周波数解析による足音の特徴抽出と歩行認識に関する研究

基于频率分析的脚步特征提取与步态识别研究

• 批准号: 11750298
• 负责人: 田中 元志
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Akita University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750298/
• 关键词: 足音; 特徴抽出; 歩行認識; 周波数解析; ニューラルネットワーク; バックプロパゲーション法; 履物; 学習; クラスタリング

平成12年度は,足音のパワースペクトルの包絡線形状が歩行者,及び履物によって異なることに着目し,その形状をニューラルネットワーク(NN)に学習させることにより,足音の識別を試みた。本研究では,簡単な構成である入力層,中間層,出力層からなる3層の階層構造NNの適用を検討した。学習アルゴリズムにはバックプロパゲーション法を用いた。学習・認識用足音については,11年度と同様に,本学学生に協力して頂き,木造家屋内で歩行時の足音を採取した。履物条件は,家屋内で一般的なスリッパ,靴下,裸足とした。マイクロホンを床上に設置して,歩行時の足音をDATレコーダで録音し,インターフェースを介してパーソナルコンピュータ(11年度に購入)に取り込み,足音データベースを作成した。周波数解析により足音波形のパワースペクトルを求め,その包絡線を求めた。そして,可聴周波数帯域である50Hz〜18kHzの範囲から3〜45点を取り出し,これを特徴パラメータとした。処理プログラムは全てC言語で開発した。特徴パラメータの数によって学習回数,及び教師信号と出力結果の誤差が異なり,試行錯誤の上,NNの入力層のノード数を34,中間層のノード数を47とした。また,結果を0と1の組合せで識別できるように(例えば,歩行者Aのスリッパの足音が00,靴下が11),出力層のノード数を識別したい足音の種類(歩行者,あるいは履物)に応じて2(4種類まで)または3(8種類まで)とした。歩行者を特定して履物を識別した結果,約99%の認識率が得られた。また,履物を特定して歩行者を識別した結果,約91%の認識率が得られ,NNの歩行認識への適用の可能性が示された。

Pp.47-53 12 は, silence の パ ワ ー ス ペ ク ト ル の envelope shape が step, and the fulfillment of び に よ っ て different な る こ と に mesh し, そ の shape を ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク (NN) に learning さ せ る こ と に よ り, silence の recognition を try み た. In this study, で で, and the simple 単な form である input layer, middle layer, and output layer 単な らなる. The three-layer <s:1> hierarchical structure NN <s:1> is applicable to を検 to discuss た. Learn the ア ア ゴリズムに バッ バッ プロパゲ プロパゲ ショ ショ を method を use た た. Learning, understanding with silence に つ い て は, 11 と with others に, this study students に together し て き, wooden house house で step row の silence を take し た. Footwear conditions で, general なスリッパ in the house, bare feet under boots と た た. マ イ ク ロ ホ ン に を bed set し て, step row is の silence を DAT レ コ ー ダ で recording し, イ ン タ ー フ ェ ー ス を interface し て パ ー ソ ナ ル コ ン ピ ュ ー タ (11 に bought) に take り 込 み, silence デ ー タ ベ ー ス を made し た. The cycle for parsing に よ り silence waveform の パ ワ ー ス ペ ク ト ル を め, そ の envelope め を o た. そ し て, 聴 cycle for 帯 domain で あ る 50 hz ~ 18 KHZ の van 囲 か ら 3 ~ 45 points を take り し, こ れ を, 徴 パ ラ メ ー タ と し た. Handle プログラム プログラム full てC language で development た. Number of special 徴 パ ラ メ ー タ の に よ っ て learning back number, and と び teacher signal output results の error が different な り, pilot error の, NN の layer into force の ノ ー ド を 34, middle tier の ノ ー ド number 47 と を し た. ま た, results と を 0 1 の combination せ で recognition で き る よ う に (example え ば, step walker A の ス リ ッ パ の silence が 00, boots が 11), the output layer の ノ ー ド number を identify し た い silence の species (step walker, あ る い は shoe) に 応 じ て 2 (4 kinds ま で) ま た は 3 (8 kinds ま で) と し た. The results of the を specific <s:1> て shoes を recognition <s:1> た by the walker show that the <s:1> recognition rate is approximately 99% が られた. ま た, shoe material を specific し て step walker を recognition し た as a result, the rate of about 91% の know が have ら れ, NN の step line know へ の applicable possibility の が shown さ れ た.

项目成果

田中元志: "木造家屋内歩行中の足音の識別に関する-検討"電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集. 185 (2000)

Motoshi Tanaka：“在木屋内行走时的脚步识别研究”IEICE 协会会议记录 185 (2000)。

田中元志: "木造家屋内歩行における履物の識別に関する一検討"計測自動制御学会全国大会講演論文集. 441-442 (1999)

Motoshi Tanaka：“在木屋内行走时鞋类识别的研究”全国仪器与控制工程师学会会议记录 441-442 (1999)。

Motoshi Tanaka: "A Study on Walk-Recognition by Frequency Analysis of Footsteps"Trans. IEE of Japan. vol.119-C,No.6. 762-763 (1999)

田中元志：《通过脚步频率分析进行步行识别的研究》译。

田中元志: "木造家屋内歩行における履物の識別に関する一検討(その2)"日本音響学会春季研究発表会講演論文集. 3-6-9 (2000)

Motoshi Tanaka：“在木屋内行走时鞋类识别的研究（第 2 部分）”日本声学学会春季会议记录 3-6-9（2000 年）。

田中元志: "木造家屋内の足音の識別に関する-検討"計測自動制御学会東北支部第187回研究集会. 187・10. 1-5 (2000)

田中元志：《木屋内脚步识别的研究》第187届仪器控制工程师学会东北分会研究会187・10.1-5（2000年）。