無線センシングにおける行動認識ブートストラッピング機構の開発

无线传感中行为识别引导机制的发展

• 批准号: 22H03583
• 负责人: 内山 彰
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03583/
• 关键词: Wi-Fi CSI; 無線センシング; 行動認識; ミリ波レーダー

高齢者の見守りや未病の改善などにあたり、人々の行動を認識しフィードバックを行うことが重要である。プライバシの懸念が少なく、デバイスを身につける必要が無いことから、Wi-Fi CSI (Channel State Information)を用いて、人の行動を認識する手法が注目されている。しかし、電波は周辺の壁や物による反射の影響を受けるため、CSI による行動認識は環境が変わると利用できないという本質的な課題がある。本研究では、5Gで注目を集めるミリ波をレーダーとして利用し、見通し範囲に限られるが、取得した点群から人体姿勢を推定し、高精度に行動を認識する。同時に、Wi-Fi デバイス間でCSI を取得し、ミリ波レーダーによる行動認識結果を併用した深層学習によって環境に依存しない特徴量の抽出を試みる。これによって、行動認識モデルが自律的に構築されるブートストラップ機構の開発を目指す。初年度は、本研究の目的達成のため、研究項目(a) ミリ波行動認識技術の開発，および研究項目(b) 環境非依存な行動認識モデル構築法の開発に取り組む。初年度は手動でのラベル付けにより研究項目(b) のCSI からの環境非依存な特徴量抽出の検討を中心に研究を実施し、初期検討データの収集・解析および目的達成にあたっての課題整理を行った。特に、送受信機の位置関係を環境の違いとして定義し、見守りを想定した立つ、座る、寝るなどの6種類の行動の認識を対象に、初期検討データを用いた予備実験を行った結果、送受信機の位置関係の違いが行動認識性能に大きな影響を与えることが判明した。

在照顾老年人和改善症状前状况时，识别人们的行为并提供反馈非常重要。使用Wi-Fi CSI（信道状态信息）来识别人类行为的方法正在引起人们的关注，因为隐私问题较少，而且无需佩戴设备。然而，由于无线电波会受到周围墙壁和物体反射的影响，因此存在一个固有的问题，即当环境发生变化时，无法使用CSI进行行为识别。在本研究中，我们使用在5G中备受关注的毫米波作为雷达，尽管视线范围有限，但我们从获取的点云中估计人体姿势并以高精度识别动作。同时，我们将尝试通过获取Wi-Fi设备之间的CSI并使用毫米波雷达行为识别结果的深度学习来提取与环境无关的特征。通过这个，我们的目标是开发一种自主构建行为识别模型的引导机制。第一年，为了实现本研究的目的，我们将致力于研究项目(a)毫米波行为识别技术的开发和研究项目(b)开发与环境无关的行为识别模型构建方法。第一年，我们专注于研究项目（b），从 CSI 中提取与环境无关的特征，使用手动标记，收集和分析初始研究数据，并组织实现目标的问题。特别是，我们将发射器和接收器的位置关系定义为环境差异，并利用初始研究数据进行了初步实验，以识别站立、坐着和睡觉等六种行为，假设有人在注视着发射器和接收器。研究发现，机器位置关系的差异对动作识别性能有显着影响。

项目成果

Towards Activity Recognition Using Wi-Fi CSI from Backscatter Tags

• DOI: 10.1109/percomworkshops56833.2023.10150323
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: 2023 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops)
• 作者: V. Erdélyi;Kazuki Miyao;Akira Uchiyama;T. Murakami

Towards Environment-Independent Activity Recognition Using Wi-Fi CSI with an Encoder-Decoder Network

• DOI: 10.1145/3597061.3597261
• 发表时间: 2023-06
• 期刊: Proceedings of the 8th Workshop on Body-Centric Computing Systems
• 作者: Yusuke Sugimoto;Hamada Rizk;Akira Uchiyama;Hirozumi Yamaguchi