Detection of human posture/state in a small room through acoustic frequency characteristics

通过声频特性检测小房间内人体姿势/状态

基本信息

批准号：
22K19893
负责人：
中村健太郎
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は，浴室やトイレ、車室など個室での人の見守りをプライバシーの問題の少ない室内音響特性によって実現しようとするものであり、主に部屋の音響共振モードとその変化に着目する手法を提案している。一般的な家庭用ユニット・バスの1/1スケール模型を製作し、スピーカとマイクロホンを1つずつ設置し、スイープ音によって部屋の周波数特性を取得する実験を行った。周波数範囲は使用したスピーカの特性から100 Hz～5 kHz程度とし、受信音の振幅特性のみに着目した。1/1模型内に人がいる場合といない場合の周波数特性の差から人の有無を判定できることが確かめられた。この際に、人のいる場合といない場合の振幅周波数特性をそれぞれ数値列と考え、それらの規格化した内積の値を評価指標とした。さらにしきい値を適切に選択することで、立位なのか仰臥位なのかの判定も可能であることがわかった。また、1/4スケールモデルでは、床面に加熱用のニクロム線を設置して温度を変化させた実験を行い、温度変化による音速補正の方法を検討した。また、提案手法により、温度そのものの測定や温度分布の有無の判定の可能性を示すことができた。次に、対象を小型車の車内として、スピーカとマイクロホンを1つずつ用いて周波数特性を取得する実験を行った。車内に人がいる場合といない場合を前述の実験と同様の評価指標によって判定することができた。また、着座位置が異なる場合、1名乗車と2名乗車の違いなども評価指標のしきい値の適切な設定によって周波数特性から区別することができることが確かめられた。また、窓の開閉の判定もできることがわかった。以上の２つの実験から、浴室や車室内のような比較的狭い個室内で、音響周波数特性のみによって人の有無などを検出するという基本的アイディアの有効性が確認できた。

我提出的这项研究旨在利用室内声学特性实现对浴室、厕所和车厢等私人房间内的人员的监控，并减少隐私问题。我们制作了典型家庭单元/浴室的 1/1 比例模型，安装了 1 个扬声器和 1 个麦克风，并进行了实验，以使用扫频声音获得房间的频率特性。根据所使用的扬声器的特性，频率范围设置为约100 Hz至5 kHz，并且我们仅关注接收声音的幅度特性。已确认可以根据1/1模型内部有人时和内部无人时的频率特性的差异来确定人的存在或不存在。此时，将有人和无人的幅频特性视为数值序列，并以其标准化内积的值作为评价指标。此外，发现通过适当选择阈值，可以确定患者是处于站立位还是仰卧位。此外，在1/4比例模型中，我们进行了在地板上安装加热镍铬合金线来改变温度的实验，并研究了因温度变化而校正声速的方法。此外，所提出的方法证明了测量温度本身并确定是否存在温度分布的可能性。接下来，我们在小型汽车内使用一个扬声器和一个麦克风进行了获得频率特性的实验。可以使用与上述实验相同的评价指标来判定车内是否有人。此外，还证实，当乘坐位置不同时，通过适当设置评价指标的阈值，可以从频率特性上区分出一人乘坐和两人乘坐的差异。人们还发现可以确定窗口是打开还是关闭。上述两个实验证实了在浴室或汽车内饰等相对较小的私人房间中仅根据声频特性来检测人员存在与否的基本思想的有效性。