(57)【要約】【課題】生体を効率よく識別することができる推定方法等を提供する。【解決手段】推定方法では、であって、Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれによりにより受信された受信信号を受信し、受信された各受信信号から各送信アンテナ素子と各受信アンテナ素子との間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする第一行列を算出し（Ｓ２１）、第一行列を用いて推定装置１０に対する生体の位置および向きを推定し（Ｓ２２）、推定した位置が第一識別領域内にあり、かつ、推定した向きが第一方向から所定範囲内にある場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域において予め取得された生体に対応する第一教師信号とに基づき第一生体を識別し（Ｓ２４）、推定された識別済みの第一生体の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する（Ｓ２８）。【選択図】図７
2020109390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上の自然数）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、
測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法。
【請求項２】
前記識別領域の追加では、
（ｉ）前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、（ｉｉ）前記第一識別領域と異なる第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の位置、および、前記第一生体の向きとに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として追加し、
前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別する
請求項１に記載の推定方法。
【請求項３】
さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止していると推定された場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別する
請求項２に記載の推定方法。
【請求項４】
Ｍ個（Ｍは３以上）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは３以上）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、
前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、ＲＣＳ（Rader cross-section）値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、
前記Ｍ個の送信アンテナ素子のうち少なくとも３個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のうち少なくとも３個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、
前記推定方法では、
測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する３次元位置であって、前記鉛直位置を含む３次元位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記３次元位置のそれぞれについて、当該３次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するＲＣＳ値を逐次算出し、
逐次推定された前記複数の３次元位置、および、逐次算出されたＲＣＳ値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、
推定された前記組において、当該組の３次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の３次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法。
【請求項５】
前記識別領域の追加では、
（ｉ）前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、（ｉｉ）前記第一識別領域と異なる１以上の第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における前記受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の３次元位置、前記第一生体の向き、および、前記第一生体の姿勢とに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として前記メモリに記憶し、
前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別する
請求項４に記載の推定方法。
【請求項６】
さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止している場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別する
請求項５に記載の推定方法。
【請求項７】
メモリを備える推定装置であって、
Ｍ個（Ｍは２以上）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、
測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信する送信部と、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信する受信部と、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出する第一行列算出部と、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する推定部と、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定する判定部と、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別する生体識別部と、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として前記メモリに記憶する記憶部と、を備える
推定装置。
【請求項８】
Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上の自然数）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、
前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、
算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、
逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、
推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、
推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する
推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体に無線信号を照射し、その反射信号を受信して生体の識別を行う推定方法および推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体に無線信号を照射し、その反射信号を受信して生体の識別を行う技術が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１には、自動車の運転者に対して電磁波を照射し、その反射波を用いて心拍及び心音信号を抽出することで、運転者個人を識別する装置が開示されている。また、非特許文献２には無線信号を用い被験者周囲にアンテナを設置し生体識別する方法が開示されている。また、特許文献２〜５には、生体に無線信号を照射し生体の位置や向き、行動を推定する方法が開示されている。
【０００３】
また、例えば特許文献６には、レーダを用いた個人識別を行う方法が開示されている。また、例えば特許文献７には、レーダを用いたバイタルデータ取得や位置追従を行う方法が開示されている。また非特許文献１には無線信号を用いた人の向き推定を行う方法が開示されており、非特許文献２には、無線信号を用いた人の生体識別を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４４１３２号公報
【特許文献２】特開２０１８−８０２１号公報
【特許文献３】特開２０１８−１１２５４０号公報
【特許文献４】特表２０１７−５０８１４９号公報
【特許文献５】特開２０１８−２９６７１号公報
【特許文献６】特開２０１８−７５４０６号公報
【特許文献７】特開２０１５−８５０６５号公報
【特許文献８】特開２００２−２５６６４４号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Nobuyuki Shiraki, Zhixiong Chen, Dai Sasakawa, Naoki Honma, Takeshi Nakayama, and Shoichi Iizuka, “Method of Estimating Human Orientation Using Array Antenna”, URL: https://www.mdpi.com/2079-9292/7/6/92
【非特許文献２】Dai Sasakawa, Naoki Honma, Takeshi Nakayama, and Shoichi Iizuka, “Human Identification Using MIMO Array”, IEEE SENSORS JOURNAL, VOL. 18, NO. 8, APRIL 15, 2018, URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/8283708
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電磁波を利用した生体識別は、特許文献１または非特許文献２に開示されるように被測定者とアンテナとが比較的近距離の状態で生体識別を行う場合が多い。
【０００７】
しかしながら、運転席または個室のような狭小領域において個人識別を行う場合、被験者とアンテナとの間の距離が近いという制約は問題となりにくいが、日常生活などの場面では利用しにくいという課題がある。
【０００８】
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、例えば屋内など被験者とアンテナとの間の距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行うことができる推定装置及び推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る推定方法は、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上の自然数）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。
【００１０】
また、本開示の他の一形態に係る推定方法は、Ｍ個（Ｍは３以上）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは３以上）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、ＲＣＳ（Rader cross-section）値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のうち少なくとも３個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のうち少なくとも３個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する３次元位置であって、前記鉛直位置を含む３次元位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記３次元位置のそれぞれについて、当該３次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するＲＣＳ値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の３次元位置、および、逐次算出されたＲＣＳ値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の３次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の３次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。
【００１１】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本開示に係る推定方法および推定装置によれば、例えば屋内など被験者とアンテナとの間の距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１における推定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２】図２は、図１に示す回路の詳細構成の一例を示す構成図である。
【図３】図３は、実施の形態１における被験者の動きの一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１におけるメモリに記憶されている教師データの一例を示す図である。
【図５】図５は、図１に示す教師信号の一例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における推定装置の初期動作の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、実施の形態１における推定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、受信信号より算出した伝搬チャネルの一例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態２における推定装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１０】図１０は、図９に示す回路の詳細構成の一例を示す構成図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２におけるメモリに記憶されている教師データの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２における推定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本開示の基礎となった知見）
特許文献１では、自動車の運転席に座っている人物に電磁波を照射して、その人物からの反射波を測定する。そして、測定した結果に対して演算処理を行うことにより心拍または心音の測定を行い、測定した心拍または心音の時間相関を取得することにより生体識別を実現している。しかしながら、上述したように、特許文献１の方法は運転席のような狭い空間において、被験者とアンテナの位置が特定可能という限られた環境でのみ運用可能という問題がある。このため、屋内の日常生活のような場面ではアンテナと被験者の距離を離し、かつアンテナと被験者の位置関係に自由度を持たせた環境にて個人識別を行うことが求められている。
【００１５】
発明者らは、この課題に対して研究を重ねた結果、屋内など被験者とアンテナの距離を離した状態でも電磁波を利用した生体識別を行う為、次のようなことを見出した。すなわち、識別対象が活動する部屋の周囲にアンテナ素子を設置し、様々な方向から送信波を送信し、かつ、様々な方向にて反射波、散乱波を受信することで生体の特徴をより多く補足した受信信号を取得する。そして、受信信号は生体とアンテナの距離や、生体の方向、姿勢により少なからず変化する為、生体識別を行うには、受信信号より生体の位置や向き、姿勢を推定しつつ、教師データを取得し、前記生体の位置や向き、姿勢を識別位置として保存する。そして、被験者が識別位置にて同じ向き、姿勢をした時に、教師データとの相関を算出することで、住空間のような領域においても、教師データ中に測定対象の生体が有るか否かを精度よく識別できることを見出した。
【００１６】
より具体的には、上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る推定方法は、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上の自然数）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。
【００１７】
これによれば、生体が、既にメモリに記憶されている第一識別領域内の位置、および、所定の範囲内の向きにおいて識別された後において、識別済みの生体が、当該第一識別領域外の位置へ移動した場合に、移動先の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。このため、次に生体を識別する場合に、第一識別領域以外の新たな識別領域においても、第一生体を識別することができるため、第一生体を効率よく識別することができる。
【００１８】
また、前記識別領域の追加では、（ｉ）前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、（ｉｉ）前記第一識別領域と異なる第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の位置、および、前記第一生体の向きとに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として追加し、前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別してもよい。
【００１９】
これによれば、第二識別領域において、第二教師信号を用いて第二識別領域内の第一生体を識別することができるため、第一生体を第一識別領域および第二識別領域の両方で識別することができる。よって、次に、第一生体を識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
【００２０】
また、さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止していると推定された場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別してもよい。
【００２１】
また、本開示の他の一態様に係る推定方法は、Ｍ個（Ｍは３以上）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは３以上）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、ＲＣＳ（Rader cross-section）値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のうち少なくとも３個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のうち少なくとも３個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する３次元位置であって、前記鉛直位置を含む３次元位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記３次元位置のそれぞれについて、当該３次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するＲＣＳ値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の３次元位置、および、逐次算出されたＲＣＳ値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の３次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の３次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する。
【００２２】
これによれば、生体が、既にメモリに記憶されている第一識別領域内の位置、所定の範囲内の向き、および、第一の姿勢において識別された後において、識別済みの生体が、当該第一識別領域外の位置へ移動した場合に、移動先の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。このため、次に生体を識別する場合に、第一識別領域以外の新たな識別領域においても、第一生体を識別することができ、第一生体を効率よく識別することができる。
【００２３】
また、前記識別領域の追加では、（ｉ）前記識別された後の前記第一生体の位置を前記推定による推定結果を元に所定の時間間隔で追従し続け、（ｉｉ）前記第一識別領域と異なる１以上の第二識別領域において所定時間以上静止した場合、前記所定時間における前記受信信号と、当該受信信号を用いて推定された前記第一生体の３次元位置、前記第一生体の向き、および、前記第一生体の姿勢とに基づき、前記第二識別領域における第二教師信号を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記第二教師信号を前記第二識別領域において前記識別済みの第一生体を識別するための教師信号として前記メモリに記憶し、前記第一生体の識別では、前記第一教師信号を用いて前記第一識別領域内の第一生体を識別し、前記第二教師信号を用いて前記第二識別領域内の第一生体を識別してもよい。
【００２４】
これによれば、第二識別領域において、第二教師信号を用いて第二識別領域内の第一生体を識別することができるため、第一生体を第一識別領域および第二識別領域の両方で識別することができる。よって、次に、第一生体を識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
【００２５】
また、さらに、前記推定結果に基づいて、前記第一生体が前記第一識別領域または前記第二識別領域において前記所定時間以上静止している場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域または前記第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する前記第一教師信号および前記第二教師信号とに基づき前記第一生体を識別してもよい。
【００２６】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータで読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００２７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２８】
（実施の形態）
［推定装置１０の構成］
図１は、実施の形態における推定装置１０の構成の一例を示す構成図である。図２は、図１に示す回路４０の詳細構成の一例を示す構成図である。
【００２９】
本開示における推定装置１０は、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈをそれぞれが有する送受信部３０Ａ〜３０Ｈと、回路４０と、メモリ４１とを備える。送受信部３０Ａ〜３０Ｈにおいて、送信アンテナ素子の総数はＭ個（Ｍは２以上の自然数）であり、受信アンテナ素子の総数はＮ個（Ｎは２以上の自然数）である。
【００３０】
送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、それぞれ２箇所以上（本実施の形態では８箇所）に配置される。本実施の形態では、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、例えば、平面視において縦６ｍ×横６ｍの正方形の部屋を所定領域Ａ１とした場合、所定領域Ａ１の４つの角、および、４つの辺の中央の８箇所に配置されている。各送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、水平方向に並ぶ４個のアンテナ素子からなるアレイアンテナを有する。これにより、所定領域Ａ１の周囲には、３２個の送信アンテナ素子と３２個の受信アンテナ素子とが配置される。なお、上記は、アレイアンテナの配置の一例であり、アレイアンテナは、所定領域Ａ１の４つの角のみに配置されてもよいし、４つの辺のみに配置されてもよいし、４つの辺のいずれかの辺とその両端の角などに配置されてもよい。また、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とは、同じ位置に配置されてもよいし、異なる位置に配置されてもよい。つまり、アレイアンテナは、所定領域Ａ１の周囲を囲うように異なる２箇所以上に配置されていればどのように配置されていてもよい。
【００３１】
Ｍ個の送信アンテナ素子は、生体５０を含む所定領域Ａ１に送信信号を送信する。送信信号は、送信機等により生成されたマイクロ波などの高周波の信号である。生体５０は、ヒト等である。生体５０は、推定装置１０の識別対象であり、生体認証が行われる生体である。所定領域Ａ１とは、予め定められた範囲の空間であり生体５０を含む空間である。所定領域Ａ１とは、生体５０を識別するための測定対象の領域である。
【００３２】
Ｍ個の送信アンテナ素子は、例えば、測定対象の生体５０である第一生体を含む所定領域Ａ１に第一送信信号を送信する。また、Ｍ個の送信アンテナ素子は、教師データとしての既知の生体５０である第二生体を含む所定領域Ａ１に第二送信信号を送信する。
【００３３】
送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された送信信号が生体５０によって反射された反射信号を含む受信信号を所定期間において受信する。例えば、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、それぞれが有する受信アンテナ素子を用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する。また、例えば、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、それぞれが有する受信アンテナ素子を用いて、第二生体によって第二送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号である第一教師信号を所定期間のＫ倍（Ｋは２以上）の期間、受信する。
【００３４】
本実施の形態では、推定装置１０は、図１に示すように、例えば８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈと、回路４０と、メモリ４１とを備える。つまり、Ｍ個の送信アンテナ素子及びＮ個の受信アンテナ素子は、８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈが有するアンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈで構成されてもよい。なお、送受信部は、８個に限らない。
【００３５】
［送受信部３０Ａ〜３０Ｈ］
本実施の形態では、８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、所定領域Ａ１の周囲の位置に配置され、ヒト等の生体５０を含む所定領域Ａ１に対して送信信号を送信することで、生体５０で反射された反射信号を含む受信信号を受信する。例えば、８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、それぞれが等間隔に円形に配置されてもよく、所定領域Ａ１の周囲の角や辺の中央に配置されてもよい。
【００３６】
図１に示すように、送受信部３０Ａ〜３０Ｈはそれぞれ、４個のアンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを有している。送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、所定領域Ａ１に送信信号を送信する。より具体的には、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、ヒトなどの生体５０に対して、マイクロ波を送信信号として発射する。なお、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、無変調の送信信号を送信してもよいし、変調処理が行われた送信信号を送信してもよい。変調処理が行われた送信信号を送信する場合、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、変調処理を行うための回路をさらに含むとしてもよい。
【００３７】
また、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、生体５０によって送信信号が反射された信号である反射信号を含む受信信号を所定期間受信する。送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、受信した受信信号を回路４０に出力する。なお、送受信部３０Ａ〜３０Ｈのそれぞれは、受信信号を処理するための回路を含んでいてもよい。この場合、送受信部３０Ａ〜３０Ｈのそれぞれは、受信した受信信号を周波数変換し、低周波信号に変換してもよい。また、送受信部３０Ａ〜３０Ｈのそれぞれは、受信信号に復調処理を行ってもよい。そして、送受信部３０Ａ〜３０Ｈのそれぞれは、周波数変換および／または復調処理することにより得られた信号を回路４０に出力する。
【００３８】
なお、図１に示す例では、送信部と受信部とを、それぞれ送信用と受信用とで共通の４個のアンテナ素子を持つ８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈで構成されるとして表現したが、これに限らない。８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、８個に限らず、２以上の送受信部で構成されてもよい。また、送信アンテナ素子を有する送信部と受信アンテナ素子とを有する受信部とが別々に設けられるとしてもよい。また、１つの送受信部は、４個の送受信を共用する４個のアンテナ素子を有するとしたが、４個の送信アンテナ素子と４個の受信アンテナ素子とを有するとしても良い。また、各送受信部は、４個のアンテナ素子を有するとしたが、４個に限らずに、２個以上のアンテナ素子を有していればいくつのアンテナ素子を有していても良い。
【００３９】
なお、図１では、推定装置１０は、８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈと、１個の回路４０を備える構成を例示しているが、これに限らずに、１個の送受信部ごとに１個の回路４０を有する構成としてもよく、このように複数の回路４０を備える構成の場合、回路４０による後段処理を分散処理してもよい。
【００４０】
［回路４０］
回路４０は、推定装置１０を動作させる各種処理を実行する。回路４０は、例えば、制御プログラムを実行するプロセッサと、当該制御プログラムを実行するときに使用するワークエリアとして用いられる揮発性の記憶領域（主記憶装置）とにより構成される。この記憶領域は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
【００４１】
回路４０は、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれから取得した第一受信信号を、記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。回路４０は、第一受信信号の位相及び振幅を当該記憶領域に所定期間、一時的に記憶してもよい。本実施の形態では、回路４０は、送受信部３０Ａ〜３０Ｈのそれぞれから取得した受信信号を記憶領域に所定期間、一時的に記憶する。
【００４２】
なお、回路４０は、推定装置１０を動作させる各種処理を行うための専用回路により構成されていてもよい。つまり、回路４０は、ソフトウェア処理を行う回路であってもよいし、ハードウェア処理を行う回路であってもよい。また、回路４０は、不揮発性の記憶領域を有していてもよい。
【００４３】
続いて、回路４０の機能的な構成について説明する。
【００４４】
回路４０は、図２に示すように、第一行列算出部４１０と、推定部４１１と、判定部４１２と、生体識別部４１３と、追加部４１４とを有する。
【００４５】
＜第一行列算出部４１０＞
第一行列算出部４１０は、複素伝達関数測定用の既知信号をＭ個の送信アンテナ素子を用いて送信する。そして、第一行列算出部４１０は、Ｎ個の受信アンテナのそれぞれにより受信された受信信号を既知信号にて除算して推定する。
【００４６】
より具体的には、まず、第一行列算出部４１０は、受信信号とメモリ４１に記憶されている既知信号とを用いて、それぞれの第一行列Ｈ（ｔ）を算出する。
【００４７】
ここで、Ｍｒ個の受信アンテナ素子とＭｔ個の送信アンテナ素子とで構成されるＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  ａｎｄ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）アレイアンテナを所定領域Ａ１の周囲に配置した場合に得られる第一行列Ｈ（ｔ）は、以下の（式１）で表される。
【００４８】
【数１】
2020109390.tif 000003
【００４９】
（式１）において、ｈｉｊはｊ番目の送信機からｉ番目の受信機の複素チャネル応答を示し、ｔは観測時間を示す。
【００５０】
このように、第一行列算出部４１０は、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の受信信号のそれぞれから、Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出する。つまり、第一行列算出部４１０は、送受信部３０Ａ〜３０Ｈにおいて所定期間に観測されたＮ個の受信信号を用いて、Ｍ個の送信アンテナ素子とＮ個の受信アンテナ素子とを１対１で組み合わせたときに取り得る全ての組み合わせであるＭ×Ｎ個の組合せのそれぞれについて、当該組合せにおける送信アンテナ素子と受信アンテナ素子との間の伝搬特性を表す複素伝達関数を算出することで、Ｍ×Ｎの複素伝達関数行列をＭ×Ｎの第一行列として算出する。
【００５１】
＜推定部４１１＞
推定部４１１は、算出された第一行列を用いて、推定装置１０に対する生体の存在する位置および生体の向きの組をＮ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する。推定部４１１は、例えば、算出された第一行列を参照し、特許文献２または非特許文献１に記載の方法などを用いて、所定領域Ａ１に存在する生体の位置および向きを推定する。
【００５２】
＜判定部４１２＞
判定部４１２は、逐次推定された複数の組のそれぞれについて、当該組の生体の位置が所定領域Ａ１のうちの識別領域としてメモリ４１に予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の生体の向きがメモリ４１に予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定する。具体的には、判定部４１２は、メモリ４１に記憶されている教師データ４２のうちの識別領域を参照し、参照した識別領域において第一教師領域に紐付けされた生体の第一教師位置、および、第一教師向きを参照する。ここで、識別領域のうちの第一識別領域は、第一教師信号と、第一教師信号を受信したときの生体の位置である第一教師位置、および、生体の向きである第一教師向きと、生体を識別する識別情報（生体ＩＤ）とが紐付けられた情報である。識別情報は、例えば、生体を一意に識別する識別番号、文字列などである。判定部４１２は、例えば、基準となる第一教師位置の±２５ｃｍの範囲内の位置であること、かつ、基準となる第一教師向きの±２０度の範囲内の向きであることを第一識別領域の条件とし、推定部４１１により得られた所定領域Ａ１に存在する生体の推定位置、および、推定向きが、第一判定時間以上、例えば５秒以上の間にわたって、第一識別領域の条件を満たすか否かを判定する。
【００５３】
ここで、第一判定時間は、５秒以上に限らずに、信頼性をさらに向上させたい場合は、５秒を超える長時間に設定されても良いし、短時間での判定を行う場合は５秒未満の短い時間に設定されてもよい。また、第一識別領域の位置の範囲は、基準位置の±２５ｃｍの範囲に限るものではなく、また、第一識別領域の向き範囲も、基準の向きの±２０度の範囲に限るものではない。これらの、時間、位置の範囲、または、向きの範囲は、適用先の要件に合わせて、増減してもよい事は言うまでもない。
【００５４】
＜生体識別部４１３＞
生体識別部４１３は、判定部４１２にて生体が第一識別領域の条件を満たすと判定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域において予め取得された生体に対応する第一教師信号とに基づき、例えば、非特許文献２に記載の方法などを用いて生体識別を行う。具体的には、生体識別部４１３は、教師信号と、受信信号を受信することにより得られたＭ×Ｎ個の受信信号とから複数の相関係数を算出し、算出した複数の相関係数を用いて、第一生体と第二生体とが同一であるか否かを判定することで、第一生体を識別する。生体識別部４１３は、メモリ４１において記憶されている第一識別領域において、第一教師信号に紐付けされた生体を識別する識別情報を特定し、生体識別結果を出力またはメモリ４１に格納する。
【００５５】
また、生体識別部４１３は、メモリ４１に記憶されている教師データに、既に同じ第一教師位置および第一教師向きで複数の第二生体に対応する複数の教師信号が含まれている場合、複数の教師信号のそれぞれについて、上記生体識別を行ってもよい。この場合、生体識別部４１３は、第一生体を、複数の第二生体のうち第一生体と同一と判定された第二生体として識別する。
【００５６】
＜追加部４１４＞
追加部４１４は、識別済みの生体が次に推定された生体の次の位置を示す情報に基づき、次の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの生体を識別するための識別領域として追加する。これにより、メモリ４１の教師データ４２には、第一生体を識別するための第一識別領域に、新たな第二識別領域が追加される。具体的には、追加部４１４は、生体識別部４１３により生体が生体識別済となった場合、例えば０．５秒間隔などのように定期的に推定部４１１により得られる複数の推定結果を元に、当該生体を追従し続ける。追加部４１４は、例えば、複数の推定結果に基づいて、当該生体の移動軌跡を生成することで、当該生体を追従してもよい。
【００５７】
更に、追加部４１４は、第一識別領域と異なる第二識別領域において第二判定時間以上静止した場合、第二判定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された生体の位置である第二教師位置、および、生体の向きである第二教師向きとに基づき、第二識別領域における第二教師信号を生成する。第二教師信号は、第一教師信号とは異なる波形を有する。追加部４１４は、具体的には、当該生体が第一識別領域の条件の基準となる第一教師位置および第一教師向きのうちのいずれか１つに一致しない位置および向きで、第二判定時間以上、例えば５秒以上静止したか否かを示す、判定部４１２による判定結果を用いて処理を行う。第二判定時間は、第一判定時間と同じであってもよいし、異なっていてもよい。そして、追加部４１４は、生体識別済みの生体が当該位置および当該向きで第二判定時間以上静止したと判定部４１２により判定された場合、当該位置を第二教師位置とし、かつ、当該向きを第二教師向きとし、第二教師位置および第二教師向きと、第二判定時間において得られた受信信号である第二教師信号とを紐付けることで第二教師データを生成する。なお第二判定時間は、５秒間に限らずに、１０秒、１５秒などの時間であってもよい。
【００５８】
その後、追加部４１４は、生成した第二教師データを第二識別領域としてメモリ４１に記憶する。つまり、追加部４１４は、生成した第二教師信号を第二識別領域において識別済みの生体を識別するための教師信号としてメモリ４１の識別領域に追加する。
【００５９】
これにより、次のタイミングで第一生体を識別するときに、生体識別部４１３は、推定部４１１による推定結果に基づいて、第一生体が第一識別領域または第二識別領域において所定時間以上静止していると推定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域または第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号および第二教師信号とに基づき第一生体を識別することができる。
【００６０】
図３を用いて、具体例を説明する。図３は、実施の形態における推定装置１０による識別試験に用いた環境を示す図である。なお、識別試験の詳細については後述する。
【００６１】
推定装置１０は、最初に図３の生体が位置５０Ａに存在する際に生体識別を行う。そして、生体が次に位置５０Ｂに移動し、位置５０Ｂで第二判定時間以上静止する場合、追加部４１４は、位置５０Ａから位置５０Ｂまで当該生体の移動軌跡を追従し、追従した生体を生体識別した生体であると認識する。そして、生体が第二判定時間以上静止した位置５０Ｂは第一識別領域の条件に一致しないため、推定装置１０の追加部４１４は、第二判定時間以上静止した時点で位置５０Ｂおよび当該位置５０Ｂにおける生体の向きと、位置５０Ｂに静止してから第二判定時間の間に得られた教師信号とを、既に識別した生体の識別情報とともに、教師データとしてメモリ４１に記憶する。生体が位置５０Ｂから位置５０Ｃに移動し、位置５０Ｃで第二判定時間以上静止した場合、推定装置１０の追加部４１４は、位置５０Ｂで第二判定時間以上静止した場合と同様の処理を行う。
【００６２】
［メモリ４１］
メモリ４１は、不揮発性の記憶領域を有する補助記憶装置であり、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などである。メモリ４１は、例えば、推定装置１０を動作させる各種処理に利用される情報を記憶している。
【００６３】
メモリ４１は、図１に示すように、教師データ４２を記憶している。この教師データ４２は、所定領域Ａ１内の任意の位置および向きで静止中の既知の生体５０について予め取得された受信信号の信号波形である。具体的には、教師データ４２は、図４に示すように、各生体を識別する識別情報と、識別領域と、教師信号とを含み、識別情報、識別領域および教師信号が互いに紐付けられている情報である。なお、図４は、メモリ４１に記憶されている教師データの一例を示す図である。
【００６４】
識別領域は、教師位置および教師向きを含む。識別領域は、教師位置を基準とする所定範囲の領域と、教師向きを基準とする所定範囲の向きとを含んでいてもよい。識別領域は、教師位置および教師向きのそれぞれを基準として特定され、判定部４１２による判定の条件を決定するために用いられる。
【００６５】
教師信号は、生体の位置および向きが、対応する識別領域で特定される条件を第一判定時間または第二判定時間以上満たす場合に、取得された受信信号の信号波形である。生体、生体の位置、および、生体の向きのいずれか１つが異なれば、異なる信号波形の受信信号が得られる。このため、教師信号は、生体、生体の位置、および、生体の向きのいずれか１つが異なれば、異なる信号波形を有する。よって、推定装置１０は、第一生体の位置、第一生体の向きおよび受信信号が教師データにおける、識別領域および教師信号に一致すれば、第一生体は、一致した識別領域および教師信号に紐付けられている識別情報で示される第二生体と同一であると推定することができる。
【００６６】
また、教師信号は、第二生体に対してＭ個の送信アンテナ素子より送信された第二送信信号が第二生体によって反射された反射信号を含む第二受信信号をＮ個の受信アンテナ素子に予め受信させることにより得られたＭ×Ｎ個の第二受信信号である。ここで、教師信号は、所定期間のＫ倍（Ｋは２以上）の期間、Ｎ個の受信部が予め第二受信信号を受信することにより得られたＭ×Ｎ個の第二受信信号であってもよい。
【００６７】
本実施の形態では、Ｍ個の送信アンテナ素子及びＮ個の受信アンテナ素子は、図１に示すように８個の送受信部３０Ａ〜３０Ｈで構成されている。この場合における教師信号の一例について図５を用いて説明する。図５は、図１に示す教師信号の一例を示す図である。図５に示す教師信号４３は、１個の送受信部が測定期間において受信した受信信号の一例である。
【００６８】
図５に示す教師信号４３は、所定領域Ａ１にて任意の位置、向きにて静止中の既知の生体５０（第二生体）に対して、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈから送信された送信信号が当該生体５０の表面によって反射された反射信号を含む受信信号を、送受信部３０Ａ〜３０Ｈが予め受信することにより得られた複数の受信信号の時間応答波形であり、被測定時の位置および向きの推定結果と共に記憶される。つまり、図５に示す教師信号４３は、送受信部３０Ａ〜３０Ｈが反射信号を含む受信信号を、測定期間において、予め受信することにより得られた複数の受信信号である。ここで、測定期間は、上記の所定期間のＫ倍（Ｋは２以上）の期間である。測定期間は、例えば１２０〔ｓ〕であるが、これに限らない。ヒトの心拍の周期以上であればよいので、３〔ｓ〕でもよいし、１０〔ｓ〕でもよいし、３０〔ｓ〕でもよい。
【００６９】
このようにして、推定装置１０は、送受信部３０Ａ〜３０Ｈで受信された受信信号を、回路４０で処理することで、生体５０を識別することができる。
【００７０】
［推定装置１０の動作］
次に、以上のように構成された推定装置１０の動作について説明する。図６は、実施の形態における推定装置１０の初期設定動作の一例を示すフローチャートである。図７は、実施の形態における推定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７１】
まず、推定装置１０は、初期設定として図６のフローチャートのように教師信号を記録する。より具体的には、推定装置１０は、Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて、第一生体を含む所定領域Ａ１に第一送信信号を送信する。そして、推定装置１０は、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれが、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信する（Ｓ１１）。例えば、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈに所定領域Ａ１へ送信信号を送信させる。
【００７２】
次に、生体であるユーザに、所定の位置において、所定の向きで静止するように指示する（Ｓ１２）。例えば、図３に示すように、所定の範囲Ａ１の中央の位置５０Ａで、ＴＶ７０側を向いたまま静止するようにユーザに指示する。
【００７３】
これにより、推定装置１０は、ユーザが所定の位置において静止した状態で、第一送信信号を送信し、ユーザによって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を所定期間受信することができる。なお、ステップＳ１１およびステップＳ１２の順番は、上記に限らずに、ステップＳ１２をステップＳ１１よりも先に行ってもよいし、ステップＳ１１およびＳ１２を並行して行ってもよい。
【００７４】
そして、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第一受信信号を例えば６０秒など所定期間受信し、回路４０は、第一受信信号を既知信号で除算する事で教師信号としてメモリ４１に記憶する（Ｓ１３）。また、回路４０は、メモリ４１に当該生体の位置（教師位置）および向き（教師向き）と教師信号と共に当該生体を識別するＩＤとして生体ＩＤ（識別情報）を紐付けて記憶する。
【００７５】
ここで、最初に教師信号を取得するために指定する位置および向きは、ユーザが予め手動で設定しても良い。また、教師信号を取得するための教師位置及び教師向きは、推定装置１０により指定されなくてもよく、推定装置１０の推定部４１１により生体の位置推定および向き推定を行い推定された位置および向きを、それぞれ教師位置および教師向きとしてメモリ４１に記憶してもよい。
【００７６】
次に教師データ取得後、実運用時の動作について図７を用いて説明する。
【００７７】
まず、推定装置１０は、Ｍ個の送信信号を送信し、Ｎ個の受信信号を受信する。より具体的には、推定装置１０は、Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて、第二生体を含む所定領域Ａ１に第一送信信号を送信する。そして、推定装置１０は、Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれが、第二生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号を所定期間受信する。本実施の形態では、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈに、識別対象の生体５０である第二生体を所定領域Ａ１内に配置した状態で、所定領域Ａ１へ送信信号を送信させる。そして、送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈを用いて、第一生体によって第一送信信号が反射された反射信号を含む第二受信信号を所定期間受信し、回路４０の第一行列算出部４１０は、既知信号で除算する事で第一行列を算出する（Ｓ２１）。
【００７８】
図８は、受信した受信信号より算出した伝搬チャネルの一例を示す図である。
【００７９】
図３に示す識別試験では、例えば、上述したように平面視において縦６ｍ×横６ｍの正方形の部屋を所定領域Ａ１とし、送受信部３０Ａ〜３０Ｈに相当する８台の送受信機を所定領域Ａ１の周囲に配置している。８台の送受信機は、それぞれ、所定領域Ａ１の４つの角と４つの辺の中央とに配置されている。被験者である生体は、識別試験において識別対象の生体５０すなわち第一生体に相当する。また、アンテナ素子３１Ａ〜３１Ｈに相当する受信アンテナ素子及び送信アンテナ素子は、１素子が方形パッチアンテナであり、水平方向に並ぶ例えば４個のアンテナ素子からなるアレイアンテナである。より具体的には、８台の送受信機が有する３２個の受信アンテナ素子は、それぞれ方形パッチアンテナであり、床面から０．９ｍの高さに設置されている。８台の送受信機が有する３２個の送信アンテナ素子は、対応する受信アンテナ素子のマイクロ波の１波長分、当該受信アンテナ素子の真上に配置されている。
【００８０】
なお、図８に示すように、伝搬チャネルの成分ｈ1_1および成分ｈ3_3が他の成分に比べて周期的で大きな変動を示しており、同様の波形となっていることが分かる。成分ｈ1_1
やｈ3_3は被験者５０ａの正面にある受信アンテナ素子のチャネル応答である。
【００８１】
その他の成分は、被験者５０ａの背面または側面にある受信アンテナ素子のチャネル応答である。つまり、生体の背面及び側面の変動は小さいことが分かる。これは生体活動による変動は生体の正面の胸部及び／または腹部で起こるためと考えられる。
【００８２】
次に、推定装置１０の回路４０の推定部４１１は、第一行列算出部４１０において算出された第一行列を用いて当該生体の位置および向きを推定する（Ｓ２２）。推定部４１１は、より具体的には特許文献２記載のＭＵＳＩＣ法を用いる推定、非特許文献１記載の第一行列の特徴量を用いる推定などで生体の位置および向きを推定する。
【００８３】
次に、回路４０の判定部４１２は、メモリ４１に記憶されている教師データ４２から、教師信号、教師位置、教師向き、および識別情報（生体ＩＤ）を参照し、当該生体の推定位置および、推定向きが識別領域の条件に一致しているか否かの判定を行う（Ｓ２３）。
【００８４】
次に、ステップＳ２３において生体が識別領域の条件に一致していると判定された場合（Ｓ２３でＹｅｓ）、生体識別部４１３は、非特許文献２記載の方法を用いて、教師信号と前記第一行列の相関計算を行うことで、生体識別の判定を行う（Ｓ２４）。生体識別部４１３は、生体の生体識別の結果、教師データ４２において生体ＩＤが含まれる生体と一致すると判定された場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、推定された当該生体の位置を示す位置データに当該教師信号と紐付けられている生体ＩＤを付与する。
【００８５】
次に前記生体の生体識別の結果、教師データ４２において生体ＩＤが含まれる生体と一致すると判定された場合（Ｓ２４でＹｅｓ）、例えば０．５秒など定期的に第一行列の算出と当該生体の位置および向きを推定し続ける。具体的には、ステップＳ２１およびステップＳ２２とそれぞれ対応するステップＳ２５およびステップＳ２６が行われる。これにより、ステップＳ２４において識別済みの生体が新たに推定された位置が得られ、新たに推定された位置を示す位置データには、特定された生体ＩＤが付与される。このようにして、識別済みの生体の追従が行われる。
【００８６】
そして、判定部４１２は、ステップＳ２５およびＳ２６により得られた位置データを用いて、メモリ４１に既に記憶されている識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第二判定時間以上、例えば、５秒以上静止するか否かを判定する（Ｓ２７）。
【００８７】
ステップＳ２７において、生体が識別領域の条件に一致している、または、第二判定時間以上静止していないと判定された場合（Ｓ２７でＮｏ）、ステップＳ２５に戻る。例えば、これにより次に行われるステップＳ２７は、前回のステップＳ２７が行われた時から０．５秒後に行われてもよい。これにより、ステップＳ２７でＮｏと判定される場合、定期的にステップＳ２５〜Ｓ２７が行われることになる。
【００８８】
なお、ステップＳ２５およびステップＳ２６を定期的に繰り返し行い、これにより得られた複数の位置データを用いて、ステップＳ２７において、生体が５秒以上静止するか否かを判定してもよい。
【００８９】
そして、ステップＳ２７において識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が５秒以上静止したと判定された場合（Ｓ２７でＹｅｓ）、５秒以上静止しているときの、当該生体の位置、当該生体の向き、および、静止中に取得された受信信号から得られた第一行列を紐付けることで教師データを生成し、生成した教師データを新たな識別領域としてメモリ４１に追加する（Ｓ２８）。
【００９０】
被験者となる生体は、所定領域Ａ１に不在の状態から侵入した時点では生体識別されてない状態であるが、識別領域の条件に一致した状態で静止したときより生体識別が実施される。生体識別において、教師信号と第一行列の相関係数が高く、教師信号に紐付けられた生体ＩＤの生体と同一であると判定された場合は、当該生体は、その後定期的に位置推定され当該位置に生体ＩＤが紐付けられることでトラッキングされる。さらに、生体識別後において、識別済みの生体が、メモリ４１に記憶されている識別領域の条件に一致しない状態で静止した場合は、静止した位置および向きで得られた受信信号が当該位置および向きとともにメモリ４１の教師データに新たな識別領域として追加される。このように、識別済みの生体に対して、生体識別以後において、識別領域を追加していく事で、当該生体が生体識別可能な識別領域を増やすことができる。このため、所定領域Ａ１での活動時に識別済みの生体が所定領域Ａ１から一旦出た後に、所定領域Ａ１に再度侵入した場合の当該生体に対する生体識別をしやすくすることができる。
【００９１】
［効果等］
本実施の形態に係る推定装置１０によれば、所定領域Ａ１の周囲の例えば８カ所に設置した送受信機のそれぞれから送信波を送信して、受信信号を受信する。そして、推定装置１０は、所定領域Ａ１に侵入した生体の位置および向きを定期的に推定し、識別領域の条件に一致するか判定し続ける。その後、推定装置１０は、推定された当該生体の位置および向きが識別領域の条件を満たした場合に生体識別を行い、生体識別の結果、教師データ４２に含まれる第二生体と一致するか否かを判定する。そして、推定装置１０は、生体識別において第二生体と一致すると判定された第一生体の位置および向きを推定することで、第一生体の追従を行い、教師データ４２における識別領域の条件に一致しない条件で第一生体が静止した場合、当該静止位置、および、向きをそれぞれ教師位置および教師向きとし、また、このときに得られた受信信号から算出された第一行列を新たに記録する。これにより、新たな識別領域を追加することができ、第一生体を識別する領域を既に教師データ４２に記録されている領域を増やすことができる。このため、測定対象の領域が比較的大きな空間であっても、測定対象の領域において第一生体を改めて識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
【００９２】
なお、この生体識別では、設置するアンテナ素子の本数が多いほど、識別成功率は向上することもわかった。
【００９３】
（実施の形態２）
実施の形態２では、送信アンテナアレイ、および受信アンテナアレイを垂直方向にもアレイ化し、生体の位置、および、向きに加え、高さ、または、姿勢を推定する推定装置１０Ａおよびその推定方法について説明する。
【００９４】
［推定装置１０Ａの構成］
図９は、実施の形態２における推定装置１０Ａの構成の一例を示すブロック図である。図１０は、図９に示す回路の詳細構成の一例を示す構成図である。図９および図１０には、図１および図２と同様の要素には同一の符号を付しており、詳細な説明は省略する。実施の形態２において、実施の形態１と同じ要素については特に言及が無い限り、同様の動作、バリエーションがあるとし、重複した説明は省略する。
【００９５】
実施の形態２における推定装置１０Ａは、アンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈをそれぞれが有する送受信部３０Ａ〜３０Ｈと、回路４０Ａと、メモリ４１とを備える。
【００９６】
［アンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈ］
送受信部３０Ａ〜３０Ｈは、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）のアンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈを有する。Ｍ個のアンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈが水平面上の第一所定方向と垂直面上の第二所定方向に並んで配置されることで構成されるアレイアンテナを有する。本実施の形態では、送信部と受信部とを一体とし送受信部としたため、アンテナ素子も送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とで共用しているが、送信アンテナ素子と受信アンテナ素子とをそれぞれ別に配置してもよい。
【００９７】
このように、Ｍ個の送信アンテナ素子のうち少なくとも３個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置される。また、Ｎ個の受信アンテナ素子のうち少なくとも３個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置される。
【００９８】
［回路４０Ａ］
回路４０Ａは、回路４０と同様のハードウェア構成であるため、その説明を省略する。回路４０Ａは、回路４０とは機能的な構成が異なる。具体的には、回路４０Ａは、推定部４１１、判定部４１２および追加部４１４の代わりに、それぞれ、３次元推定部４１１Ａ、判定部４１２Ａおよび追加部４１４Ａを有する。第一行列算出部４１０および生体識別部４１３は、回路４０と同様であるので説明を省略する。
【００９９】
＜３次元推定部４１１Ａ＞
アンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈを送信アンテナ、および、受信アンテナとして採用することで、３次元推定部４１１Ａは、特許文献２に開示された方法を用いることにより生体の位置、および、向き推定に加え、生体の高さ方向の位置の推定、および、生体の姿勢を推定する。
【０１００】
具体的には、３次元推定部４１１Ａは、算出された第一行列を用いて、推定装置に対する第一生体の存在する３次元位置、および、第一生体の向きの組をＮ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定する。３次元位置は、平面視における二次元位置に加えて、鉛直方向における第一生体の位置である鉛直位置を含む。
【０１０１】
また、３次元推定部４１１Ａは、逐次推定された複数の３次元位置のそれぞれについて、当該３次元位置と、送信アンテナ素子の位置と、受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、第一生体に対するＲＣＳ値を逐次算出する。そして、３次元推定部４１１Ａは、逐次推定された複数の３次元位置、および、逐次算出されたＲＣＳ値の時間的変化と、メモリ４１に記憶されている対応関係を示す情報と、を用いて、複数の組のそれぞれにおける第一生体の姿勢を逐次推定する。
【０１０２】
なお、対応関係を示す情報とは、推定装置１０Ａに対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、ＲＣＳ値の時間的変化と、第一生体の動作とが対応付けられた情報である。対応関係を示す情報とは、仰臥、胡坐、椅座および直立で示される各姿勢に予め対応付けられたＲＣＳ値の範囲および高さの範囲を示す情報である。例えば、仰臥は、第１ＲＣＳ範囲および第１高さ範囲と対応付けられており、胡坐は、第２ＲＣＳ範囲および第２高さ範囲と対応付けられており、椅座は、第３ＲＣＳ範囲および第３高さ範囲と対応付けられており、直立は、第４ＲＣＳ範囲および第４高さ範囲と対応付けられている。なお、第１ＲＣＳ範囲〜第４ＲＣＳ範囲は、それぞれ異なるＲＣＳ値の範囲である。また、第１高さ範囲〜第４高さ範囲は、それぞれ異なる高さの範囲である。
【０１０３】
＜判定部４１２Ａ＞
判定部４１２Ａは、推定された組において、当該組の３次元位置が、所定領域Ａ１のうち、識別領域としてメモリ４１に予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きがメモリ４１に予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢がメモリ４１に予め記憶されている第一姿勢と一致するか否かを判定する。具体的には、判定部４１２Ａは、メモリ４１に記憶されている教師データ４２Ａのうちの識別領域を参照し、参照した識別領域において第一教師信号に紐付けされた生体の第一教師位置、第一教師向きおよび第一教師姿勢を参照する。ここで、識別領域のうちの第一識別領域は、第一教師信号と、第一教師信号を受信したときの生体の位置である第一教師位置、当該生体の向きである第一教師向きと、当該生体の姿勢である第一教師姿勢と、生体を識別する識別情報とが紐付けられた情報である。メモリ４１に記憶されている教師データ４２Ａは、図１１に示すように、識別領域は、教師位置および教師向きの他に、教師姿勢を含む点が、実施の形態１における教師データ４２と異なる。なお、図１１は、実施の形態２におけるメモリに記憶されている教師データの一例を示す図である。
【０１０４】
このように、判定部４１２Ａは、３次元推定部４１１Ａの推定結果を元に判定条件に推定位置、および、推定向きに対し、推定姿勢を加え、識別領域の条件に一致するか判定する。より具体的には、判定部４１２Ａは、生体の位置、および、生体向きの条件に加え、立位、座位、臥位などの生体の姿勢が教師データ取得時の条件と一致するか否かを判定する。
【０１０５】
＜生体識別部４１３＞
生体識別部４１３は、実施の形態１の生体識別部４１３と同様に、判定部４１２Ａにて生体が第一識別領域の条件を満たすと判定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域において予め取得された生体に対応する第一教師信号とに基づき、例えば、非特許文献２に記載の方法などを用いて生体識別を行う。第一識別領域の条件とは、推定された組の第一生体の３次元位置が第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が第一の姿勢と一致することである。
【０１０６】
＜追加部４１４Ａ＞
追加部４１４Ａは、実施の形態１の追加部４１４の機能に対し、判定条件として生体の姿勢が追加されている。追加部４１４Ａは、識別済みの第一生体が次に推定された第一生体の次の位置を示す情報に基づき、次の位置に基づく新たな識別領域を、識別済みの第一生体を識別するための識別領域として追加する。これにより、メモリ４１の教師データ４２Ａには、第一生体を識別するための第一識別領域に、新たな第二識別領域が追加される。より具体的には、追加部４１４Ａは、生体識別部４１３により生体が生体識別済みとなった場合、例えば０．５秒間隔などのように定期的に３次元推定部４１１Ａにより得られる複数の推定結果を元に、当該生体を追従し続ける。
【０１０７】
更に、追加部４１４Ａは、第一識別領域と異なる第二識別領域において第二判定時間以上静止した場合、第二判定時間における受信信号と、当該受信信号を用いて推定された生体の位置である第二教師位置、生体の向きである第二教師向き、および、生体の姿勢である第二教師姿勢とに基づき、第二識別領域における第二教師信号を生成する。第二教師信号は、第一教師信号とは異なる波形を有する。追加部４１４Ａは、具体的には、当該生体が第一識別領域の条件の基準となる第一教師位置、第一教師向き、および、第一教師姿勢のうちのいずれか１つに一致しない位置、向き、および、姿勢で、第二判定時間以上、例えば５秒以上静止したか否かを示す判定部４１２Ａによる判定結果を用いて処理を行う。そして、追加部４１４Ａは、生体識別済みの生体が当該位置、当該向き、および、当該姿勢で第二判定時間以上静止した場合、当該位置を第二教師位置とし、かつ、当該向きを第二教師向きとし、かつ、当該姿勢を第二教師姿勢とし、第二教師位置、第二教師向き、および、第二教師姿勢と、第二判定時間において得られた受信信号である第二教師信号とを紐付けることで第二教師データを生成する。
【０１０８】
これにより、次のタイミングで第一生体を識別するときに、生体識別部４１３は、推定部４１１による推定結果に基づいて、第一生体が第一識別領域または第二識別領域において所定時間以上静止していると推定された場合、受信信号の時間波形と、第一識別領域または第二識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号および第二教師信号とに基づき第一生体を識別することができる。
【０１０９】
［推定装置１０Ａの動作］
次に、以上のように構成された推定装置１０Ａの動作について説明する。図１２は、実施の形態２における推定装置１０Ａの動作の一例を示すフローチャートである。図１２において実施の形態１のフローチャートと同じ動きをする箇所は同一の符号を示し、説明を省く。
【０１１０】
ステップＳ２１の後で、推定装置１０Ａの回路４０Ａの３次元推定部４１１Ａは、第一行列算出部４１０において算出された第一行列を用いて当該生体の位置、向きおよび姿勢を推定する（Ｓ２２Ａ）。推定装置１０Ａのアンテナ素子６１Ａ〜６１Ｈは、それぞれ、複数のアンテナ素子が水平方向および垂直方向にアレイ化されている為、当該生体の位置および向きに加え、高さ、および、姿勢も推定可能である。
【０１１１】
次に、回路４０Ａの判定部４１２Ａは、メモリ４１に記憶されている教師データ４２Ａから、教師信号、教師位置、教師向き、教師姿勢および識別情報（生体ＩＤ）を参照し、当該生体の推定３次元位置、推定向き、および推定姿勢が識別領域の条件に一致しているか否かの判定を行う（Ｓ２３Ａ）。
【０１１２】
更にステップＳ２４の当該生体の生体識別後、教師データ４２Ａにおいて生体ＩＤが含まれる生体と一致すると判定された場合、例えば０．５秒など定期的に第一行列の算出と、当該生体の３次元位置、向き、および姿勢を推定し続ける。具体的には、ステップＳ２１およびステップＳ２２Ａとそれぞれ対応するステップＳ２５およびステップＳ２６Ａが行われる。これにより、ステップＳ２４において識別済みの生体が新たに推定された３次元位置が得られ、新たに推定された３次元位置を示す位置データには、特定された生体ＩＤが付与される。このようにして、識別済みの生体の追従が行われる。
【０１１３】
そして、判定部４１２Ａは、ステップＳ２５およびＳ２６Ａにより得られた位置データを用いて、メモリ４１に既に記憶されている識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第一判定時間以上、例えば５秒以上静止するか否かを判定する（Ｓ２７）。
【０１１４】
ステップＳ２７において、生体が識別領域の条件に一致している、または、第一判定時間以上静止していないと判定された場合（Ｓ２７でＮｏ）、ステップＳ２５に戻る。例えば、これにより次に行われるステップＳ２７は、前回のステップＳ２７が行われた時から０．５秒後に行われてもよい。これにより、ステップＳ２７でＮｏと判定される場合、定期的にステップＳ２５〜Ｓ２７が行われることになる。
【０１１５】
なお、ステップＳ２５およびステップＳ２６を定期的に繰り返し行い、これにより得られた複数の位置データを用いて、ステップＳ２７において、生体が５秒以上静止するか否かを判定してもよい。
【０１１６】
そして、ステップＳ２７において識別領域の条件に一致しない条件にて当該生体が第二判定時間（５秒以上）静止したと判定された場合（Ｓ２７でＹｅｓ）、５秒以上静止しているときの、当該生体の３次元位置、当該生体の向き、当該生体の姿勢、静止中に取得された受信信号から得られた第一行列を紐付けることで教師データを生成し、生成した教師データを新たな識別領域である第二識別領域としてメモリ４１に追加する（Ｓ２８）。
【０１１７】
［効果等］
本実施の形態に係る推定装置１０Ａによれば、所定領域Ａ１の周囲の例えば８カ所に設置した送受信機のそれぞれから送信波を送信して、受信信号を受信する。そして、推定装置１０Ａは、所定領域Ａ１に侵入した生体の３次元位置、向き、および、姿勢を定期的に推定し、識別領域の条件に一致するか判定し続ける。その後、推定装置１０Ａは、推定された当該生体の位置、向き、および、姿勢が識別領域の条件を満たした場合に生体識別を行い、生体識別の結果、教師データ４２Ａに含まれる第二生体と一致するか否かを判定する。そして、推定装置１０Ａは、生体識別において第二生体と一致すると判定された第一生体の位置、向き、および、姿勢を推定することで、第一生体の追従を行い、教師データ４２Ａにおける識別領域の条件に一致しない条件で第一生体が静止した場合、当該静止位置、向き、および、姿勢をそれぞれ教師位置、教師向き、および、教師姿勢とし、また、このときに得られた受信信号から算出された第一行列を新たに記録する。これにより、新たな識別領域を追加することができ、第一生体を識別する領域を既に教師データ４２に記録されている領域を増やすことができる。このため、測定対象の領域が比較的大きな空間であっても、測定対象の領域において第一生体を改めて識別する場合に、第一生体を効率よく識別することができる。
【０１１８】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の識別装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１１９】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、Ｍ個（Ｍは２以上の自然数）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは２以上の自然数）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記組のそれぞれについて、（ｉ）当該組の第一生体の位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、（ｉｉ）当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている方向を基準とした所定範囲内の向きであるか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、推定された前記組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きである場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する推定方法を実行させる。
【０１２０】
また、このプログラムは、コンピュータに、Ｍ個（Ｍは３以上）の送信アンテナ素子およびＮ個（Ｎは３以上）の受信アンテナ素子からなるアンテナ部と、メモリとを備える推定装置による推定方法であって、前記メモリは、前記推定装置に対する第一生体の存在する鉛直方向における位置である鉛直位置、および、ＲＣＳ（Rader cross-section）値の時間的変化と、前記第一生体の動作との対応関係を示す情報を記憶しており、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のうち少なくとも３個の送信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のうち少なくとも３個の受信アンテナ素子は、それぞれ、鉛直方向および水平方向の異なる位置に配置され、前記推定方法では、測定対象の領域に前記Ｍ個の送信アンテナ素子を用いて送信信号を送信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにより受信された信号であって、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれから送信された前記送信信号が第一生体によって反射された反射信号を含む受信信号を受信し、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれにおいて所定期間で受信されたＮ個の前記受信信号のそれぞれから、前記Ｍ個の送信アンテナ素子のそれぞれと、前記Ｎ個の受信アンテナ素子のそれぞれとの間の伝搬特性を示す各複素伝達関数を成分とする、Ｍ×Ｎの第一行列を算出し、算出された前記第一行列を用いて、前記推定装置に対する前記第一生体の存在する３次元位置であって、前記鉛直位置を含む３次元位置および前記第一生体の向きの組を前記Ｎ個の受信信号が受信された順である時系列に逐次推定し、逐次推定された複数の前記３次元位置のそれぞれについて、当該３次元位置と、前記送信アンテナ素子の位置と、前記受信アンテナ素子の位置と、に基づいて、前記第一生体に対するＲＣＳ値を逐次算出し、逐次推定された前記複数の３次元位置、および、逐次算出されたＲＣＳ値の時間的変化と、前記メモリに記憶されている前記対応関係を示す情報と、を用いて、前記複数の組のそれぞれにおける前記第一生体の姿勢を逐次推定し、推定された前記組において、当該組の３次元位置が、前記測定対象の領域のうち、識別領域として前記メモリに予め記憶されている第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記メモリに予め記憶されている第一方向を基準とした所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記メモリに予め記憶されている第一の姿勢と一致するか否かを判定し、推定された前記組の第一生体の３次元位置が前記第一識別領域内にあり、かつ、当該組の第一生体の向きが前記所定範囲内の向きであり、かつ、当該組における第一生体の姿勢が前記第一の姿勢と一致する場合、前記受信信号の時間波形と、前記第一識別領域において予め取得された、第二生体に対応する第一教師信号とに基づき前記第一生体を識別し、推定された、識別済みの前記第一生体の次の位置を示す情報に基づく新たな識別領域を、前記識別済みの第一生体を識別するための前記識別領域として追加する推定方法を実行させる。
【０１２１】
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る推定装置１０、１０Ａについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本開示は、無線信号を利用して生体を識別する推定装置及び識別方法に利用でき、特に、生体に応じた制御を行う家電機器、生体の侵入を検知する監視装置などに搭載される推定装置及び識別方法に利用できる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０    推定装置
３０Ａ〜３０Ｈ    送受信部
３１Ａ〜３１Ｈ    アンテナ素子
６１Ａ〜６１Ｈ    アンテナ素子
４０    回路
４１    メモリ
４２    教師データ
５０    生体
５０ａ    被験者
４１０    第一行列算出部
４１１    推定部
４１２    判定部
４１３    生体識別部
４１４    追加部
【図１】
2020109390.tif 000004
【図２】
2020109390.tif 000005
【図３】
2020109390.tif 000006
【図４】
2020109390.tif 000007
【図５】
2020109390.tif 000008
【図６】
2020109390.tif 000009
【図７】
2020109390.tif 000010
【図８】
2020109390.tif 000011
【図９】
2020109390.tif 000012
【図１０】
2020109390.tif 000013
【図１１】
2020109390.tif 000014
【図１２】
2020109390.tif 000015