知的環境・無線センシング

Intelligent Environment & Wireless Sensing

知的環境・無線センシング

Keywords

Wi-Fiセンシングウェアラブル深部体温推定行動認識Backscatterヘルスケア・モニタリング環境発電IoTスポーツセンシング

知的環境(Intelligent Environment)とは、物理的な空間に情報通信技術、センサシステム、組み込み型コンピュータを導入し、人の状態や行動を理解しながら自然に支援を提供する環境のことです。当研究室では、無線・電波を用いたセンシング、可搬型 3D LiDAR、プライバシー保護型空間共有、生体データ解析などを通じて、環境そのものが知性を持つ空間の実現を目指しています。

ユーザーが明示的に指示しなくても状況を理解し、必要な支援を先回りして提供できることが知的環境の大きな特徴です。その一方で、過剰な介入を避ける設計、プライバシーに配慮したデータ取得、電池交換や設置負担を抑えたセンシングなど、多くの技術課題にも取り組んでいます。


無線センシングと Backscatter タグ

Wi-Fi や Bluetooth などの既存電波を活用し、人の行動や周囲環境を非接触に把握する無線センシング技術を研究しています。物体の素材や位置関係に応じて異なる反射特性を捉えることで、人やモノの識別、行動認識、空間状態の理解へとつなげます。また、Backscatter と呼ばれる超低消費電力通信技術を利用したタグも開発しています。周囲の電波への影響を制御することで複数対象の影響を分離し、会話やテレビ視聴などの周囲状況を読み取るとともに、電池交換の手間が少ない見守りシステムへの応用を進めています。

Daily Living Activity Recognition with Frequency-Shift WiFi Backscatter Tags
Hikoto Iseda, Keiichi Yasumoto, Akira Uchiyama, Teruo Higashino
MDPI Sensors, Vol. 24, No. 11, pp. 3277, May 2024.
DOI:10.3390/s24113277
Activity Recognition Using CSI Backscatter with Commodity Wi-Fi
Viktor Erdelyi, Kazuki Miyao, Akira Uchiyama, Tomoki Murakami
The 22nd ACM International Conference on Mobile Systems, Applications, and Services (MobiSys'24 Posters)
Wireless Sensing for Future Smart Home and Society
Akira Uchiyama
The 34th International Conference on Computer Theory and Applications (ICCTA 2024)

可搬型 3D LiDAR デバイス「ひとなび-μ」

超小型 3D LiDAR センサを活用した可搬型センシングデバイス「ひとなび-μ」を開発し、介護・見守り・日常生活支援のための行動認識や異常検知を研究しています。持ち運べるサイズのセンサで、人の移動や姿勢を三次元的に把握できる点が特徴です。

Fall Detection and Assessment using Multitask Learning and Micro-Sized LiDAR in Elderly Care
Shota Yamada, Hamada Rizk, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi
EAI MobiQuitous 2023 - 20th EAI International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Computing, Networking and Services
PDF DOI:10.1007/978-3-031-63992-0_19関連プロジェクト:安全安心な移動を支援する省電力ウェアラブルデバイス「ネックウェア」の研究開発
🏆Best Demo Award
Demonstrating Hitonavi-µ: A Novel Wearable LiDAR for Human Activity Recognition
Hamada Rizk, Yuma Okochi, Hirozumi Yamaguchi
Proceedings of the 28th Annual International Conference on Mobile Computing And Networking (MobiCom '22) POSTER/DEMO, pp.756 - 757
PDF DOI:10.1145/3495243.3558744関連プロジェクト:安全安心な移動を支援する省電力ウェアラブルデバイス「ネックウェア」の研究開発

「ひとなび-μ」プロジェクトの詳細は こちら です。


プライバシー保護型空間共有とメタバース

遠隔空間共有やメタバースでは、便利さと引き換えに視覚的プライバシーや空間情報の扱いが重要になります。没入型空間共有システムにおけるプライバシー理解と、ユーザーごとの可視範囲や情報提示の制御に取り組んでいます。

Understanding Privacy Awareness in Immersive Spatial Sharing System
Tomokazu Matsui, Shigetomo Sakuma, Yuki Mishima, Hirohiko Suwa, Keiichi Yasumoto, Tatsuya Amano, and Hirozumi Yamaguchi
Sensors and Materials, Volume 36, Number 10(3) (2024), pp. 4567-4583
DOI:10.18494/SAM5213関連プロジェクト:新生活様式におけるコミュニティ形成のためのサイバーフィジカル空間共有基盤
Visual Privacy Control for Metaverse and the Beyond
Tatsuya Amano; Teruhiro Mizumoto; Srikant Manas Kala; Hirozumi Yamaguchi; Tomokazu Matsui; Keiichi Yasumoto
IEEE Pervasive Computing, vol. 23, no. 01, pp. 10-17, Jan.-March 2024
PDF DOI:10.1109/MPRV.2024.3365989関連プロジェクト:新生活様式におけるコミュニティ形成のためのサイバーフィジカル空間共有基盤

空間共有プロジェクトの詳細は こちら です。


生体データ解析と深部体温推定

ウェアラブルセンサやサーモグラフィから得られる生体データを活用し、深部体温推定、熱中症の予兆検知、ストレスレベル推定などに取り組んでいます。病院、スポーツ、大学など多様な環境で計測できることを重視し、現場実装につながる手法を検討しています。

A Preliminary Study on Core Temperature Estmiation Using a Neonatal Thermal Model via Backpropagation Algorithm
Natsumi Sakamoto, Hiroki Kudo, Akira Uchiyama, Keisuke Hamada, Eiji Hirakawa
EAI MobiQuitous 2024

レイトレーシング駆動型ISACレーダによるパターンベース車両認識

Heetae Jin, Akira Uchiyama

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), PerRad 2026, pp. 328–333

ISACBeyond 5G +4

BackscatterによるWi-Fi CSI行動認識

Backscatter行動認識 +3

三次元点群に基づく転倒検知

転倒検出プライバシー保護 +1

Bluetooth Channel Sounding を用いた人の存在検知手法

Bluetooth Channel SoundingBLE +2

Wi-Fi CSI による屋内ドローンのプロペラ回転数推定手法

WiFi CSIドローン

Encoder-Decoder Networkを用いた環境非依存なWi-Fi行動認識

Wi-Fi CSIオートエンコーダ +2

サーモグラフィを用いた顔の部位別表面温度に基づく深部体温推定法の検討

深部体温推定サーモグラフィ +3

拡張型Autoencoderに基づく環境非依存なWi-Fi CSI行動認識手法の検討

Wi-Fi CSIAutoencoder +2

太陽電池を用いたエナジーフリーセンシングと状況認識の研究

歩数推定位置推定 +2

洗面行動のモニタリングによる疲労回復度推定

疲労回復度推定スマート歯ブラシ

Wi-Fi信号を用いた環境非依存な家庭内行動認識

ワイヤレスセンシング家庭内行動認識 +2

小型LiDARセンサを用いた3次元点群の軽量なオブジェクト検出

3次元点群オブジェクト検出 +2

ウェアラブルセンサを用いたスマートフォン装着型サーモグラフィ補正手法

サーモグラフィスマートフォン +3

腕装着デバイスによるランニング中の心拍数測定値の信頼性推定

心拍数信頼性 +2

車いすバスケットボールにおける単眼カメラによる選手位置情報を用いた行動認識

車椅子バスケットボール行動認識 +1

Wi-Fiセンシングのための正弦波フレームを用いたBackscatterタグ検出法

Wi-FiセンシングBackscatter

Backscatterタグを用いたMUSIC法による到来角推定の性能評価

BackscatterWi-Fi

小型深度センサを用いた三次元点群に基づく人物識別手法

人物識別3次元点群 +1

深層学習を利用した三次元点群データに基づく着座姿勢推定

着座姿勢物体認識 +2

LSTMを用いた電波反射パターンに基づく導電性タグ識別

対象識別Wi-Fiイメージング +2