JP6685891B2 - フィルタ処理及び周波数判定処理を用いた生体信号処理装置、プログラム及び方法 - Google Patents
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当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段と
を有する生体信号処理装置が提供される。
生体信号計数手段は、当該生体信号が発生したと判定された場合において、当該生体信号の強度が所定のヒステリシスを示した際に当該回数のカウントを行うことも好ましい。
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段を有する装置と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段を有する装置と
を備えている生体信号処理システムが提供される。
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段と
してコンピュータを機能させる生体信号処理プログラムが提供される。
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すステップと、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定するステップと
を有する生体信号処理方法が提供される。
図1は、本発明による生体信号処理装置を含む生体信号処理システムの一実施形態を示す模式図である。また、図2は、同システムの他の実施形態を示す模式図である。
(A)生体信号に係る周波数と、「主ノイズ」に係る周波数との間に遮断周波数を設定し、主ノイズに係る周波数を含む遮断帯域によるフィルタ処理を入力信号に施し、
(B)このようなフィルタ処理を施された入力信号から、遮断帯域外の周波数に係る信号を特定し、少なくとも生体信号の発生(生体信号が発生したか否か)を判定する
ことを特徴としている。
図3は、本発明による生体信号処理装置の一実施形態における機能構成を示す機能ブロック図である。
<判定1>自己相関係数(ACC)が正から負に移行するラグ位置が、判定対象の生体信号について予め設定された「負移行ラグ位置範囲」に含まれる場合、当該生体信号が発生したと判定する
ことも好ましい。
図5(B)の自己相関分析のグラフによれば、ACCが正から負に移行するラグ位置がこの負移行ラグ位置範囲(0<Lag≦5)に入っているので、この場合、大頬骨筋等に起因する筋電信号が発生していると判定される。なお、当該筋電信号の発生を判定した場合(例えば0<Lag≦5でACCが正から負に落ち込んでいる場合)、ユーザは「笑み(微笑)」状態にあると判定し、それ以外の判定の場合、ユーザは「笑み(微笑)」状態にはないと判定してもよい。
<判定2>ACCが正から負に移行する第1のラグ位置と、このACCがその後再び正に戻る第2のラグ位置とがそれぞれ、判定対象の生体信号について予め設定された「負移行ラグ位置範囲」及び「正移行ラグ位置範囲」に含まれる場合、当該生体信号が発生したと判定する
ことも好ましい。
(a)信号強度(の推移を示す折れ線)が強度閾値Thhのラインを下(強度の低い方)から横切って上(強度の高い方)に向かう点(丸印)をカウント開始点とし、
(b)信号強度(の推移を示す折れ線)が強度閾値Thl(<Thh)のラインを上(強度の高い方)から横切って下(強度の低い方)に向かう点(三角印)をカウント終了点として、
これらのカウント開始点とそれに次ぐカウント終了点との組毎に1だけカウントを増分する。図10の実施例では、この組が4つ存在しているので、これらの4つの組がグラフに現出した(グラフで決定された)段階で、「笑み」の回数が4回であるとカウントされることになる。
図11は、本発明による生体信号処理システムの更なる他の実施形態における機能構成を示す機能ブロック図である。
(a)生体信号に係る周波数と主ノイズに係る周波数との間に遮断周波数を設定し、主ノイズに係る周波数を含む遮断帯域によるフィルタ処理を入力信号に施すフィルタ処理部31を有するヘッドフォン1と、
(b)フィルタ処理を施された入力信号から遮断帯域外の周波数に係る信号を特定し、少なくとも生体信号の発生を判定する信号判定部32を有する携帯端末2と
を備えている。なお、本実施形態では、携帯端末2は、生体信号計数部33及びAP処理部21も有している。
図12は、本発明による生体信号処理方法の一実施形態を概略的に示すフローチャートである。ここで、本実施形態では、判定対象の生体信号は、大頬骨筋等の口角上げに係る筋肉に起因する筋電信号となっている。
(S102)信号変換部において、バッファに保存された時系列(離散サンプルの列)のセンサ出力信号に対し、ウィンドウ分割処理を行い、当該信号列をウィンドウに分割する。
(S104)信号判定部32において、フィルタ処理された信号に対し、自己相関分析処理を実行し、所定ラグ範囲におけるACCを算出する。
(S107)信号判定部32において、判定対象の筋電信号の信号強度を算出する。ちなみに、ステップS106bの移行先がこのステップS107であってもよく、この場合、判定対象の筋電信号ではないと判定された信号(ノイズ)の強度も算出される。
1’ イヤホン
2 携帯端末
21 AP処理部
3 生体信号処理部
31 フィルタ処理部
311 計算区間設定部
312 処理実行部
32 信号判定部
321 相関係数算出部
322 信号発生判定部
33 生体信号計数部
33a 信号強度算出部
Claims (13)
- 生体信号を含み得るデジタル化された入力信号を処理する生体信号処理装置であって、
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段と
を有することを特徴とする生体信号処理装置。 - 前記信号判定手段は、当該フィルタ処理を施された当該入力信号における自己相関係数を算出し、当該自己相関係数とラグとの関係に基づいて当該通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定することを特徴とする請求項1に記載の生体信号処理装置。
- 前記信号判定手段は、当該フィルタ処理を施された当該入力信号についてオフセット成分を残留させたまま信号特定処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の生体信号処理装置。
- 前記信号判定手段は、口角上げに係る筋肉に起因する筋電信号を当該生体信号とした場合において、当該自己相関係数が正から負に移行するラグ位置が、当該生体信号について予め設定された負移行ラグ位置範囲に含まれる場合、当該生体信号が発生したと判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の生体信号処理装置。
- 前記信号判定手段は、口角上げに係る筋肉に起因する筋電信号を当該生体信号とした場合において、当該自己相関係数が正から負に移行する第1のラグ位置と、当該自己相関係数がその後再び正に戻る第2のラグ位置とがそれぞれ、当該生体信号について予め設定された負移行ラグ位置範囲及び正移行ラグ位置範囲に含まれる場合、当該生体信号が発生したと判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の生体信号処理装置。
- 前記信号判定手段は、口角上げに係る筋肉に起因する筋電信号を当該生体信号とした場合において、当該自己相関係数を算出するラグ位置範囲を、当該自己相関係数が正から負に移行するラグ位置までの範囲、又は当該自己相関係数がその後再び正に戻るラグ位置までの範囲とすることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
- 前記生体信号処理装置は、当該生体信号の強度を算出し、当該生体信号が発生した回数を計数する生体信号計数手段を更に有し、
前記生体信号計数手段は、当該生体信号が発生したと判定された場合において、当該生体信号の強度が所定のヒステリシスを示した際に当該回数のカウントを行う
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。 - 前記主ノイズは商用電源に起因するノイズであり、当該生体信号は、商用電源の周波数未満の周波数に係る信号であることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
- 当該生体信号は、ユーザの頭部に付されたデバイスであって、リファレンス用電極が左(又は右)の耳介周辺から頬近傍の1つの皮膚位置に接し、検出用電極が右(又は左)の耳介周辺から頬近傍の1つの皮膚位置に接するような電極構成を有するデバイスによって取得された信号であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
- 当該生体信号は、口角上げに係る筋肉に起因する筋電信号であることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の生体信号処理装置。
- 生体信号を含み得るデジタル化された入力信号を処理する生体信号処理システムであって、
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段を有する装置と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段を有する装置と
を備えていることを特徴とする生体信号処理システム。 - 生体信号を含み得るデジタル化された入力信号を処理する装置に搭載されたコンピュータを機能させるプログラムであって、
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すフィルタ処理手段と、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定する信号判定手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする生体信号処理プログラム。 - 生体信号を含み得るデジタル化された入力信号を処理する装置に搭載されたコンピュータによる生体信号処理方法であって、
当該デジタル化で使用されたサンプリング周波数と、主ノイズに係る周波数との比に基づいて算出されるサンプル数のさらにN(Nは2以上の整数)分の1の値に基づいて、1回の移動平均処理の対象となるサンプルの数を算出して移動区間サンプル数を設定し、当該移動区間サンプル数による移動平均を用いたフィルタ処理を当該入力信号に施すステップと、
当該フィルタ処理を施された当該入力信号から通過帯域の周波数に係る信号を特定し、少なくとも当該生体信号の発生を判定するステップと
を有することを特徴とする生体信号処理方法。
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