JP2023035888A - Device and method for extracting heart beat data on the basis of radio radar signal - Google Patents

Device and method for extracting heart beat data on the basis of radio radar signal Download PDF

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Wenqian Xue
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Hongchun Li
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Abstract

To provide a device and a method for extracting heart beat data on the basis of a radio radar signal.SOLUTION: A method includes: collecting a radio radar signal obtained by sensing a detection target using radar; performing band-pass filtering in a first frequency band on radio radar data; calculating frequency spectrum energy at each time accumulated in a time window; acquiring band-pass filtering feature data by performing feature extraction on data after the band-pass filtering and/or acquiring frequency spectrum energy feature data by performing feature extraction on frequency spectrum energy at each time in a second frequency band; inputting the band-pass filtering feature data and/or the frequency spectrum energy feature data to a neural network based detection model; and obtaining a heart beat interval and the number of heart beats of the detection target on the basis of waveform data.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、レーダー検出の技術分野に関する。 The present invention relates to the technical field of radar detection.

生活水準の向上に伴い、人々の健康意識が徐々に高まっており、ハートビート(心拍)を定期的に評価して健康状態をモニタリングする必要がある。一般的に言えば、ハートビートを評価するために2つの指標があり、1つは安静時心拍数であり、もう1つは心拍変動(HRV)である。安静時心拍数とは正常な人の安静状態での1分あたりの心拍数を指し、心拍変動とは心拍サイクル間の差の変化を指す。ハートビートを評価する指標は病気診断や健康管理にとって非常に重要な指針となり、心拍変動はさらに、ストレス指数の評価、感情の識別(特定)などにも使用され得る。 With the improvement of living standards, people's health awareness is gradually increasing, and it is necessary to regularly evaluate heartbeats to monitor health conditions. Generally speaking, there are two metrics to assess heartbeat, one is resting heart rate and the other is heart rate variability (HRV). Resting heart rate refers to the number of heart beats per minute in a normal person's resting state, and heart rate variability refers to the change in the difference between heartbeat cycles. An index for evaluating heartbeat is a very important guideline for disease diagnosis and health management, and heart rate variability can also be used to evaluate stress index, identify (specify) emotions, and the like.

医学では、通常、心電図(ECG)を用いて患者の安静時心拍数及び心拍変動を監視し、心電図による監視は正確性がとても高いが、テスト時に皮膚の指定位置にシートを貼る必要があるため、使い勝手が悪く、違和感があり、かつ随時に心電図を使用してモニタリングを行うことに不便さがある。 In medicine, an electrocardiogram (ECG) is usually used to monitor a patient's resting heart rate and heart rate variability. Although ECG monitoring is highly accurate, it requires a sheet to be attached to a specified position on the skin during the test. , it is inconvenient to use, feels uncomfortable, and is inconvenient to monitor using an electrocardiogram at any time.

スマートウェアラブルデバイスの普及により、心拍数モニタリングはほとんどのスマートブレスレット/ウォッチに統合されているが、これらのデバイスのほとんどは心拍数の指標しか提供できず、ハートビートを正確に評価することが困難であり、かつ長時間着用する必要があるため、お年寄りなどは忘れやすく、着用が面倒である。一方、今のところ、ハートビートの非接触モニタリングが提案されており、例えば、人体により反射されたレーダー信号を分析(解析)することで、ハートビートに関する信号を抽出する。 With the popularization of smart wearable devices, heart rate monitoring is integrated into most smart bracelets/watches, but most of these devices can only provide heart rate indicators, making it difficult to accurately assess heartbeat. In addition, since it is necessary to wear it for a long time, it is easy for the elderly to forget to wear it, and it is troublesome to wear it. On the other hand, contactless monitoring of the heartbeat has been proposed so far, for example by analyzing the radar signal reflected by the human body to extract the signal related to the heartbeat.

なお、上述の背景技術についての紹介は、本発明の技術案を明確かつ完全に説明し、また、当業者がそれを理解しやすいためのものである。これらの技術案は、本発明の背景技術に記述されているため、当業者にとって周知であると解釈してはならない。 It should be noted that the above introduction of the background art is to clearly and completely describe the technical solution of the present invention and facilitate the understanding of those skilled in the art. These technical proposals are described in the background art of the present invention and should not be construed as being well known to those skilled in the art.

しかしながら、発明者が次のようなことを発見した。即ち、生理学的信号にハートビート信号だけでなく呼吸信号も含まれているから、抽出されたハートビート信号は呼吸信号の影響を受けやすい。今のところ、ハートビートの非接触モニタリングのスキームでは、一般にハートビート信号の有無を検出できるが、検出精度が低く、正確なハートビートデータを抽出できない恐れがある。 However, the inventor discovered the following. That is, since the physiological signal includes not only the heartbeat signal but also the respiratory signal, the extracted heartbeat signal is susceptible to the respiratory signal. At present, heartbeat contactless monitoring schemes can generally detect the presence or absence of heartbeat signals, but the detection accuracy may be low and accurate heartbeat data may not be extracted.

上述の技術的問題のうちの少なくとも1つに鑑みで、本発明の実施例は、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出するための装置及び方法を提供する。ハートビートデータの正確な非接触取得により、安静時心拍数及び心拍変動のモニタリングを実現できる。 In view of at least one of the above technical problems, embodiments of the present invention provide an apparatus and method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals. Accurate contactless acquisition of heartbeat data enables monitoring of resting heart rate and heart rate variability.

本発明の実施例の1つの側面によれば、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置が提供され、該装置は、
レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集するための取集ユニット;
取得した無線レーダー信号に対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行うためのフィルタリングユニットであって、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域である、フィルタリングユニット;
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算するための計算ユニット;
前記バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得するための特徴抽出ユニット;
時間領域の前記バンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の前記周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを得るための検出ユニット;及び
前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得るための取得ユニットを含む。
According to one aspect of an embodiment of the present invention, there is provided an apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals, the apparatus comprising:
an acquisition unit for acquiring radio radar signals detected by the radar;
a filtering unit for bandpass filtering an acquired wireless radar signal in a first frequency band, said first frequency band being a predetermined frequency band for said heartbeat to be detected;
a computing unit for computing the frequency spectrum energy at each instant accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
performing feature extraction on the data after the bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on the frequency spectrum energy at each time point in the second frequency band to obtain the frequency spectrum a feature extraction unit for obtaining energy feature data;
a detection unit for inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model and using the detection model to obtain detected waveform data; and an acquisition unit for obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection target based on the waveform data.

本発明の実施例のもう1つの側面によれば、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法が提供され、該方法は、
レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
取得した無線レーダー信号に対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
前記バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;
時間領域の前記バンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の前記周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を取得することを含む。
According to another aspect of an embodiment of the invention, there is provided a method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals, the method comprising:
Collecting radio radar signals from detection targets detected by the radar;
performing bandpass filtering on the acquired wireless radar signal in a first frequency band, the first frequency band being a predetermined frequency band associated with the heartbeat to be detected;
calculating the frequency spectrum energy at each instant accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
performing feature extraction on the data after the bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on the frequency spectrum energy at each time point in the second frequency band to obtain the frequency spectrum obtaining energy signature data;
inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model to obtain post-detection waveform data using the detection model; and the waveform. Obtaining a heartbeat interval and a heart rate of the detection target based on the data.

本発明の実施例の有利な効果は少なくとも次のとおりである。即ち、無線レーダー信号に基づいてバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し、時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び、前記波形データに基づいて検出対象のハートビート間隔及び心拍数を取得し得る。これにより、ハートビートデータを非接触で正確に取得し、安静時心拍数及び心拍変動のモニタリングを実現できるため、ハートビートのモニタリングはいつでも便利に行うことができるだけでなく、ユーザーエクスペリエンスも快適であり、かつ精度も高い。 Advantageous effects of embodiments of the present invention are at least the following. That is, obtaining bandpass filtering feature data and/or frequency spectrum energy feature data based on the wireless radar signal, and neural network-based detection of the time domain bandpass filtering feature data and/or frequency domain frequency spectrum energy feature data. input into a model to obtain post-detection waveform data using the detection model; and heartbeat interval and heart rate to be detected based on the waveform data. It can accurately acquire heartbeat data without contact and realize resting heart rate and heart rate variability monitoring, so heartbeat monitoring is not only convenient at any time, but also provides a comfortable user experience. and high accuracy.

また、1つの実施例について説明した及び/又は示した特徴は、同じ又は類似した方式で1つ又は複数の他の実施例に用い、他の実施例における特徴と組み合わせ、又は、他の実施例における特徴を置換することもできる。 Also, features described and/or shown for one embodiment may be used in the same or similar manner in one or more of the other embodiments, combined with features in other embodiments, or described in other embodiments. You can also replace features in

なお、「含む/有する」のような用語は、本明細書に使用されるときに、特徴、要素、ステップ、又はアセンブルの存在を指すが、1つ又は複数の他の特徴、要素、ステップ、又はアセンブリの存在又は付加を排除しないということも指す。 It should be noted that terms such as "including/having," as used herein, refer to the presence of a feature, element, step, or assembly, but not one or more other features, elements, steps, or does not exclude the presence or addition of assemblies.

本発明の1つの図面又は1つの実施例に記載の要素及び特徴は、1つ又は複数の他の図面又は実施例に示した要素及び特徴と組み合わせることができる。また、図面では、類似した符号は、幾つの図面の中の対応部品を示し、複数の実施例に用いる対応部品を示すためにも用いられる。
心電図(ECG)により取得した心電信号を示す図である。 本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を示す図である。 本発明の実施例における無線レーダーデータの一例を示す図である。 本発明の実施例におけるバンドパスフィルタリング後のデータの一例を示す図である。 本発明の実施例における複数の時刻の周波数スペクトルエネルギーの一例を示す図である。 本発明の実施例においてECGにより取得した心電信号の一例を示す図である。 本発明の実施例におけるバンドパスフィルタリング特徴データの一例を示す図である。 本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する他の方法を示す図である。 本発明の実施例においてECGにより取得した心電信号と三角波データとの比較の一例を示す図である。 本発明の実施例における心拍数及びハートビート間隔の損失及びヒストグラムの一例を示す図である。 本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置を示す図である 本発明の実施例における電子機器を示す図である。
Elements and features shown in one drawing or embodiment of the invention can be combined with elements and features shown in one or more other drawings or embodiments. Also, in the figures, like reference numerals are used to indicate corresponding parts in several figures and to indicate corresponding parts used in several embodiments.
1 is a diagram showing an electrocardiographic signal acquired by an electrocardiogram (ECG); FIG. FIG. 4 illustrates a method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention; It is a figure which shows an example of the radio radar data in the Example of this invention. It is a figure which shows an example of the data after band-pass filtering in the Example of this invention. FIG. 3 is a diagram showing an example of frequency spectrum energy at multiple times in an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a diagram showing an example of an electrocardiographic signal acquired by ECG in the embodiment of the present invention; It is a figure which shows an example of the bandpass filtering feature data in the Example of this invention. FIG. 4 illustrates another method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a diagram showing an example of comparison between an electrocardiographic signal acquired by ECG and triangular wave data in the embodiment of the present invention; FIG. 3 shows an example of heart rate and heartbeat interval losses and histograms in an embodiment of the present invention; Fig. 3 shows an apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention; It is a figure which shows the electronic device in the Example of this invention.

添付した図面及び以下の説明を参照することにより、本発明の前述及び他の特徴が明らかになる。なお、明細書及び図面では、本発明の特定の実施形態を開示するが、それは、本発明の原理を採用し得る一部のみの実施形態を示し、理解すべきは、本発明は記載されている実施形態に限定されず、即ち、本発明は添付した特許請求の範囲に属するすべての変更、変形及び代替によるものをも含むということである。 The foregoing and other features of the present invention will become apparent with reference to the accompanying drawings and the following description. While the specification and drawings disclose specific embodiments of the invention, it is to be understood that they illustrate only some of the embodiments that may employ the principles of the invention and that the invention is not so described. It is not intended to be limited to any particular embodiment, i.e., the invention includes all modifications, variations and alternatives falling within the scope of the appended claims.

本発明の実施例において、レーダーはミリ波(mm Wave)レーダーであっても良いが、これに限定されない。該レーダーは送信アンテナにより電磁波を送信し、異なる物体の反射を経た後に、対応する反射波(レーダーエコー情報)を受信する。レーダーエコー情報を分析することで、物体とレーダーとの間の位置、径方向移動速度などの情報を効果的に抽出でき、これらの情報は多くの応用シナリオのニーズを満たすことができる。 In embodiments of the present invention, the radar may be, but is not limited to, millimeter wave (mm Wave) radar. The radar transmits electromagnetic waves through a transmitting antenna and receives corresponding reflected waves (radar echo information) after being reflected by different objects. By analyzing the radar echo information, we can effectively extract the information such as the position between the object and the radar, the radial movement speed, etc., which can meet the needs of many application scenarios.

本発明の実施例において、検出対象としての物体は様々な年齢の人々、例えば、高齢者であても良く、子供であっても良く、高齢者及び/又は介護者、子供及び/又は保護者であっても良い。なお、本発明はこれらに限定されず、検出対象としての物体はさらに、生物学的特徴のある動物などであっても良い。以下、人体を例にして説明を行う。 In embodiments of the present invention, objects to be detected may be people of different ages, such as the elderly, children, elderly and/or caregivers, children and/or guardians. It can be. The present invention is not limited to these examples, and the object to be detected may also be an animal having biological characteristics. A description will be given below using the human body as an example.

図1は心電図(ECG)により取得した心電信号を示す図であり、図1に示すように、該心電信号は少なくとも2つのR波情報(波のピーク)101を有する。該心電信号によりビート間インターバル(IBI、Inter-Beat Interval)及び心拍数を計算できる。 FIG. 1 is a diagram showing an electrocardiographic signal acquired by electrocardiogram (ECG), which has at least two pieces of R-wave information (wave peaks) 101, as shown in FIG. The inter-beat interval (IBI) and heart rate can be calculated from the electrocardiographic signal.

本発明の実施例において、ハートビートデータは検出対象のハートビート間隔(IBIを用いて表しても良い)及び心拍数を含み、該心拍数は安静時心拍数という指標を表すことができ、該ハートビート間隔は心拍変動を分析するために用いられ得る。なお、これらの概念の具体的な内容については関連技術を参照できる。 In an embodiment of the present invention, the heartbeat data includes a detected heartbeat interval (which may be expressed using IBI) and a heart rate, wherein the heart rate can represent an index of resting heart rate; Heartbeat intervals can be used to analyze heart rate variability. Note that related art can be referred to for specific contents of these concepts.

<第一側面の実施例>
本発明の実施例では無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法が提供される。
<Example of the first aspect>
Embodiments of the present invention provide a method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals.

図2は本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を示す図であり、図2に示すように、該方法は以下の操作(ステップ)を含む。 FIG. 2 is a diagram showing a method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the method includes the following operations (steps).

201:レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
202:取得(取集)した無線レーダーデータに対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
203:バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
204:バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;
205:時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
206:前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得る。
201: Acquire radio radar signals detected by radar;
202: performing band-pass filtering in a first frequency band on the obtained wireless radar data, wherein the first frequency band is a predetermined frequency band related to the heartbeat to be detected;
203: Calculate the frequency spectrum energy at each time accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
204: Perform feature extraction on the data after bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or perform feature extraction on the frequency spectrum energy at each time in the second frequency band to obtain frequency obtaining spectral energy signature data;
205: Input the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model, and obtain waveform data after detection using the detection model; and
206: Obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection object according to the waveform data.

なお、上述の図2は本発明の実施例を例示的に説明するためのものに過ぎず、本発明はこれに限られない。例えば、各操作(ステップ)間の実行順序を適切に調整したり、幾つかの操作を増減したりすることができる。また、当業者は、上述の図2の記載に限られず、上述の内容に基づいて適切な変形などを行うこともできる。 Note that FIG. 2 described above is merely for exemplifying the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this. For example, the execution order between operations (steps) can be adjusted appropriately, or some operations can be increased or decreased. Moreover, those skilled in the art are not limited to the description of FIG. 2 above, and can make appropriate modifications based on the above contents.

幾つかの実施例において、単一周波数変調の連続波レーダー装置を採用し、レーダー送信機送信の無線信号により外部空間を感知できる。検出対象はレーダー装置の放射範囲内にあり、例えば、レーダー装置から特定の距離、例えば、60cm未満のところに静止的に座ったり横になったりするができる。1台のレーダー装置により或る検出対象をモニタリングしても良いが、本発明はこれに限られず、例えば、機能が強化されたレーダー装置は複数の検出対象を同時にモニタリングできる。 In some embodiments, a single frequency modulated continuous wave radar system is employed to sense the external space via radio signals transmitted by the radar transmitter. The object to be detected is within the radiation range of the radar device and can, for example, sit or lie stationary at a certain distance from the radar device, for example less than 60 cm. Although one radar device may monitor a certain detection target, the present invention is not limited to this. For example, a radar device with enhanced functionality can simultaneously monitor multiple detection targets.

幾つかの実施例において、レーダー受信機によりレーダーエコー(無線レーダー信号)を受信でき、また、データ取集カードにより第一サンプリング率S1で該無線レーダー信号を取集することで無線レーダーデータを得ることができる。該第一サンプリング率S1は比較的高くても良く、例えば、2500Hzである。 In some embodiments, a radar receiver can receive a radar echo (a wireless radar signal), and a data acquisition card acquires the wireless radar signal at a first sampling rate S1 to obtain wireless radar data. be able to. The first sampling rate S1 may be relatively high, for example 2500Hz.

図3は本発明の実施例における無線レーダーデータの一例を示す図であり、図3に示すように、該無線レーダーデータは例えば、同相信号radar_I(n)及び直交信号radar_Q(n)を含む。 FIG. 3 is a diagram showing an example of radio radar data in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the radio radar data includes, for example, an in-phase signal radar_I(n) and a quadrature signal radar_Q(n). .

幾つかの実施例において、第一周波数帯域は検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり、例えば、該第一周波数帯域は[8,100]Hzであり、又は、[-100,-8][8,100]Hzである。バンドパスフィルターにより、低周波数の呼吸信号及び高周波数のノイズ信号の影響をある程度消去することで、ハートビートデータの正確な抽出に基礎を提供できる。 In some embodiments, the first frequency band is a predetermined frequency band for heartbeats to be detected, e.g., the first frequency band is [8, 100] Hz, or [-100, -8]. [8, 100] Hz. A bandpass filter can provide a basis for accurate extraction of heartbeat data by canceling some of the effects of low frequency respiratory signals and high frequency noise signals.

例えば、radar_I(n)及びradar_Q(n)に対してバンドパスフィルタリングを行うことで、バンドパスフィルタリング後の、主にハートビートの波動により変調されたデータ、即ち、radar_I_bp(n)及びradar_Q_bp(n)を取得し得る。 For example, by performing band-pass filtering on radar_I(n) and radar_Q(n), data modulated mainly by heartbeat waves after band-pass filtering, that is, radar_I_bp(n) and radar_Q_bp(n) ).

幾つかの実施例において、さらに、バンドパスフィルタリング後のデータに対して直流周波数オフセットを消去しても良い。 In some embodiments, the DC frequency offset may also be eliminated from the data after bandpass filtering.

例えば、次のような操作、即ち、
radar_I_bp(n)=radar_I_bp(n)-mean(radar_I_bp(n));及び
radar_Q_bp(n)=radar_Q_bp(n)-mean(radar_Q_bp(n))
を行うことで直流オフセットを消去できる。
For example:
radar_I_bp(n)=radar_I_bp(n)-mean(radar_I_bp(n)); and
radar_Q_bp(n)=radar_Q_bp(n)-mean(radar_Q_bp(n))
can be used to eliminate the DC offset.

図4は本発明の実施例のバンドパスフィルタリング後のデータの一例を示す図であり、図4に示すように、該バンドパスフィルタリング後のデータは例えば、直流オフセット消去後の同相信号radar_I_bp(n)及び直交信号radar_Q_bp(n)を含む。 FIG. 4 is a diagram showing an example of data after band-pass filtering according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the data after band-pass filtering is, for example, the in-phase signal radar_I_bp( n) and the quadrature signal radar_Q_bp(n).

幾つかの実施例において、スライディング時間ウィンドウによりバンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換することで、各時刻の周波数スペクトルエネルギーを得ることができる。例えば、短時間フーリエ変換(STFT)、ウェーブレット変換などにより、バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換できる。 In some embodiments, the data after band-pass filtering with a sliding time window is transformed from a time domain signal to a frequency domain signal to obtain the frequency spectrum energy at each time. For example, the short-time Fourier transform (STFT), wavelet transform, etc. can transform the data after band-pass filtering from a time domain signal to a frequency domain signal.

例えば、処理後のIQ複素信号を時間領域から周波数領域に変換し、該複素信号は、
S(n)=radar_I_bp(n)+j*radar_Q_bp(n)
である。時間ウィンドウはシーケンスにより表されても良く、nは各時刻を表す。
For example, transforming the processed IQ complex signal from the time domain to the frequency domain, the complex signal is
S(n)=radar_I_bp(n)+j*radar_Q_bp(n)
is. A time window may be represented by a sequence, where n represents each time instant.

例えば、複素信号S(n)をn段(セグメント)k点のシーケンスS(k)に分割し、各シーケンスS(k,i)に対して周波数領域変換(例えば、FFTなど)を行い、該シーケンスの周波数スペクトルz(t(i),f(m),i)を取得し、各シーケンスの周波数スペクトルに対して合併を行った後に複素信号S(n)の周波数スペクトルz(t(n),f(m))を取得できる。 For example, a complex signal S(n) is divided into n-stage (segment) k-point sequences S(k), and each sequence S(k, i) is subjected to a frequency domain transform (for example, FFT). Acquire the frequency spectrum z(t(i), f(m), i) of the sequence, and perform the merger on the frequency spectrum of each sequence to obtain the frequency spectrum z(t(n) of the complex signal S(n) , f(m)).

そのうち、S(k,i)はシーケンス長がkの第i個目のシーケンスを表し、i=0,1,2,…,nであり、kは周波数領域変換が行われるシーケンスの点の数を表し、点の数は固定値、例えば、512などであっても良い。z(t(i),f(m),i)は第i個目のシーケンス(即ち、時刻がt(i)であり,t(i)=i*fsであり、fsはサンプリング周波数である)の、各周波数点f(m)(m=0,1,2,…,k-1)における周波数スペクトルエネルギーを表す。 Among them, S(k, i) represents the i-th sequence of sequence length k, where i=0, 1, 2, . , and the number of points may be a fixed value, such as 512. z(t(i), f(m), i) is the ith sequence (i.e., time is t(i), t(i)=i*f s , f s is the sampling frequency) ) at each frequency point f(m) (m=0, 1, 2, . . . , k−1).

図5は本発明の実施例における複数の時刻の周波数スペクトルエネルギーの一例を示す図である。そのうち、段分け(セグメント化)された時間ウィンドウは例えば、204.8ms(512点のFFT)であり、スライディングステップ長は0.4msであり、例えば、逐点で(点毎に)スライディングすることで、サンプリング率がIQ信号のサンプリング率と一致するように保証できる。例えば、[-30,-8][8,30]Hzの範囲内で、各時刻の周波数スペクトルエネルギーを(図5における灰白色部分により示されるように)得ることができる。 FIG. 5 is a diagram showing an example of frequency spectrum energy at multiple times in the embodiment of the present invention. Among them, the segmented time window is e.g. 204.8ms (512-point FFT), the sliding step length is 0.4ms, e.g. It can guarantee that the sampling rate matches the sampling rate of the IQ signal. For example, within the range [-30,-8][8,30] Hz, we can obtain the frequency spectrum energy at each time (as indicated by the gray area in FIG. 5).

図6は本発明の実施例においてECGにより取得した心電信号の一例を示す図である。図5及び図6に示すように、図5の周波数スペクトルエネルギー分布は図6の心電信号分布とほぼ一致している。これにより、本発明の実施例がハートビートデータの正確性を改善し得ることを初期検証できる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of an electrocardiographic signal obtained by ECG in the embodiment of the present invention. As shown in FIGS. 5 and 6, the frequency spectrum energy distribution in FIG. 5 substantially matches the electrocardiogram signal distribution in FIG. This provides an initial verification that embodiments of the present invention can improve the accuracy of heartbeat data.

以下、先に、如何に周波数スペクトルエネルギー特徴データを得るかについて説明する。 In the following, we first describe how to obtain the frequency spectrum energy feature data.

幾つかの実施例において、第二周波数帯域は第一周波数帯域内の一部周波数帯域(一部の周波数帯域)であり得る。例えば、第二周波数帯域は[8,30]Hzであり、又は[-30,-8][8,30]Hzである。第二周波数帯域内で周波数スペクトルの集計(aggregation)・分析を行うことで、ノイズ信号の影響をさらに除去し、ハートビートデータの正確性をさらに向上させることができる。 In some embodiments, the second frequency band can be a sub-frequency band (sub-frequency band) within the first frequency band. For example, the second frequency band is [8,30]Hz, or [-30,-8][8,30]Hz. Aggregation and analysis of the frequency spectrum within the second frequency band can further remove the effects of noise signals and further improve the accuracy of the heartbeat data.

幾つかの実施例において、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行うことで、周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し、前記周波数スペクトルエネルギー特徴データは次のようなもののうちの1つ又は複数を含み、即ち、
・前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの和を求めた後のデータであり、
例えば、周波数帯域[8,30]Hzの周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ、即ち、

Figure 2023035888000002
であり、
また、例えば、周波数帯域[-30,-8]Hzの周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ、即ち、
Figure 2023035888000003
であり;
・前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータであり、
例えば、周波数帯域[8,30]Hzの周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ、即ち、
Figure 2023035888000004
であり、
また、例えば、周波数帯域[-30,-8]Hzの周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ、即ち、
Figure 2023035888000005
であり;
・前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータであり、
例えば、周波数帯域[8,30]Hz及び[-30,-8]Hzの周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ、即ち、
Figure 2023035888000006
であり;
・前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータであり、
例えば、周波数帯域[8,30]Hz及び[-30,-8]Hzの周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ、即ち、
Figure 2023035888000007
である。 In some embodiments, feature extraction is performed on the frequency spectrum energy at each time point within the second frequency band to obtain frequency spectrum energy feature data, wherein the frequency spectrum energy feature data is as follows: including one or more of, i.e.
- The data after obtaining the sum of the frequency spectrum energy at each time of the partial frequency band within the second frequency band,
For example, the summed data for the frequency spectrum energy in the frequency band [8, 30] Hz, that is,
Figure 2023035888000002
and
Also, for example, the data after summing the frequency spectrum energy in the frequency band [-30, -8] Hz, that is,
Figure 2023035888000003
is;
- The data after obtaining the maximum value of the frequency spectrum energy at each time of the partial frequency band within the second frequency band,
For example, the data after obtaining the maximum value of the frequency spectrum energy in the frequency band [8, 30] Hz, that is,
Figure 2023035888000004
and
Also, for example, data after obtaining the maximum value of the frequency spectrum energy in the frequency band [-30, -8] Hz, that is,
Figure 2023035888000005
is;
- the data after calculating the sum of the frequency spectrum energy at each time of all the frequency bands in the second frequency band,
For example, the data after summing for the frequency spectrum energy of the frequency bands [8, 30] Hz and [-30, -8] Hz, i.e.
Figure 2023035888000006
is;
- Data after obtaining the maximum value of the frequency spectrum energy at each time of all frequency bands in the second frequency band,
For example, the data after obtaining the maximum value of the frequency spectrum energy in the frequency bands [8, 30] Hz and [-30, -8] Hz, that is,
Figure 2023035888000007
is.

以上、周波数スペクトルエネルギー特徴データについて例示的に説明したが、本発明はこれに限定されず、周波数スペクトルエネルギーに基づいて特徴抽出を行った後の他の特徴データを使用しても良い。これらの周波数スペクトルエネルギー特徴データのうちの一部又は全部をニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得することができる。 Although the frequency spectrum energy feature data has been exemplified above, the present invention is not limited to this, and other feature data after performing feature extraction based on the frequency spectrum energy may be used. Some or all of these frequency spectrum energy feature data can be input into a neural network-based detection model, and the detection model can be used to obtain post-detection waveform data.

以下、続いて、如何にバンドパスフィルタリング特徴データを得るかについて説明する。 The following describes how to obtain the bandpass filtering feature data.

幾つかの実施例において、バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行うことで、バンドパスフィルタリング特徴データを取得することもできる。前記バンドパスフィルタリング特徴データは次のようなもののうちの1つ又は複数を含んでも良く、即ち、
・前記レーダーデータの直交信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータであり、
例えば、radar_Q(n)であり;
・前記レーダーデータの同相信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータであり、
例えば、radar_I_bp(n)であり;
・前記レーダーデータに対してバンドパスフィルタリングを行って振幅値を求めた後のデータであり、
例えば、

Figure 2023035888000008
であり、
そのうち、S(n)=radar_I_bp(n)+j*radar_Q_bp(n)である。 In some embodiments, bandpass filtered feature data can also be obtained by performing feature extraction on the data after bandpass filtering. The bandpass filtering feature data may include one or more of the following:
- is data after performing band-pass filtering on the quadrature signal of the radar data,
For example, radar_Q(n);
- Data after performing band-pass filtering on the in-phase signal of the radar data,
For example, radar_I_bp(n);
- data obtained after obtaining an amplitude value by performing band-pass filtering on the radar data,
for example,
Figure 2023035888000008
and
Among them, S(n)=radar_I_bp(n)+j*radar_Q_bp(n).

図7は本発明の実施例におけるバンドパスフィルタリング特徴データの一例を示す図であり、バンドパスフィルタリングされ、かつ直流オフセットが除去された後のデータradar_I_bp、バンドパスフィルタリングされ、かつ直流オフセットが除去された後のデータradar_Q_bp、及び振幅値が求められた後のデータiq_amを示している。 FIG. 7 is a diagram showing an example of bandpass filtering feature data in an embodiment of the present invention, data radar_I_bp after bandpass filtering and DC offset removal, bandpass filtering and DC offset removal; The data radar_Q_bp after the amplitude values have been calculated and the data iq_am after the amplitude values have been obtained are shown.

以上、バンドパスフィルタリング特徴データについて例示的に説明したが、本発明はこれに限られず、バンドパスフィルタリング後のデータに基づいて特徴抽出が行われた後の他の特徴データを使用しても良い。これらのバンドパスフィルタリング特徴データの一部又は全部をニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて前記周波数スペクトルエネルギー特徴データ及び前記バンドパスフィルタリング特徴データを検出することで、検出後の波形データを得ることができる。 Although the bandpass filtering feature data has been exemplified above, the present invention is not limited to this, and other feature data after feature extraction has been performed based on data after bandpass filtering may be used. . By inputting some or all of these bandpass filtering feature data into a neural network-based detection model and using the detection model to detect the frequency spectrum energy feature data and the bandpass filtering feature data, post-detection waveform data can be obtained.

図8は本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する他の方法を示す図であり、バンドパスフィルタリング特徴データ及び周波数スペクトルエネルギー特徴データの両方を、検出モデルに入力される特徴データとして使用する場合を示している。図8に示すように、該方法は次のようなステップ(操作)を含む。 FIG. 8 is a diagram illustrating another method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention, in which both bandpass filtering feature data and frequency spectrum energy feature data are input to the detection model. It shows the case of using as feature data. As shown in FIG. 8, the method includes the following steps (operations).

801:レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
802:取得した無線レーダーデータに対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
803:バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
804:第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行うことで、周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得する。
801: Collect radio radar signals detected by radar;
802: performing band-pass filtering of a first frequency band on the obtained wireless radar data, wherein the first frequency band is a predetermined frequency band related to the heartbeat to be detected;
803: Calculate the frequency spectrum energy at each time accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
804: Acquire frequency spectrum energy feature data by performing feature extraction on the frequency spectrum energy at each time in the second frequency band.

図8に示すように、該方法はさらに以下のようなステップを含む。 As shown in FIG. 8, the method further includes the following steps.

805:バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行うことで、バンドパスフィルタリング特徴データを取得し;
806:周波数スペクトルエネルギー特徴データ及びバンドパスフィルタリング特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
807:前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得る。
805: Obtain bandpass filtering feature data by performing feature extraction on data after bandpass filtering;
806: input the frequency spectrum energy feature data and the bandpass filtering feature data into a neural network-based detection model, and obtain post-detection waveform data using the detection model; and
807: Obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection target based on the waveform data.

なお、上述の図8は本発明の実施例を例示的に説明するためのものに過ぎず、本発明はこれに限定されない。例えば、各操作間の実行順序を適切に調整したり、幾つかの操作を増減したりすることができる。また、当業者は、上述の図8の記載に限られず、上述の内容に基づいて適切な変形などを行うこともできる。 Note that FIG. 8 described above is merely for exemplifying the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto. For example, the execution order between operations can be adjusted appropriately, or some operations can be increased or decreased. Moreover, those skilled in the art are not limited to the description of FIG. 8 above, and can make appropriate modifications based on the above contents.

幾つかの実施例において、特徴データ(周波数スペクトルエネルギー特徴データ及び/又はバンドパスフィルタリング特徴データ)をニューラルネットワークベースの検出モデルに入力する前に、さらに、前記特徴データに対して第二サンプリング率S2で再サンプリングを行っても良く、そのうち、前記第二サンプリング率S2は前記第一サンプリング率S1よりも低い。 In some embodiments, prior to inputting feature data (frequency spectrum energy feature data and/or bandpass filtering feature data) into a neural network-based detection model, a second sampling rate S2 is further applied to the feature data. wherein the second sampling rate S2 is lower than the first sampling rate S1.

例えば、第一サンプリング率S1は2500Hzであり、第二サンプリング率S2は200Hzである。比較的高い第一サンプリング率により、ハートビートの特徴を正確に反映し得る無線レーダー信号を取得できるため、正確な特徴データを得ることができ、また、比較的低い第二サンプリング率により、データが歪み(distortion)を有しないようにさせることができ、かつ深層学習モデルの複雑度を軽減できる。 For example, the first sampling rate S1 is 2500Hz and the second sampling rate S2 is 200Hz. A relatively high first sampling rate enables the acquisition of wireless radar signals that can accurately reflect heartbeat characteristics, thus obtaining accurate characteristic data, and a relatively low second sampling rate permits the acquisition of accurate characteristic data. It can be free of distortion and reduce the complexity of the deep learning model.

幾つかの実施例において、さらに再サンプリング後の特徴データに対して正規化を行っても良い。 In some embodiments, normalization may also be performed on the resampled feature data.

例えば、レーダーの特徴情報に対してmin-max正規化方法を採用して正規化を行う。radar_I_bpを例にする場合、

Figure 2023035888000009
である。 For example, radar feature information is normalized using a min-max normalization method. Taking radar_I_bp as an example,
Figure 2023035888000009
is.

幾つかの実施例において、1つの時間(期間)内の特徴データを検出モデルに入力しても良く、そのうち、該1つの時間は、少なくとも2つのR波情報を含むように確保できる所定時間(例えば、2s)である。これにより、検出データの正確性をさらに保証でき、かつレスポンス(応答)時間は速い。 In some embodiments, feature data within one time period (time period) may be input to the detection model, wherein the one time period is a predetermined time period that can be ensured to contain at least two pieces of R-wave information ( For example, 2s). This can further guarantee the accuracy of the detection data and the response time is fast.

幾つかの実施例において、検出モデル出力の波形データが三角波データであり、これにより、波形データを簡単に処理できる。 In some embodiments, the waveform data of the detection model output is triangular wave data, which allows simple processing of the waveform data.

図9は本発明の実施例においてECGにより取得した心電信号と三角波データとの比較の一例を示す図である。図9に示すように、本発明の実施例における三角波データと、ECGにより取得した心電信号との間の損失(lossであり、図9における折線により示されるとおりであるに)が一定の範囲内に制御されるので、本発明の実施例におけるハートビートデータの正確性は高い。 FIG. 9 is a diagram showing an example of comparison between an electrocardiogram signal obtained by ECG and triangular wave data in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the loss between the triangular wave data in the embodiment of the present invention and the electrocardiographic signal acquired by ECG (loss, as indicated by the broken line in FIG. 9) is within a certain range. Heartbeat data accuracy in embodiments of the present invention is high because it is controlled internally.

幾つかの実施例において、検出モデルから出力された三角波データにノイズを追加し;及び、ノイズ追加後の三角波データの極大値を検出することで、検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ても良い。 In some embodiments, adding noise to triangular wave data output from the detection model; and detecting the maximum value of triangular wave data after adding noise to obtain the heartbeat interval and heart rate to be detected. Also good.

例えば、同じ極大値の点を検出することを避けるために、
ypred=ypred+rand(length(ypred))*0.0001
のように、三角波データに微小ノイズを追加できる。
For example, to avoid detecting points with the same maxima,
ypred=ypred+rand(length(ypred))*0.0001
You can add minute noise to triangular wave data like

幾つかの実施例において、ノイズ追加後の三角波データに基づいて検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ることができる。具体的には、三角波データの極大値と、心電図により取得される心電信号のR波情報との対応付けを行い、隣接する極大値の時間間隔に基づいて前記検出対象のハートビート間隔を取得し、そして、取得した前記検出対象のハートビート間隔に基づいて前記検出対象の心拍数を取得できる。これにより、ノイズ追加後の三角波の極大値を検出し、極大値の点の位置を心電図におけるR波の位置に対応させることで、検出の正確性をより一層向上させることができる。 In some embodiments, the heartbeat interval and heart rate to be detected can be obtained based on the triangular wave data after adding noise. Specifically, the maximal value of the triangular wave data is associated with the R-wave information of the electrocardiographic signal obtained from the electrocardiogram, and the heartbeat interval of the detection target is obtained based on the time interval between adjacent maximal values. and the heart rate of the detection target can be obtained based on the obtained heartbeat interval of the detection target. As a result, the maximum value of the triangular wave after noise addition is detected, and the position of the point of the maximum value corresponds to the position of the R wave in the electrocardiogram, thereby further improving detection accuracy.

例えば、現在の時刻のIBIは平均5sのウィンドウ内の隣接するR波間隔(R-R interval)の値により取得できる。データサンプリング率がs0であり、ウィンドウ時間長が5sであり、m個のR波があり、R波の対応位置が{l0,l1,…,lm-1}であるとする場合、

Figure 2023035888000010
であり、現在の時刻の心拍数は現在の時刻のIBIにより取得でき、即ち、
Figure 2023035888000011
である。 For example, the IBI at the current time can be obtained by the value of adjacent R-wave intervals (RR interval) within a window of average 5s. Suppose the data sampling rate is s 0 , the window time length is 5s, there are m R waves, and the corresponding positions of the R waves are {l 0 ,l 1 ,...,l m-1 } ,
Figure 2023035888000010
, and the heart rate at the current time can be obtained by the IBI at the current time, i.e.
Figure 2023035888000011
is.

図10は本発明の実施例における心拍数及びハートビート間隔の損失(loss)及びヒストグラム(histogram)の一例を示す図である。図10に示すように、本発明の実施例のスキームにより、無線レーダー信号からハートビートデータを正確に抽出できる。 FIG. 10 is a diagram showing an example of heart rate and heartbeat interval loss and histogram in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the scheme of an embodiment of the present invention allows accurate extraction of heartbeat data from wireless radar signals.

以上、如何にハートビートデータを抽出するかについて例示的に説明したが、以下、検出モデル及び訓練について簡単に説明する。 Having exemplified how to extract heartbeat data, a brief description of the detection model and training follows.

幾つかの実施例において、ニューラルネットワークベースの検出モデルは深層学習ニューラルネットワークモデルであっても良く、例えば、Resnet、VGGなどを採用しても良く、1D完全畳み込みネットワークであっても良く、損失関数はKLDivLossなどであり得る。訓練の過程では、ECGにより検出された心電信号を真の値として訓練を行っても良い。 In some embodiments, the neural network-based detection model may be a deep learning neural network model, such as Resnet, VGG, etc., may be a 1D fully convolutional network, and the loss function may be can be KLDivLoss, etc. In the training process, the training may be performed using the electrocardiographic signal detected by the ECG as the true value.

本発明の実施例では、教師有り訓練(学習)方法により1組/複数組の最適なパラメータを得ても良く、その後、パラメータを検出モデルに適用する。本発明の実施例では、検出モデルの構造について限定せず、これについては関連技術を参照できる。また、具体的な訓練方法などについても限定せず、例えば、SGD(Stochastic Gradient Descent)最適化、Adam(Adaptive
Moment Estimation)最適化などを使用しても良い。
Embodiments of the present invention may obtain a set/set of optimal parameters by a supervised training (learning) method, and then apply the parameters to the detection model. The embodiments of the present invention do not limit the structure of the detection model, which can be referred to related art. Also, the specific training method is not limited. For example, SGD (Stochastic Gradient Descent) optimization, Adam (Adaptive
Moment Estimation) optimization etc. may be used.

以上、本発明に係る各ステップ又はプロセスのみを説明したが、本発明はこれらに限られない。ハートビートデータの抽出方法はさらに他のステップ又はプロセスを含んでも良く、これらのステップ又はプロセスの具体的な内容については従来技術を参照できる。 Although only each step or process according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to these. The heartbeat data extraction method may further include other steps or processes, and the specific contents of these steps or processes can be referred to the prior art.

上述の各実施例は本発明の実施例を例示的に説明するためのものであるが、本発明はこれらに限定されず、さらに、上述の各実施例をもとに適切な変形などを行っても良い。例えば、上述の各実施例を単独で使用しても良く、上述の各実施例のうちの複数を組み合わせて使用しても良い。 Although each of the above-described embodiments is for illustratively describing the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these, and appropriate modifications and the like are made based on each of the above-described embodiments. can be For example, each of the above-described embodiments may be used alone, or a plurality of the above-described embodiments may be used in combination.

上述の実施例から分かるように、無線レーダー信号に基づいてバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し、時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び、前記波形データに基づいて検出対象のハートビート間隔及び心拍数を取得し得る。これにより、ハートビートデータを非接触で正確に取得し、安静時心拍数及び心拍変動のモニタリングを実現できるため、ハートビートのモニタリングはいつでも便利に行うことができるだけでなく、ユーザーエクスペリエンスも快適であり、かつ精度も高い。 As can be seen from the above embodiments, the bandpass filtering feature data and/or the frequency spectrum energy feature data are obtained based on the wireless radar signal, and the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain are obtained. The data may be input into a neural network-based detection model, the detection model may be used to obtain post-detection waveform data; and the heartbeat interval and heart rate of a detection target may be obtained based on the waveform data. It can accurately acquire heartbeat data without contact and realize resting heart rate and heart rate variability monitoring, so heartbeat monitoring is not only convenient at any time, but also provides a comfortable user experience. and high accuracy.

<第二側面の実施例>
本発明の実施例では無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置が提供され、ここでは第一側面の実施例と同じ内容は省略される。
<Example of second aspect>
An embodiment of the present invention provides an apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals, wherein the same content as the embodiment of the first aspect is omitted herein.

図11は本発明の実施例において無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置を示す図であり、図11に示すように、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100は以下のようなものを含む。 FIG. 11 is a schematic diagram of an apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals in an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, an apparatus 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals includes Including such things as:

取集ユニット1101;レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
フィルタリングユニット1102:取得した無線レーダー信号に対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
計算ユニット1103:バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
特徴抽出ユニット1104:バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;
検出ユニット1105:時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
取得ユニット1106:前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得る。
Acquisition unit 1101; Acquire radio radar signals detected by radar;
filtering unit 1102: band-pass filtering a first frequency band for the obtained wireless radar signal, the first frequency band being a predetermined frequency band for the detected heartbeat;
Calculation unit 1103: calculating the frequency spectrum energy at each time accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
Feature extraction unit 1104: perform feature extraction on the bandpass filtered data to obtain bandpass filtered feature data, and/or perform feature extraction on the frequency spectrum energy at each time point within the second frequency band. to obtain frequency spectrum energy feature data;
detection unit 1105: inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model to obtain waveform data after detection using the detection model; and Obtaining unit 1106: obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection object according to the waveform data.

幾つかの実施例において、計算ユニット1103はスライディング時間ウィンドウにより前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換することで、各時刻の周波数スペクトルエネルギーを得る。 In some embodiments, the computing unit 1103 converts the band-pass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal with a sliding time window to obtain the frequency spectrum energy at each time.

幾つかの実施例において、計算ユニット1103は短時間フーリエ変換又はウェーブレット変換を使用して前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換する。 In some embodiments, computation unit 1103 uses a short-time Fourier transform or wavelet transform to transform the bandpass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal.

幾つかの実施例において、前記周波数スペクトルエネルギー特徴データは次のようなもののうちの1つ又は複数を含み、即ち、
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ;及び
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータである。
In some embodiments, the frequency spectrum energy feature data includes one or more of the following:
Data after calculating the sum of the frequency spectrum energy at each time of the partial frequency band within the second frequency band;
Data after obtaining the maximum value of frequency spectrum energy at each time in a partial frequency band within the second frequency band;
data after summing the frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band; and the maximum value of frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band This is the data after the calculation.

幾つかの実施例において、前記バンドパスフィルタリング特徴データは次のようなもののうちの1つ又は複数を含み、即ち、
前記レーダーデータの直交信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;
前記レーダーデータの同相信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;及び
前記レーダーデータに対してバンドパスフィルタリングを行って振幅値を求めた後のデータである。
In some embodiments, the bandpass filtering feature data includes one or more of the following:
Data after performing bandpass filtering on quadrature signals of the radar data;
Data after performing band-pass filtering on an in-phase signal of the radar data; and Data after obtaining an amplitude value by performing band-pass filtering on the radar data.

幾つかの実施例において、取集ユニット1101は第一サンプリング率でサンプリングを行い、前記装置はさらに次のようなものを含み、即ち、
再サンプリングユニット1107:特徴データを前記ニューラルネットワークベースの検出モデルに入力する前に、前記特徴データに対して第二サンプリング率で再サンプリングを行い、そのうち、前記第二サンプリング率は前記第一サンプリング率よりも低く;及び
正規化ユニット1108:再サンプリング後の特徴データに対して正規化を行う。
In some embodiments, collection unit 1101 samples at a first sampling rate, and the apparatus further includes:
resampling unit 1107: resampling the feature data at a second sampling rate before inputting the feature data into the neural network-based detection model, wherein the second sampling rate is equal to the first sampling rate; and normalization unit 1108: performs normalization on the resampled feature data.

幾つかの実施例において、検出ユニット1105は1つの時間内の特徴データを前記検出モデルに入力し、そのうち、前記1つの時間は、ハートビートの少なくとも2つのR波情報を含むように確保できる所定時間である。 In some embodiments, the detection unit 1105 inputs feature data in one time period into the detection model, of which the one time period is a predetermined time period that can be ensured to contain at least two R-wave information of a heartbeat. It's time.

幾つかの実施例において、前記検出モデル出力の波形データは三角波データである。 In some embodiments, the waveform data of the detection model output is triangular wave data.

幾つかの実施例において、取得ユニット1106はさらに、前記検出モデル出力の三角波データにノイズを追加し;及び、ノイズ追加後の三角波データの極大値を検出することで、前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得るために用いられる。 In some embodiments, the acquisition unit 1106 further adds noise to the triangular wave data of the detection model output; and heart rate.

幾つかの実施例において、取得ユニット1106は具体的には、三角波データの極大値と、心電図により取得される心電信号のR波情報との対応付けを行い、隣接する極大値の時間間隔に基づいて前記検出対象のハートビート間隔を取得し、そして、取得した前記検出対象のハートビート間隔に基づいて前記検出対象の心拍数を得るために用いられる。 In some embodiments, the acquiring unit 1106 specifically associates the maxima of the triangular wave data with the R-wave information of the electrocardiographic signal acquired by the electrocardiogram, and calculates the time interval between adjacent maxima. and obtaining the heartbeat interval of the detection target based on the obtained heartbeat interval of the detection target, and obtaining the heartbeat rate of the detection target based on the obtained heartbeat interval of the detection target.

なお、以上、本発明に係る各部品又はモジュールについて説明したが、本発明はこれらに限定されない。無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100はさらに、他の部品又はモジュールを含んでも良く、これらの部品又はモジュールの具体的な内容については関連技術を参照できる。 Although each component or module according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to these. The device 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals may further include other components or modules, and the specific content of these components or modules can be referred to related art.

便宜のため、図11では、各部品又はモジュール間の接続関係又は信号の方向のみが示されているが、当業者が理解すべきは、バス接続接などの様々な関連技術を採用し得るということである。上述の各部品又はモジュールは例えば、処理器、記憶器などのハードウェアにより実現されても良いが、本発明の実施例はこれについて限定しない。 For convenience, FIG. 11 only shows the connection relationship or signal direction between each component or module, but it should be understood by those skilled in the art that various related techniques such as bus connections can be adopted. That is. Each component or module described above may be implemented by hardware such as a processor, a memory, etc., but embodiments of the present invention are not limited thereto.

上述の各実施例は本発明の実施例を例示的に説明するためのものであるが、本発明はこれらに限定されず、さらに、上述の各実施例をもとに適切な変形などを行っても良い。例えば、上述の各実施例を単独で使用しても良く、上述の各実施例のうちの複数を組み合わせて使用しても良い。 Although each of the above-described embodiments is for illustratively describing the embodiments of the present invention, the present invention is not limited to these, and appropriate modifications and the like are made based on each of the above-described embodiments. can be For example, each of the above-described embodiments may be used alone, or a plurality of the above-described embodiments may be used in combination.

上述の実施例から分かるように、無線レーダー信号に基づいてバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し、時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び、前記波形データに基づいて検出対象のハートビート間隔及び心拍数を取得し得る。これにより、ハートビートデータを非接触で正確に取得し、安静時心拍数及び心拍変動のモニタリングを実現できるため、ハートビートのモニタリングはいつでも便利に行うことができるだけでなく、ユーザーエクスペリエンスも快適であり、かつ精度も高い。 As can be seen from the above embodiments, the bandpass filtering feature data and/or the frequency spectrum energy feature data are obtained based on the wireless radar signal, and the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain are obtained. The data may be input into a neural network-based detection model, the detection model may be used to obtain post-detection waveform data; and the heartbeat interval and heart rate of a detection target may be obtained based on the waveform data. It can accurately acquire heartbeat data without contact and realize resting heart rate and heart rate variability monitoring, so heartbeat monitoring is not only convenient at any time, but also provides a comfortable user experience. and high accuracy.

<第三側面の実施例>
本発明の実施例では電子機器が提供され、それは第二側面の実施例に記載の無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100を含み、その内容はここに合併される。該電子機器は例えば、コンピュータ、サーバー、ワークステーション、ノートパソコン、スマートフォンなどであるが、本発明の実施例はこれらに限定されない。
<Embodiment of the third aspect>
An embodiment of the present invention provides an electronic device, which includes an apparatus 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals according to embodiments of the second aspect, the contents of which are incorporated herein. Examples of the electronic device include computers, servers, workstations, laptops, smart phones, etc., but embodiments of the present invention are not limited thereto.

図12は本発明の実施例における電子機器を示す図である。図12に示すように、電子機器1200は処理器(例えば、中央処理器CPU)1210及び記憶器1220を含んでも良く、記憶器1220は中央処理器1210に接続される。そのうち、該記憶器1220は各種のデータを記憶でき、また、情報処理用のプログラム1221も記憶でき、かつ処理器1210の制御下で該プログラム1221を実行することができる。 FIG. 12 is a diagram showing an electronic device according to an embodiment of the invention. As shown in FIG. 12, electronic device 1200 may include a processor (eg, central processor CPU) 1210 and memory 1220 , with memory 1220 connected to central processor 1210 . Among them, the memory 1220 can store various data, and can also store a program 1221 for information processing, and can execute the program 1221 under the control of the processor 1210 .

幾つかの実施例において、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100の機能は処理器1210に統合して実現され得る。そのうち、処理器1210は、第一側面の実施例に記載の無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を実行するように構成されても良い。 In some embodiments, the functionality of apparatus 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals may be implemented integrated in processor 1210 . Therein, the processor 1210 may be configured to perform the method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals as described in the embodiments of the first aspect.

幾つかの実施例において、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100は処理器1210から独立して配置されても良く、例えば、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100は処理器1210に接続されるチップとして構成され、処理器1210の制御により、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置1100の機能を実現しても良い。 In some embodiments, the apparatus 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals may be arranged independently from the processor 1210, e.g., the apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals. 1100 may be configured as a chip connected to a processor 1210 and under the control of the processor 1210 may realize the functionality of the apparatus 1100 for extracting heartbeat data based on wireless radar signals.

例えば、処理器1210は次のような制御を行うように構成されても良く、即ち、レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;取得した無線レーダーデータに対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;時間領域のバンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び、前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得る。 For example, the processor 1210 may be configured to: acquire wireless radar signals sensing objects detected by radar; wherein the first frequency band is a predetermined frequency band related to the heartbeat to be detected; calculating the frequency spectrum energy of the data after bandpass filtering at each time accumulated by the time window; Performing feature extraction on data after bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on frequency spectral energy at each time in the second frequency band to obtain frequency spectral energy obtaining feature data; inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model, and using the detection model to obtain waveform data after detection; and obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection target based on the waveform data.

また、図12に示すように、電子機器1200はさらに、入出力(I/O)装置1230、表示器1240などを含んでも良く、そのうち、これらの部品の機能は従来技術と類似したので、ここではその詳しい説明を省略する。なお、電子機器1200は図12に示す全部の部品を含む必要がなく、また、電子機器1200はさらに、図12にない部品を含んでも良いが、これについては関連技術を参照できる。 In addition, as shown in FIG. 12, the electronic device 1200 may further include an input/output (I/O) device 1230, a display 1240, etc., of which the functions of these components are similar to those of the prior art, so here The detailed explanation is omitted here. Note that the electronic device 1200 does not need to include all the components shown in FIG. 12, and the electronic device 1200 may further include components not shown in FIG. 12, which can be referred to related art.

本発明の実施例ではさらに、コンピュータ可読プログラムが提供され、そのうち、電子機器中で前記プログラムを実行するときに、前記プログラムはコンピュータに、前記電子機器中で第一側面の実施例に記載の無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を実行させる。 An embodiment of the present invention further provides a computer readable program, wherein, when executing the program in an electronic device, the program instructs a computer to perform the wireless communication according to the embodiment of the first aspect in the electronic device. Execute a method for extracting heartbeat data based on radar signals.

本発明の実施例ではさらに、コンピュータ可読プログラムを記憶した記憶媒体が提供され、そのうち、前記コンピュータ可読プログラムはコンピュータに、電子機器中で第一側面の実施例に記載の無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を実行させる。 An embodiment of the present invention further provides a storage medium storing a computer readable program, wherein the computer readable program causes a computer to generate a heart rate signal based on the wireless radar signal according to the embodiment of the first aspect in an electronic device. Execute a method for extracting beat data.

また、上述の装置及び方法は、ソフトウェア又はハードウェアにより実現されても良く、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されても良い。本発明はさらに、下記のようなコンピュータ読み取り可能なプログラムに関し、即ち、該プログラムは、ロジック部品により実行されるときに、該ロジック部品に上述の装置又は構成部品を実現させ、又は、該ロジック部品に上述の各種の方法又はステップを実現させる。ロジック部品は、例えば、FPGA(Field Programmable Gate Array)、マイクロプロセッサ、コンピュータに用いる処理器などであっても良い。本発明はさらに、上述のプログラムを記憶した記憶媒体、例えば、ハードディスク、磁気ディスク、光ハードディスク、DVD、フラッシュメモリなどにも関する。 In addition, the apparatus and methods described above may be implemented by software or hardware, or by a combination of hardware and software. The invention further relates to a computer readable program as follows, which, when executed by a logic component, causes the logic component to implement the device or component described above, or implement the various methods or steps described above. The logic component may be, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), a microprocessor, a processor used in a computer, or the like. The present invention further relates to a storage medium storing the above program, such as a hard disk, magnetic disk, optical hard disk, DVD, flash memory, and the like.

さらに、図面に記載の機能ブロックのうちの1つ又は複数の組み合わせ及び/又は機能ブロックの1つ又は複数の組み合わせは、本明細書に記載の機能を実行するための汎用処理器、デジタル信号処理器(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)又は他のプログラム可能な論理部品、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理部品、ディスクリートハードウェアアセンブリ又は他の任意の適切な組み合わせとして実現されても良い。また、図面に記載の機能ブロックのうちの1つ又は複数の組み合わせ及び/又は機能ブロックの1つ又は複数の組み合わせは、さらに、計算装置の組み合わせ、例えば、DSP及びマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPと通信により接続される1つ又は複数のマイクロプロセッサ又は他の任意の構成の組み合わせとして構成されても良い。 Furthermore, one or more combinations of the functional blocks described in the figures and/or one or more combinations of the functional blocks can be combined into a general purpose processor, digital signal processing unit, etc. to perform the functions described herein. device (DSP), application specific integrated circuit (ASIC), field programmable gate array (FPGA) or other programmable logic component, discrete gate or transistor logic component, discrete hardware assembly or any other suitable combination It may be realized. Also, one or more combinations of the functional blocks and/or one or more combinations of the functional blocks described in the drawings may also be combined with computing devices, e.g., DSP and microprocessor combinations, multiple microprocessors. It may be configured as a processor, one or more microprocessors communicatively coupled with a DSP, or any other combination of components.

また、上述の実施例などに関し、さらに以下のような付記を開示する。 In addition, the following additional remarks are disclosed regarding the above-described embodiments and the like.

(付記1)
無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法であって、
レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
取得した無線レーダーデータに対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;
時間領域の前記バンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の前記周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ることを含む、方法。
(Appendix 1)
A method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals, comprising:
Collecting radio radar signals from detection targets detected by the radar;
band-pass filtering a first frequency band for the acquired wireless radar data, wherein the first frequency band is a predetermined frequency band for the heartbeat to be detected;
calculating the frequency spectrum energy at each instant accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
Performing feature extraction on data after bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on frequency spectral energy at each time in the second frequency band to obtain frequency spectral energy obtain feature data;
inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model to obtain post-detection waveform data using the detection model; and the waveform. A method comprising obtaining a heartbeat interval and heart rate of the detection target based on data.

(付記2)
付記1に記載の方法であって、
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算することは、
スライディング時間ウィンドウにより前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換し、各時刻の周波数スペクトルエネルギーを得ることを含む、方法。
(Appendix 2)
The method of Appendix 1, wherein
Computing the frequency spectrum energy at each time accumulated by the time window of the data after bandpass filtering is
transforming the bandpass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal with a sliding time window to obtain the frequency spectrum energy at each time instant.

(付記3)
付記2に記載の方法であって、
短時間フーリエ変換(STFT)又はウェーブレット変換を用いて前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換する、方法。
(Appendix 3)
The method of Appendix 2,
transforming the bandpass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal using a short-time Fourier transform (STFT) or wavelet transform.

(付記4)
付記1乃至3の任意の1項に記載の方法であって、
前記周波数スペクトルエネルギー特徴データは、
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して和を求めた後のデータ;及び
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ、のうちの1つ又は複数を含む、方法。
(Appendix 4)
The method according to any one of Appendices 1 to 3,
The frequency spectrum energy feature data is
Data after calculating the sum of the frequency spectrum energy at each time of the partial frequency band within the second frequency band;
Data after obtaining the maximum value of frequency spectrum energy at each time in a partial frequency band within the second frequency band;
data after summing the frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band; and the maximum value of frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band post-asking data, including one or more of:

(付記5)
付記1乃至4の任意の1項に記載の方法であって、さらに、
バンドパスフィルタリング後のデータに対して直流周波数オフセットを消去することを含む、方法。
(Appendix 5)
The method according to any one of Appendices 1 to 4, further comprising:
A method comprising canceling a DC frequency offset for data after bandpass filtering.

(付記6)
付記1乃至5の任意の1項に記載の方法であって、
前記バンドパスフィルタリング特徴データは、
前記レーダーデータの直交信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;
前記レーダーデータの同相信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;及び
前記レーダーデータに対してバンドパスフィルタリングを行って振幅値を求めた後のデータ、のうちの1つ又は複数を含む、方法。
(Appendix 6)
The method according to any one of Appendices 1 to 5,
The bandpass filtering feature data is
Data after performing bandpass filtering on quadrature signals of the radar data;
data after performing band-pass filtering on the in-phase signal of said radar data; and data after performing band-pass filtering on said radar data to obtain an amplitude value. including, method.

(付記7)
付記1乃至6の任意の1項に記載の方法であって、
前記無線レーダー信号は第一サンプリング率に基づいてサンプリングされる、方法。
(Appendix 7)
The method according to any one of Appendices 1 to 6,
The method, wherein the wireless radar signal is sampled based on a first sampling rate.

(付記8)
付記7に記載の方法であって、
特徴データを前記ニューラルネットワークベースの検出モデルに入力する前に、前記方法はさらに、
前記特徴データに対して第二サンプリング率に基づいて再サンプリングを行い、前記第二サンプリング率は前記第一サンプリング率よりも低く;及び
再サンプリング後の特徴データに対して正規化を行うことを含む、方法。
(Appendix 8)
The method of Appendix 7, wherein
Before inputting feature data into the neural network-based detection model, the method further comprises:
resampling the feature data based on a second sampling rate, wherein the second sampling rate is lower than the first sampling rate; and normalizing the resampled feature data. ,Method.

(付記9)
付記1乃至8の任意の1項に記載の方法であって、
1つの時間内の特徴データを前記検出モデルに入力し、そのうち、前記1つの時間は、ハートビートの少なくとも2つのR波情報を含むように確保できる所定時間(例えば、2s)である、方法。
(Appendix 9)
The method according to any one of Appendices 1 to 8,
The method of inputting feature data within one time period into the detection model, wherein the one time period is a predetermined time period (eg, 2s) that can be ensured to contain at least two R-wave information of a heartbeat.

(付記10)
付記1乃至9の任意の1項に記載の方法であって、
前記検出モデルが出力する波形データは三角波データである、方法。
(Appendix 10)
The method according to any one of Appendixes 1 to 9,
The method, wherein the waveform data output by the detection model is triangular wave data.

(付記11)
付記10に記載の方法であって、さらに、
前記検出モデルから出力される三角波データにノイズを追加し;及び
ノイズ追加後の三角波データの極大値を検出し、前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ることを含む、方法。
(Appendix 11)
The method of Appendix 10, further comprising:
adding noise to triangular wave data output from the detection model; and detecting a maximum value of triangular wave data after adding noise to obtain the heartbeat interval and heart rate of the detection target.

(付記12)
付記11に記載の方法であって、
ノイズ追加後の三角波データの極大値を検出し、前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ることは、
前記極大値と、心電図により取得される心電信号のR波情報との対応付けを行い;
隣接する極大値の間の時間間隔に基づいて前記検出対象のハートビート間隔を取得し;及び
取得した前記検出対象のハートビート間隔に基づいて前記検出対象の心拍数を得ることを含む、方法。
(Appendix 12)
11. The method of Supplementary Note 11,
Detecting the maximum value of triangular wave data after adding noise and obtaining the heartbeat interval and heart rate of the detection target include:
Correlating the maximum value with R-wave information of an electrocardiographic signal obtained from an electrocardiogram;
obtaining a heartbeat interval of the detectable target based on a time interval between adjacent maxima; and obtaining a heartbeat rate of the detectable target based on the obtained heartbeat interval of the detectable target.

(付記13)
記憶器及び処理器を含む電子機器であって、
前記記憶器にはコンピュータプログラムが記憶されており、
前記処理器は、前記コンピュータプログラムを実行することで、付記1乃至12の任意の1項に記載の、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を実行させる、電子機器。
(Appendix 13)
An electronic device comprising a memory and a processor,
A computer program is stored in the memory,
13. An electronic device, wherein the processor executes the computer program to perform the method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals according to any one of Appendixes 1-12.

(付記14)
コンピュータ可読プログラムを記憶している記憶媒体が提供され、
前記コンピュータ可読プログラムはコンピュータに、電子機器中で、付記1乃至12の任意の1項に記載の、無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法を実行させる、記憶媒体。
(Appendix 14)
A storage medium storing a computer readable program is provided;
A storage medium, wherein the computer-readable program causes a computer to perform, in an electronic device, the method of extracting heartbeat data based on wireless radar signals according to any one of Appendixes 1-12.

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and all modifications to the present invention fall within the technical scope of the present invention as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

Claims (10)

無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する装置であって、
レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集する取集ユニット;
取集された無線レーダー信号に対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行うフィルタリングユニットであって、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域である、フィルタリングユニット;
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算する計算ユニット;
前記バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得する特徴抽出ユニット;
時間領域の前記バンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の前記周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得する検出ユニット;及び
前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得る取得ユニットを含む、装置。
An apparatus for extracting heartbeat data based on wireless radar signals, comprising:
an acquisition unit for acquiring radio radar signals that have sensed objects to be detected by the radar;
a filtering unit for band-pass filtering a collected wireless radar signal in a first frequency band, said first frequency band being a predetermined frequency band for said heartbeat to be detected;
a computing unit for computing the frequency spectrum energy at each instant accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
performing feature extraction on the data after the bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on the frequency spectrum energy at each time point in the second frequency band to obtain the frequency spectrum a feature extraction unit for obtaining energy feature data;
a detection unit that inputs the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model, and obtains detected waveform data using the detection model; and An apparatus comprising an acquisition unit for obtaining a heartbeat interval and heart rate of the detection target based on the waveform data.
請求項1に記載の装置であって、
前記計算ユニットは、スライディング時間ウィンドウにより前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換し、各時刻の周波数スペクトルエネルギーを得る、装置。
A device according to claim 1, wherein
The apparatus, wherein the calculation unit converts the band-pass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal with a sliding time window to obtain the frequency spectrum energy at each time.
請求項2に記載の装置であって、
前記計算ユニットは短時間フーリエ変換又はウェーブレット変換を使用して前記バンドパスフィルタリング後のデータを時間領域信号から周波数領域信号に変換する、装置。
A device according to claim 2, wherein
The apparatus of claim 1, wherein the computation unit transforms the bandpass filtered data from a time domain signal to a frequency domain signal using a short-time Fourier transform or a wavelet transform.
請求項1に記載の装置であって、
前記周波数スペクトルエネルギー特徴データは、
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの和を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の一部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ;
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの和を求めた後のデータ;及び
前記第二周波数帯域内の全部周波数帯域の各時刻の周波数スペクトルエネルギーの最大値を求めた後のデータ、のうちの1つ又は複数を含む、装置。
A device according to claim 1, wherein
The frequency spectrum energy feature data is
Data after obtaining the sum of the frequency spectrum energy at each time of the partial frequency band within the second frequency band;
Data after obtaining the maximum value of frequency spectrum energy at each time in a partial frequency band within the second frequency band;
Data after calculating the sum of frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band; and obtaining the maximum value of frequency spectrum energy at each time of all frequency bands within said second frequency band A device containing one or more of the following data.
請求項1に記載の装置であって、
前記バンドパスフィルタリング特徴データは、
前記レーダーデータの直交信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;
前記レーダーデータの同相信号に対してバンドパスフィルタリングを行った後のデータ;及び
前記レーダーデータに対してバンドパスフィルタリングを行って振幅を求めた後のデータ、のうちの1つ又は複数を含む、装置。
A device according to claim 1, wherein
The bandpass filtering feature data is
Data after performing bandpass filtering on quadrature signals of the radar data;
data after performing bandpass filtering on the in-phase signal of said radar data; and data after performing bandpass filtering on said radar data to obtain an amplitude. ,Device.
請求項1に記載の装置であって、
前記取集ユニットは第一サンプリング率によりサンプリングを行い、前記装置は、
特徴データを前記ニューラルネットワークベースの検出モデルに入力する前に、前記特徴データに対して第二サンプリング率で再サンプリングを行う再サンプリングユニットであって、前記第二サンプリング率は前記第一サンプリング率よりも低い、再サンプリングユニット;及び
再サンプリング後の特徴データに対して正規化を行う正規化ユニットをさらに含む、装置。
A device according to claim 1, wherein
The collection unit samples at a first sampling rate, the device comprising:
a resampling unit for resampling the feature data at a second sampling rate before inputting the feature data into the neural network-based detection model, wherein the second sampling rate is higher than the first sampling rate; a resampling unit; and a normalization unit that performs normalization on the resampled feature data.
請求項1に記載の装置であって、
前記検出ユニットは1つの時間内の特徴データを前記検出モデルに入力し、前記1つの時間はハートビートの少なくとも2つのR波情報を含むように確保できる所定時間である、装置。
A device according to claim 1, wherein
The apparatus, wherein the detection unit inputs feature data in one time period into the detection model, wherein the one time period is a predetermined time period that can be ensured to contain at least two R-wave information of a heartbeat.
請求項1に記載の装置であって、
前記検出モデルから出力される波形データは三角波データであり、
前記取得ユニットはさらに、
前記検出モデルから出力される三角波データにノイズを追加し;及び
ノイズ追加後の三角波データの極大値を検出し、前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得るために用いられる、装置。
A device according to claim 1, wherein
The waveform data output from the detection model is triangular wave data,
The acquisition unit further comprises:
adding noise to the triangular wave data output from the detection model; and detecting a maximum value of the triangular wave data after adding noise to obtain the heartbeat interval and heart rate of the detection target.
請求項8に記載の装置であって、
前記取得ユニットは、前記極大値と、心電図により取得される心電信号のR波情報との対応付けを行い、隣接する極大値の時間間隔に基づいて前記検出対象のハートビート間隔を取得し、そして、取得した前記検出対象のハートビート間隔に基づいて前記検出対象の心拍数を得る、装置。
A device according to claim 8, wherein
The acquisition unit associates the maximum value with R-wave information of an electrocardiographic signal acquired from an electrocardiogram, acquires the heartbeat interval of the detection target based on the time interval between adjacent maximum values, and obtaining the heart rate of the detection target based on the acquired heartbeat interval of the detection target.
無線レーダー信号に基づいてハートビートデータを抽出する方法であって、
レーダーにより検出対象を感知した無線レーダー信号を取集し;
取集した無線レーダーデータに対して第一周波数帯域のバンドパスフィルタリングを行い、前記第一周波数帯域は前記検出対象のハートビートに関する所定周波数帯域であり;
バンドパスフィルタリング後のデータの、時間ウィンドウによって累積された各時刻の周波数スペクトルエネルギーを計算し;
前記バンドパスフィルタリング後のデータに対して特徴抽出を行ってバンドパスフィルタリング特徴データを取得し、及び/又は、第二周波数帯域内の各時刻の周波数スペクトルエネルギーに対して特徴抽出を行って周波数スペクトルエネルギー特徴データを取得し;
時間領域の前記バンドパスフィルタリング特徴データ及び/又は周波数領域の前記周波数スペクトルエネルギー特徴データをニューラルネットワークベースの検出モデルに入力し、前記検出モデルを用いて検出後の波形データを取得し;及び
前記波形データに基づいて前記検出対象のハートビート間隔及び心拍数を得ることを含む、方法。
A method for extracting heartbeat data based on wireless radar signals, comprising:
Collecting radio radar signals from detection targets detected by the radar;
performing bandpass filtering on the collected wireless radar data in a first frequency band, the first frequency band being a predetermined frequency band associated with the heartbeat to be detected;
calculating the frequency spectrum energy at each instant accumulated by the time window of the data after bandpass filtering;
performing feature extraction on the data after the bandpass filtering to obtain bandpass filtering feature data, and/or performing feature extraction on the frequency spectrum energy at each time point in the second frequency band to obtain the frequency spectrum obtaining energy signature data;
inputting the bandpass filtering feature data in the time domain and/or the frequency spectrum energy feature data in the frequency domain into a neural network-based detection model to obtain post-detection waveform data using the detection model; and the waveform. A method comprising obtaining a heartbeat interval and heart rate of the detection target based on data.
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