the number of channels is increased to an arbitrary size by interpolating the amplitude and phase between each channel. These outputs are multiplied by an arbitrary weight function and phased and added, and wavelet inverse transformation is performed to obtain a conventional amplifier input. It has been proposed that by increasing the phase difference between each channel and multiplying the number of channels, the directivity width is reduced and the external noise removal performance is improved.

特開2004−096185JP2004-096185 特開2002−095084JP2002-095084

センサーから時系列に入ってくる生データの雑音の除去には、従来はアナログ及びデジタルフィルターでの雑音除去が主であった。デジタルフィルターにおけるコンピュータでの数値解析においてもFFT(高速フーリエ変換)での周波数解析や波形の微分値、積分値や、ある閾値でのクロスオーバー回数を計算するなどの数値解析をするが、得られる精度には限界があった。   Conventionally, noise removal using analog and digital filters has been the main method for removing noise from raw data entering the time series from the sensor. It is possible to obtain numerical analysis such as frequency analysis by FFT (Fast Fourier Transform), waveform differential value, integral value, and calculation of the number of crossovers at a certain threshold in the digital analysis of the digital filter by computer. The accuracy was limited.

本願の1番目の発明によれば、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成し、保存する学習部と、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部とから構成される雑音除去装置が提供される。   According to the first invention of the present application, input data from a sensor is divided into data per unit time, a learning unit that generates teacher data and division weights from the divided data, and stores the data, and input data from the sensor Is divided into data per unit time, and a noise removal apparatus is provided that includes a recall unit that calculates input data by recall using the divided weights for the divided data.

本願の2番目の発明によれば、前記学習部は、入力された音、振動などのデータを電気信号に変換するセンサーと、センサーからの電気信号を増幅するセンサー増幅器と、電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器と、特定周波数をカットするバンドパスフィルターと、単位時間ごとに分割されたデータについて機械学習を行い、基準となる教師データと分割ウェイトを生成し、保存する機械学習装置とを備える雑音除去装置が提供される。   According to the second aspect of the present application, the learning unit includes a sensor that converts input data such as sound and vibration into an electrical signal, a sensor amplifier that amplifies the electrical signal from the sensor, and the electrical signal as analog data. Performs machine learning on analog / digital converters that convert data into digital data, bandpass filters that cut specific frequencies, and data that is divided per unit time, and generates and stores reference teacher data and division weights There is provided a noise removal device comprising a machine learning device.

本願の3番目の発明によれば、前記想起部は、入力された音、振動などのデータを電気信号に変換するセンサーと、センサーからの電気信号を増幅するセンサー増幅器と、
電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器と、
特定周波数をカットするバンドパスフィルターと、単位時間ごとに分割されたデータについて前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部とを備える雑音除去装置が提供される。
According to the third invention of the present application, the recalling unit includes a sensor that converts input data such as sound and vibration into an electrical signal, a sensor amplifier that amplifies the electrical signal from the sensor,
An analog / digital converter that converts electrical signals from analog data to digital data;
There is provided a noise removal device including a band-pass filter that cuts a specific frequency, and a recollecting unit that calculates input data by recollection using the divided weights for data divided per unit time.

本願の4番目の発明によれば、雑音除去装置であって、雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定装置と、判定した結果を表示する表示装置とを備える解析装置が提供される。   According to the fourth invention of the present application, there is provided a noise removal device, a determination device that classifies the data from which noise has been removed into a hyperdimensional cluster according to the number of parameters, and a display device that displays the determination result. Is provided.

本願の5番目の発明によれば、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成して保存する学習工程と、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起工程とから構成される雑音除去方法が提供される。   According to the fifth invention of the present application, a learning process for dividing input data from a sensor into data per unit time, generating teacher data and divided weights from the divided data, and storing the data, and input data from the sensor Is divided into data per unit time, and a recalling process is provided which includes a recalling step of calculating input data by recalling the divided data using the split weights.

本願の6番目の発明によれば、雑音除去方法であって、雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定方法と、判定した結果を表示する表示方法とを備える解析方法が提供される。   According to the sixth invention of the present application, there is a noise removal method, a determination method for classifying the data from which noise has been removed into a hyperdimensional cluster according to the number of parameters, and a display method for displaying the determination result An analysis method is provided.

本願の7番目の発明によれば、コンピュータを、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成し、保存する学習部と、センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部とから構成される雑音除去装置として機能させるためのプログラムが提供される。   According to the seventh invention of the present application, the computer divides input data from the sensor into data per unit time, generates teacher data and divided weights from the divided data, and stores the learning unit, the sensor A program is provided for functioning as a noise removal device comprising a recall unit that divides input data into data per unit time and calculates the input data by recall using the divided weights for the divided data Is done.

本願の8番目の発明によれば、コンピュータを、雑音除去装置として機能させるためのプログラムであって、雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定部と、判定した結果を表示する表示部とを備える解析装置として機能させるためのプログラムが提供される。   According to the eighth invention of the present application, there is provided a program for causing a computer to function as a noise removal device, wherein the determination unit classifies the data from which noise has been removed into a superdimensional cluster according to the number of parameters; A program for causing an analyzer to function as a display device that displays a result of the determination is provided.

従来は雑音の除去と、FFTによる精度に少し難がある周波数解析が精いっぱいだった事が、精度の高い周波数分析と、あらかじめ想定しておく状態を把握することができるようになった。そのため極めて小さい心拍波形であっても、それに似た小さな振幅の雑音波形を分離できる。   In the past, the fact that frequency analysis, which has a little difficulty in noise removal and FFT accuracy, has been perfect, and now it is possible to grasp the state that is assumed in advance and the frequency analysis with high accuracy. Therefore, even a very small heartbeat waveform can separate a noise waveform with a small amplitude similar to that.

既存の補聴器では音声と雑音との区別がつかずに、音声の取り出しができず、非常に使いづらいものになっている。本発明に係る技術を使うことにより雑音を除去するだけでなく、音声を取り出してそれを増幅させることができる。より人間の耳に近い状態になる。   With existing hearing aids, it is difficult to distinguish between speech and noise, and speech cannot be extracted, making it very difficult to use. By using the technique according to the present invention, not only can noise be removed, but voice can be extracted and amplified. It becomes closer to the human ear.

センサー入力データの雑音除去のための機械学習の過程を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process of the machine learning for the noise removal of sensor input data. センサー入力データの雑音除去のための機械学習の過程を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process of the machine learning for the noise removal of sensor input data. 雑音を含むデータからリアルタイム想起により雑音を除去する過程を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the process of removing noise from the data containing noise by real-time recall. 雑音を含むデータからリアルタイム想起により雑音を除去する過程を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the process of removing noise from the data containing noise by real-time recall. リアルタイム想起したデータをクラスター分けして使用者の状態を解析する方法を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the method of classifying the data recalled in real time and analyzing a user's state. リアルタイム想起したデータをクラスター分けして使用者の状態を解析する方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the method of classifying the data recalled in real time and analyzing a user's state. 本発明に係るプログラムの処理画面の一例である。It is an example of the processing screen of the program concerning the present invention. 本発明に係るプログラムのフローチャート図である。It is a flowchart figure of the program which concerns on this invention. ノイズ、寝返り、誰もいない等のデータを機械学習させる画面の一例である。This is an example of a screen for machine learning of data such as noise, turning over, and nobody. ノイズ、寝返り、誰もいない等のデータを機械学習させる画面のフローチャート図である。It is a flowchart figure of the screen which carries out machine learning of data, such as noise, turning over, and nobody.

実施例1は、見守り装置である。人間の見守り装置では、睡眠時や自動車等運転時に背中とベッドや座席の間に置かれたフラットセンサーにより呼吸、心拍を計測し、使用者の睡眠時及び自動車等運転時の呼吸、心拍の情報を使用者の挙動や自動車の雑音等に妨げられることなく計測できる。センサーの形態に制約はなく、計測に最適な形態を選択できる。ペットの見守り装置では、ペットの睡眠時の呼吸、心拍等の正確な計測による異常検出を行うことができる。   Example 1 is a monitoring device. In human monitoring devices, breathing and heart rate are measured by a flat sensor placed between the back and bed or seat when sleeping or driving a car. Can be measured without being disturbed by user behavior or automobile noise. There is no restriction on the form of the sensor, and the optimum form for measurement can be selected. In the pet watching device, it is possible to detect an abnormality by accurately measuring the breathing, heartbeat, etc. of the pet during sleep.

図1は、センサー入力データの雑音除去のための機械学習の過程を示す。ここで雑音とは物理的、電子的なノイズのほか、論理的な雑音、即ち、心拍と呼吸に係る情報が同時に検出されるときに、心拍のみを検出したい場合は呼吸が雑音と観念される。   FIG. 1 shows a machine learning process for denoising sensor input data. Here, noise is not only physical and electronic noise but also logical noise, that is, when heartbeat and breathing information is detected at the same time, breathing is considered as noise if only heartbeat is to be detected. .

実施例1では、ある単位時間(本実施例では1秒間)の時系列データを、サンプリング(本実施例では10回/1秒間)する時に、その1秒間のデータがどういう状態であるのかを前もって機械学習させておく。10回のデータを1秒ごとずらしながら機械学習させ、1分間に600種類の機械学習を行う。   In the first embodiment, when the time series data of a certain unit time (1 second in the present embodiment) is sampled (10 times / one second in the present embodiment), the state of the data of the one second is determined in advance. Let me learn machine. Machine learning is performed by shifting 10 times of data every second, and 600 types of machine learning are performed per minute.

機械学習データはノイズ、心拍、呼吸、音声、異常状態など分類する項目ごとに人間の手によって判別コードを割り当てる。機械学習に用いる必要な量のデータを用意し、機械学習を反復する。   In the machine learning data, a discrimination code is assigned by a human hand for each item to be classified, such as noise, heartbeat, breathing, voice, and abnormal state. Prepare the necessary amount of data for machine learning and repeat machine learning.

センサー1は、機械学習の対象とする情報を検出できるセンサーを用いる。該情報には、音、振動、温度、湿度、気圧、照度などの情報が含まれる。使用者の正常・異常、音声・雑音、覚醒・睡眠などの状態ごとに、所定の時間内(例えば60秒間)における肺の音、筋肉の動き、心拍などのデータが取得される。   The sensor 1 uses a sensor capable of detecting information to be machine learning target. The information includes information such as sound, vibration, temperature, humidity, atmospheric pressure, and illuminance. Data such as lung sounds, muscle movements, and heartbeats within a predetermined time (for example, 60 seconds) is acquired for each normal / abnormal state of the user, voice / noise, wakefulness / sleep, and the like.

図2は、センサー入力データの雑音除去のための機械学習の過程を示すフローチャートである。センサー1で取得したデータ(ステップ11)はセンサー増幅器2により増幅され(ステップ12)、アナログ/デジタル変換器3によりアナログデータをデジタルデータに変換した(ステップ13)後、バンドパスフィルター4で機械学習に用いない特定の周波数を物理的にパスする(ステップ14)。入力データ5を機械学習装置にセットし(ステップ15)、単位時間ごとに分割してターゲットとする情報を認識させるための機械学習をさせる(ステップ16)。   FIG. 2 is a flowchart showing a machine learning process for removing noise from sensor input data. Data acquired by the sensor 1 (step 11) is amplified by the sensor amplifier 2 (step 12), analog data is converted into digital data by the analog / digital converter 3 (step 13), and then machine learning is performed by the bandpass filter 4. A specific frequency that is not used in the process is physically passed (step 14). The input data 5 is set in the machine learning device (step 15), and machine learning is performed for recognizing target information by dividing every unit time (step 16).

例えば、1分間計測したデータを単位時間で分割して1秒間で10データ、1分間で600データに分割して機械学習させる。単位時間は任意の単位時間を設定できる。前記機械学習装置による機械学習6は超次元の多層パーセプトロン理論によるクラス分類により行われ、最適な分割ウェイトが学習される(ステップ17)。   For example, machine learning is performed by dividing data measured for one minute by unit time and dividing it into 10 data per second and 600 data per minute. Any unit time can be set as the unit time. The machine learning 6 by the machine learning device is performed by class classification based on a super-dimensional multilayer perceptron theory, and an optimal division weight is learned (step 17).

本発明では、機械学習6の結果、単位時間ごとに分割されたデータについて機械学習6が行われ、基準となる教師データと分割ウェイト7が作成される(図1及び図2)。これにより、雑音除去の対象となる情報を動的に想起することを可能とする基準となる教師データと分割ウェイト7が作成できることに特徴がある。作成した教師データと分割ウェイト7はいったん記憶装置(図示しない。)に格納される。   In the present invention, as a result of the machine learning 6, the machine learning 6 is performed on the data divided every unit time, and reference teacher data and division weights 7 are created (FIGS. 1 and 2). As a result, it is possible to create the teacher data and the division weight 7 as a reference that makes it possible to dynamically recall information to be subjected to noise removal. The created teacher data and the divided weight 7 are once stored in a storage device (not shown).

図3及び図4は、雑音を含むデータからリアルタイム想起8により雑音を除去する過程を示す。[0025]で作成した基準となる教師データと分割ウェイト7を用い、センサー1から入力されたデータとリアルタイムで想起させることで雑音のない想起後のデータ9を得る。   3 and 4 show a process of removing noise from the data containing noise by the real-time recall 8. [0026] By using the teacher data and the division weight 7 which are the reference created in [0025] and recalling the data inputted from the sensor 1 in real time, the recalled data 9 without noise is obtained.

具体的に図4のフローチャートで説明する。まず、センサー1で取得したデータ(ステップ21)はセンサー増幅器2により増幅され(ステップ22)、アナログ/デジタル変換器3によりアナログデータをデジタルデータに変換した(ステップ23)後、バンドパスフィルター4で機械学習に用いなかった特定の周波数を物理的にパスする(ステップ24)。デジタルデータを機械学習の際に用いた同じ単位時間ごとに分割する。[0024]の例では、1分間計測したデータを該単位時間で分割して1秒間で10データ、1分間で600データに分割してセットする(ステップ25)。   This will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. First, the data acquired by the sensor 1 (step 21) is amplified by the sensor amplifier 2 (step 22), the analog data is converted into digital data by the analog / digital converter 3 (step 23), and then the band pass filter 4 is used. A specific frequency not used for machine learning is physically passed (step 24). Divide digital data into the same unit time used in machine learning. In the example of [0024], the data measured for 1 minute is divided by the unit time and divided into 10 data for 1 second and 600 data for 1 minute and set (step 25).

次に、取得データに一番近い機械学習した教師データを想起させる(ステップ27)。本事例では、分割したデータは1分間に600回入ってくる。取得データを1秒ごとずらしてあらかじめ生成しておいた機械学習したデータと比べて何番かを判定する。取得データが教師データに振った番号の100に近いデータであれば100と、200に近いデータであれば200と認識させる。一番近い番号の教師データを認識させる方法は、[0025]で作成した教師データと分割ウェイト7を記憶装置から読み出し、分割ウェイト7を使用して単位時間ごとの取得データを想起することにより行う。取得データの値が95であれば100の値を有する教師データに一番近いことから、95の取得データに対し100の教師データを想起させる。想起された教師データは、取得データの時系列順で配列される。   Next, the machine-learned teacher data closest to the acquired data is recalled (step 27). In this case, the divided data comes in 600 times per minute. The number of the acquired data is determined by comparing with the machine-learned data generated in advance by shifting the acquired data every second. If the acquired data is data close to the number 100 assigned to the teacher data, 100 is recognized, and if the acquired data is close to 200, 200 is recognized. The method of recognizing the closest number of teacher data is performed by reading out the teacher data created in [0025] and the division weight 7 from the storage device and recalling the acquired data for each unit time using the division weight 7. . If the value of the acquired data is 95, it is closest to the teacher data having a value of 100, so that 100 teacher data is recalled for 95 acquired data. The recalled teacher data is arranged in the chronological order of the acquired data.

本事例では、上記処理を1分間に600個分のデータに対し行う。処理するデータの数は、任意に設定できる。当該処理をリアルタイムで行うことができる。このため、雑音を含むデータからリアルタイムで雑音が除去される。   In this example, the above process is performed on 600 pieces of data per minute. The number of data to be processed can be arbitrarily set. This processing can be performed in real time. For this reason, noise is removed from data including noise in real time.

本発明におけるセンサー1から機械学習6までの構成は、機械学習段階とリアルタイム想起段階とで同じ機器を使用してもよいし、異なる機器を使用してもよい(図2及び図4)。   In the configuration from the sensor 1 to the machine learning 6 in the present invention, the same device may be used in the machine learning step and the real-time recall step, or different devices may be used (FIGS. 2 and 4).

図5及び図6は、リアルタイム想起8をしたデータをクラスター分表10に分類して使用者の状態を解析する方法を示す。図5のクラスターは、理解を容易にするために2次元で表現したものである。実際のクラスターはパラメーターの数に応じた超次元となる。また、ここでのクラスター概念は発明の理解を容易にするために用いるもので、実際の解析結果11は、クラスターの表示はせず、解析装置の内部で処理される。   FIG. 5 and FIG. 6 show a method of classifying the data obtained by the real-time recall 8 into the cluster table 10 and analyzing the state of the user. The cluster in FIG. 5 is expressed in two dimensions for easy understanding. The actual cluster is hyperdimensional according to the number of parameters. The cluster concept here is used for facilitating understanding of the invention, and the actual analysis result 11 is processed inside the analysis apparatus without displaying the cluster.

図6のフローチャートで具体的に説明する。なお、ステップ31からステップ37までは想起段階と同じであるので説明を省略する。雑音が除去されたデータは、パラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類される。例えば、呼吸の不規則の程度、呼吸の早さ、心拍の数などの状態がパラメーターの数に応じたクラスターに分類される(ステップ38)。   This will be specifically described with reference to the flowchart of FIG. Since steps 31 to 37 are the same as the recall stage, the description is omitted. The data from which noise is removed is classified into hyperdimensional clusters according to the number of parameters. For example, conditions such as the degree of irregularity of breathing, the speed of breathing, and the number of heartbeats are classified into clusters according to the number of parameters (step 38).

クラスター解析では、正常・異常、雑音・音声、心拍・睡眠などに数値で分類されており、これをあらかじめ決めた判断基準とする閾値によって精度の高い判断をする(ステップ39)。   In the cluster analysis, numerical values are classified into normal / abnormal, noise / voice, heartbeat / sleep, etc., and a high-accuracy judgment is made based on a threshold value based on a predetermined criterion (step 39).

本発明ではデータを単位時間ごとに分割して、センサーから入力されたデータとあらかじめ用意した教師データとを想起させるため、クラスターは、特定の単位時間だけでなく、その次の単位時間、またその次の単位時間というように単位時間の経過に応じた想起されたデータの状態を時間の経過に応じて総合して判定することができる。このため使用者の状態を非常に精度高く把握できる。1分間呼吸している間に、正常呼吸15、寝返り検出16、無呼吸判断17、ノイズ18、何も反応がない19など、正常の状態とか、誰もいないなどの状態を把握できる。   In the present invention, the data is divided into unit time, and the data input from the sensor and the teacher data prepared in advance are recalled. Therefore, the cluster is not only a specific unit time but also the next unit time, The state of the recalled data according to the passage of unit time such as the next unit time can be comprehensively determined according to the passage of time. For this reason, a user's state can be grasped very accurately. While breathing for 1 minute, it is possible to grasp a normal state such as normal breath 15, turn over detection 16, apnea determination 17, noise 18, 19 in which there is no response, or a state in which no one is present.

前記判定は、パラメーターに閾値を設定することにより行う。センサーからの入力データが、教師データから離れている程度をあらかじめ設定しておく。教師データからの離れが大きいと、異常という判定になる。   The determination is performed by setting a threshold value for the parameter. The degree to which the input data from the sensor is far from the teacher data is set in advance. If the distance from the teacher data is large, the determination is abnormal.

使用者の状態の把握を総合して判定し、解析結果を表示装置(表示しない)に表示する。解析結果の表示方法はディスプレイに文字、イラストなどで表示しても良いし、音、声又は振動などで表現しても良い。   The user's condition is comprehensively determined and the analysis result is displayed on a display device (not displayed). The analysis result display method may be displayed on the display with characters, illustrations, or the like, or may be expressed with sound, voice, vibration, or the like.

パラメーターとして、温度、湿度、気圧、照度を取得してもよい。呼吸、心拍などと温度、湿度、気圧、照度を同時に計測して、気象の影響による使用者の状態を把握でき、気象医療に用いることができる。パラメーターに温度、湿度、気圧、照度を取得し、これらと睡眠、心拍の規則性、不規則性との関連を機械学習させておく。想起方法は[0020]から[0030]までに述べた方法と同様である。
気象データは、統計解析的に取得したものを用いても良い。
You may acquire temperature, humidity, atmospheric pressure, and illuminance as parameters. By measuring breathing, heartbeat, etc., temperature, humidity, barometric pressure, and illuminance at the same time, the user's condition due to the influence of weather can be grasped, and it can be used for meteorological medicine. Temperature, humidity, barometric pressure, and illuminance are acquired as parameters, and the relationship between sleep, heartbeat regularity, and irregularity is machine-learned. The recall method is the same as the method described in [0020] to [0030].
The weather data may be obtained from statistical analysis.

図7及び図8は、本発明に係るプログラムの処理画面の一例である。横軸は時間、縦軸は心臓及び肺の筋肉の動きを表す。図1との波形の違いは、プログラム及び単位時間の違いによる。図7の12は寝ているときの心拍の状態、13は胸の筋肉の動きを表す。図8のフローチャートは、データ取得の単位時間の設定(ステップ41、42)及び処理後のグラフを表す(ステップ43)。   7 and 8 are examples of processing screens for programs according to the present invention. The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the movement of the heart and lung muscles. The difference in waveform from FIG. 1 is due to the difference in program and unit time. In FIG. 7, 12 represents the state of the heartbeat when sleeping, and 13 represents the movement of the chest muscles. The flowchart of FIG. 8 represents setting of unit time for data acquisition (steps 41 and 42) and a graph after processing (step 43).

図9及び図10は、正常呼吸、寝返り、ノイズ、誰もいない等のデータを機械学習させるプログラムの画面の一例である。図10のフローチャートは、解析(ステップ51)のため、正常呼吸、寝返り、無呼吸判断、ノイズなどの状態を機械学習させていることを表す(ステップ52からステップ56まで)。   FIG. 9 and FIG. 10 are examples of a program screen for machine learning of data such as normal breathing, turning over, noise, and nobody. The flowchart of FIG. 10 shows that machine learning is performed for conditions such as normal breathing, turning over, apnea determination, and noise for analysis (step 51) (from step 52 to step 56).

実施例2は、補聴器である。雑音の多い場所でもマイクで音声を拾い、その中から必要な音声情報を分離抽出する。
これまでの補聴器は雑音が多く使いにくいものであった。これに対し、人間の耳はノイズの中から人間の声を聞き分けることができる。これを補聴器において機械学習により行う。
Example 2 is a hearing aid. Pick up the voice with a microphone even in a noisy place, and separate and extract the necessary voice information from it.
Conventional hearing aids are noisy and difficult to use. On the other hand, the human ear can distinguish human voice from noise. This is done by machine learning in the hearing aid.

従来技術では、補聴器は取得した音のうち、任意の音を強調することにより雑音の低減を図るものであったため、雑音を完全に除去することができなかった。本発明によれば不要な音を雑音として完全に除去し、所望の音声のみを再生することができる。あらかめ教師データとして、自分の声、身内の声など聴取する必要のある音をサンプリングして機械学習させ、基準となる教師データと分割ウェイトを作成する。これに対し、センサーから入力された音をリアルタイムで想起させることにより、聴取する必要のある音のみを取り出して再生することができ、高齢者などに雑音のない補聴器を提供できる。
実施例2の各図は、実施例1と同様であるので、実施例1の各図を援用する。
In the prior art, since the hearing aid was intended to reduce noise by enhancing any sound among the acquired sounds, the noise could not be completely removed. According to the present invention, unnecessary sound can be completely removed as noise, and only desired sound can be reproduced. As teacher data, sounds that need to be heard, such as one's own voice and relative's voice, are sampled and machine-learned to create reference teacher data and division weights. On the other hand, by recalling the sound input from the sensor in real time, only the sound that needs to be heard can be taken out and reproduced, and a hearing aid free from noise can be provided to the elderly and the like.
Since each figure of Example 2 is the same as that of Example 1, each figure of Example 1 is used.

本発明は、見守り装置、医療機器、自動車運転者の状態検出器などの応用できる。
見守り装置は、個人の家庭における健康管理のほか、特別養護老人ホームや病院にセンサーを設置し、自分の健康管理に役立てることができる。
また、自分で健康状態を把握できるため、遠隔医療にも役立つ。
更に、見守り装置は、獣医が少ないペットの見守りにも役立つ。
The present invention can be applied to a monitoring device, a medical device, a vehicle driver state detector, and the like.
In addition to health management in individual homes, the monitoring device can be used for personal health management by installing sensors in nursing homes and hospitals.
In addition, it is useful for telemedicine because you can check your health.
Furthermore, the watching device is useful for watching pets with few veterinarians.

1.センサー
2.センサー増幅器
3.アナログ/デジタル変換器
4.バンドパスフィルター
5.入力データ
6. 機械学習
7. 分割ウェイト
8.リアルタイム想起
9.想起後のデータ
10.クラスター分表
11.解析結果
12.1分スケール
13.3秒機械学習スケール
14.1時間スケール
15.正常呼吸
16.寝返り検出
17.無呼吸判断
18.ノイズ
19.何も反応がない
1. Sensor 2. Sensor amplifier 3. Analog / digital converter 4. Band pass filter 5. Input data 6. Machine learning 7. Divided weight 8. Real time recall 9. Post recall data 10. Cluster table 11. Analysis results 12.1 minute scale 13.3 seconds Machine learning scale 14.1 hour scale 15. Normal breath 16. Rolling detection 17. Apnea judgment 18. Noise 19. No response

Claims (8)

センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成し、保存する学習部と、
センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部と、
から構成される雑音除去装置。
A learning unit that divides input data from the sensor into data per unit time, generates teacher data and division weights from the divided data, and stores the data;
Recalling unit that divides input data from a sensor into data per unit time, and calculates input data by recollection using the divided weight for the divided data;
A noise elimination device composed of
前記学習部は、
入力された音、振動などのデータを電気信号に変換するセンサーと、
センサーからの電気信号を増幅するセンサー増幅器と、
電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器と、
特定周波数をカットするバンドパスフィルターと、
単位時間ごとに分割されたデータについて機械学習を行い、基準となる教師データと分割ウェイトを生成し、保存する機械学習装置と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の雑音除去装置。
The learning unit
A sensor that converts input sound, vibration, and other data into electrical signals;
A sensor amplifier that amplifies the electrical signal from the sensor;
An analog / digital converter that converts electrical signals from analog data to digital data;
A bandpass filter that cuts off a specific frequency;
A machine learning device that performs machine learning on data divided every unit time, generates reference teacher data and division weights, and stores them;
The noise removal apparatus according to claim 1, further comprising:
前記想起部は、
入力された音、振動などのデータを電気信号に変換するセンサーと、
センサーからの電気信号を増幅するセンサー増幅器と、
電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換するアナログ/デジタル変換器と、
特定周波数をカットするバンドパスフィルターと、
単位時間ごとに分割されたデータについて前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の雑音除去装置。
The recall part is
A sensor that converts input sound, vibration, and other data into electrical signals;
A sensor amplifier that amplifies the electrical signal from the sensor;
An analog / digital converter that converts electrical signals from analog data to digital data;
A bandpass filter that cuts off a specific frequency;
A recall unit for calculating input data by recall using the divided weights for data divided every unit time; and
The noise removal apparatus according to claim 1, further comprising:
請求項1に記載の雑音除去装置であって、
雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定装置と、
判定した結果を表示する表示装置と、
を更に備える解析装置。
The noise removal device according to claim 1,
A determination device that classifies the data from which noise has been removed into a hyperdimensional cluster according to the number of parameters;
A display device for displaying the determined result;
An analysis device further comprising:
センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成して保存する学習工程と、
センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起工程と、
から構成される雑音除去方法。
A learning step of dividing input data from the sensor into data per unit time, generating teacher data and divided weights from the divided data, and storing them,
Recall process of dividing input data from the sensor into data per unit time, and calculating the input data by recall using the divided weight for the divided data;
A noise removal method comprising:
請求項5に記載の雑音除去方法であって、
雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定方法と、
判定した結果を表示する表示方法と、
を更に備える解析方法。
The noise removal method according to claim 5, comprising:
A determination method for classifying the noise-removed data into hyperdimensional clusters according to the number of parameters,
A display method for displaying the judgment result;
An analysis method further comprising:
コンピュータを、
センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータから教師データと分割ウェイトを生成し、保存する学習部と、
センサーからの入力データを単位時間当たりのデータに分割し、該分割したデータに前記分割ウェイトを使用して想起により入力データを計算する想起部と、
から構成される雑音除去装置として機能させるためのプログラム。
Computer
A learning unit that divides input data from the sensor into data per unit time, generates teacher data and division weights from the divided data, and stores the data;
Recalling unit that divides input data from a sensor into data per unit time, and calculates input data by recollection using the divided weight for the divided data;
A program for functioning as a noise removal device composed of
コンピュータを、
請求項7に記載の雑音除去装置として機能させるためのプログラムであって、
雑音が除去されたデータをパラメーターの数に応じた超次元のクラスターに分類する判定部と、
判定した結果を表示する表示部と、
を更に備える解析装置として機能させるためのプログラム。
Computer
A program for causing a noise removal device according to claim 7 to function.
A determination unit that classifies the data from which noise is removed into a hyperdimensional cluster according to the number of parameters;
A display for displaying the result of the determination;
A program for functioning as an analysis device further comprising:
JP2017135465A 2017-07-11 2017-07-11 Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program Pending JP2019017406A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017135465A JP2019017406A (en) 2017-07-11 2017-07-11 Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017135465A JP2019017406A (en) 2017-07-11 2017-07-11 Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019017406A true JP2019017406A (en) 2019-02-07

Family

ID=65352693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017135465A Pending JP2019017406A (en) 2017-07-11 2017-07-11 Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2019017406A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112348068A (en) * 2020-10-28 2021-02-09 东南大学 Time sequence data clustering method based on noise reduction encoder and attention mechanism

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112348068A (en) * 2020-10-28 2021-02-09 东南大学 Time sequence data clustering method based on noise reduction encoder and attention mechanism

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108388912B (en) Sleep staging method based on multi-sensor feature optimization algorithm
US20220007964A1 (en) Apparatus and method for detection of breathing abnormalities
US11116478B2 (en) Diagnosis of pathologies using infrasonic signatures
CN104042191A (en) Wrist watch type multi-parameter biosensor
EP3678553B1 (en) Diagnosis of pathologies using infrasonic signatures
CN102770063A (en) Physiological signal quality classification methods and systems for ambulatory monitoring
CN110811647B (en) Multi-channel hidden lie detection method based on ballistocardiogram signal
EP3165164A1 (en) Respiratory sound analysis device, respiratory sound analysis method, computer program, and recording medium
CN106999072B (en) Multi-channel ballistocardiograph with cepstral smoothing and quality-based dynamic channel selection
CN108697352B (en) Physiological information measuring method, physiological information monitoring device and equipment
KR101635899B1 (en) Method for determining state of breathing during sleep
CN115153467A (en) Health monitoring system and method
JP2019017406A (en) Noise removal device of kinetic recall output signal of time series data, noise removal method, program, analysis device of respiration, heart beat and voice by cluster analysis, analysis method and program
JPWO2015178439A1 (en) Sleep / apnea central / occlusion type diagnosis support device and diagnosis support method, and sleep apnea central / occlusion type diagnosis support program
JP2022063926A (en) Sleep state estimation system
Zhang et al. Digital signal processing and analysis of cardiopulmonary audio using a multi-channel stethograph system
Singh et al. Computer aided analysis of phonocardiogram
WO2016207951A1 (en) Shunt murmur analysis device, shunt murmur analysis method, computer program, and recording medium
JP6036178B2 (en) Respiratory sound analyzer, respiratory sound analysis method and respiratory sound analysis program
JP6859622B2 (en) EEG signal processing system, EEG signal processing method and program
WO2020090763A1 (en) Processing device, system, processing method, and program
CN109068992A (en) Sleep signal regulating device and method
Grundlehner et al. Methods to characterize sensors for capturing body sounds
US11439320B2 (en) Biological-sound analysis device, biological-sound analysis method, program, and storage medium
Rohman et al. Analysis of the Effectiveness of Using Digital Filters in Electronic Stethoscopes