電波・赤外線融合非接触センサを用いた複数対象者バイタルモニタリングシステムの開発

利用无线电波/红外融合非接触传感器开发多主体生命监测系统

基本信息

批准号：
22K14271
负责人：
井上敏之
金额：
$ 3万
依托单位：
The University of Shiga Prefecture
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

新型コロナウイルス感染リスクの少ない保育・介護施設のためのバイタルモニタリングシステムの開発が急務となっている．電波センサでは，衣服や布団等を透過して非接触・非拘束で心拍数や呼吸数の検出が可能である．そこで，保育・介護施設のための新型コロナウイルス感染リスクの少ないバイタルモニタリングシステムの開発を目的とし，電波センサと赤外線カメラを組み合わせた新しい非接触バイタルモニタリングシステムを提案している．提案システムの構築において，PCと比較して小型かつ低消費電力で，深層学習における並列演算を高速に実行可能なFPGA（Field-Programmable Gate Array）の使用が望ましい．まず，赤外線カメラの熱画像をFPGAに取り込み，簡易な画像処理を施したのち，画像出力を行うために，赤外線カメラ画像入出力インターフェースおよび画像処理ブロックの開発を行った．画像処理のアルゴリズムの特徴に着目し，複数の対象領域に対する画素値のソートの際に，隣接する対象領域において共通して使用する画素値情報を共有することにより，リソース使用量を低減し，並列処理による高速化を可能とした．心拍波形は各個人に固有のものであるとされており，この特徴から各心拍波形がどの個人のものであるかを特定すること（個人識別）が可能となる．電波センサにより取得した心拍データに対して深層学習を適用することにより，個人識別を可能とするシステムの構築を行った．FPGAを用いた個人識別インターフェースの開発により，最大で10人程度の識別を可能とし，識別精度90%程度を達成した．

迫切需要为儿童保育和护理机构开发一种新型冠状病毒感染风险较低的重要监测系统。无线电波传感器可以通过穿透衣服或床上用品而无需接触或束缚来检测心率和呼吸频率。因此，我们提出了一种结合了无线电波传感器和红外摄像头的新型非接触式生命监测系统，旨在为儿童保育和护理机构开发一种生命监测系统，以降低感染新型冠状病毒的风险。在构建所提出的系统时，最好使用 FPGA（现场可编程门阵列），它比 PC 更小、功耗更低，并且可以在深度学习中高速执行并行操作。首先，我们开发了红外热像仪图像输入/输出接口和图像处理模块，将红外热像仪的热图像导入FPGA，进行简单的图像处理，然后输出图像。针对图像处理算法的特点，在对多个目标区域的像素值进行排序时，通过共享相邻目标区域中常用的像素值信息，可以减少资源占用，并可以进行并行处理，从而实现更快的处理。据说每个人的心跳波形都是独一无二的，根据这一特征可以识别每个心跳波形属于哪个人（个人识别）。我们构建了一个系统，通过将深度学习应用于无线电波传感器获得的心率数据来实现个人识别。通过使用 FPGA 开发个人识别接口，我们已经能够识别多达 10 个人，并且识别准确率达到约 90%。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Memory-Access Optimization for Acceleration and Power Saving of FPGA-Based Image Processing

用于基于 FPGA 的图像处理的加速和节能的内存访问优化

DOI：
10.1109/isocc56007.2022.10031293
发表时间：
2022
期刊：
2022 19th International SoC Design Conference (ISOCC)
影响因子：
0
作者：
Shungo Shimohane;Toshiyuki Inoue;Akira Tsuchiya;Keiji Kishine
通讯作者：
Keiji Kishine

A Fine-Tuning Phase Shifter with Vector Synthesizer Using 65-nm CMOS for Beamforming in 24-GHz Band

带有矢量合成器的微调移相器，使用 65 nm CMOS 在 24 GHz 频段进行波束形成

DOI：
10.1109/icecs202256217.2022.9970921
发表时间：
2022
期刊：
2022 29th IEEE International Conference on Electronics, Circuits and Systems (ICECS)
影响因子：
0
作者：
Masataka Inoue;Shinya Nakashioya;Toshiyuki Inoue;Akira Tsuchiya;Keiji Kishine
通讯作者：
Keiji Kishine

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