講演抄録/キーワード |
講演名 |
2020-03-05 09:20
Bi-LSTMを用いたドップラーセンサ受信信号からのECG信号波形復元 ○廣松亮祐・山本幸平・大槻知明(慶大) RCS2019-350 |
抄録 |
(和) |
心臓の電気的な信号から心疾患を診断できることが知られている.しかし,計測法は接触型デバイスのECG(Electrocardiogram)に限られており,装着による被験者の負担が大きい.そのため,被験者の負担が少ない,ドップラーセンサによる非接触心拍推定法が数多く研究されている.ドップラーセンサを用いた既存の心拍検出法では,心拍検出にとどまり,ECG 信号検出は実現されていない.本稿では,一般に時系列データのタイムステップ間の双方向の長期的な依存関係の学習に用いられるBi-LSTM (Bi-directional Long Short Term Memory) をドップラーセンサで得られる信号に適用することで,ECG 信号を復元する手法を提案する.
提案法では,まず,受信ドップラー信号に短時間フーリエ変換(STFT : Short Time Fourier Transform)を適用し,スペクトログラムに変換する.そのスペクトログラムから心拍信号が見られる周波数帯のエネルギー積分値を算出し,Bi-LSTMへ入力する.そしてECGから得た心臓による電気的な信号を出力値としてBi-LSTMにおいて学習することで,ドップラーセンサから得た信号からECG信号を復元する.また相関の強い信号を学習させるために,入力値と出力値を同期しデータセットを生成する.実験により,心臓の電気的な信号のQ,R,S,T波を復元できることを示した.ECG信号の中でも,振幅が大きく最も特徴的なR波は復元しやすい. |
(英) |
It is known that heart disease could be diagnosed from Electrocardiogram (ECG) signals. However, ECG measurement is a contact-type, so the burden on the subject to attach is large. Thus, many method of non-contact heart rate estimation methods using Doppler sensors have been studied. Existing heartbeat detection methods using Doppler sensors have not realized ECG signal detection.
In this paper, Bidirectional Long Short Term Memory (Bi-LSTM) commonly used to train the bidirectional long-term dependence of time series data was applied, on signals acquired from Doppler sensors. As a result, a method was proposed for demodulation the electrical signal of the heart from the heartbeat signal.
In the proposed method, first the received Doppler signal is converted into a spectrogram by Short Time Fourier Transform (STFT).From the spectrogram, the energy integral of the frequency band where the heartbeat signal can be seen is calculated and input to Bi-LSTM. The ECG signal is restored from the signal obtained from the Doppler sensor by learning in the Bi-LSTM using the electrical signal from the heart obtained from the ECG as an output value. In addition, in order to learn signals with strong correlation, input and output values are synchronized and a data set is generated. Experiments showed that the Q, R, S, and T waves of the electrical signal of the heart could be demodulated. Among the ECG signals, the most characteristic R wave with large amplitude is easy to recover. |
キーワード |
(和) |
ドップラーセンサ / ECG / Bi-LSTM / / / / / |
(英) |
Doppler sensor / ECG / Bi-LSTM / / / / / |
文献情報 |
信学技報, vol. 119, no. 448, RCS2019-350, pp. 159-164, 2020年3月. |
資料番号 |
RCS2019-350 |
発行日 |
2020-02-26 (RCS) |
ISSN |
Online edition: ISSN 2432-6380 |
著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) |
PDFダウンロード |
RCS2019-350 |
研究会情報 |
研究会 |
RCS SR SRW |
開催期間 |
2020-03-04 - 2020-03-06 |
開催地(和) |
東京工業大学 |
開催地(英) |
Tokyo Institute of Technology |
テーマ(和) |
移動通信ワークショップ |
テーマ(英) |
Mobile Communication Workshop |
講演論文情報の詳細 |
申込み研究会 |
RCS |
会議コード |
2020-03-RCS-SR-SRW |
本文の言語 |
日本語 |
タイトル(和) |
Bi-LSTMを用いたドップラーセンサ受信信号からのECG信号波形復元 |
サブタイトル(和) |
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タイトル(英) |
ECG Signal Wave Demodulation from Doppler Sensor Received Signal Using Bi-LSTM |
サブタイトル(英) |
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キーワード(1)(和/英) |
ドップラーセンサ / Doppler sensor |
キーワード(2)(和/英) |
ECG / ECG |
キーワード(3)(和/英) |
Bi-LSTM / Bi-LSTM |
キーワード(4)(和/英) |
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キーワード(5)(和/英) |
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キーワード(6)(和/英) |
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キーワード(7)(和/英) |
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キーワード(8)(和/英) |
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第1著者 氏名(和/英/ヨミ) |
廣松 亮祐 / Ryosuke Hiromatsu / ヒロマツ リョウスケ |
第1著者 所属(和/英) |
慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ.) |
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) |
山本 幸平 / Kohei Yamamoto / ヤマモト コウヘイ |
第2著者 所属(和/英) |
慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ.) |
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) |
大槻 知明 / Tomoaki Ohtsuki / オオツキ トモアキ |
第3著者 所属(和/英) |
慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ.) |
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) |
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第20著者 氏名(和/英/ヨミ) |
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講演者 |
第1著者 |
発表日時 |
2020-03-05 09:20:00 |
発表時間 |
20分 |
申込先研究会 |
RCS |
資料番号 |
RCS2019-350 |
巻番号(vol) |
vol.119 |
号番号(no) |
no.448 |
ページ範囲 |
pp.159-164 |
ページ数 |
6 |
発行日 |
2020-02-26 (RCS) |
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