圧縮センシングにおける信号類似性の活用 : 省電力無線脳波計測回路システム実現に向けた取り組み

兼本, 大輔; 瀧本, 英智; 廣瀬, 哲也

電子情報通信学会技術研究報告. 信学技報, 2024, 124(247), 89-94

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タイトル
圧縮センシングにおける信号類似性の活用 : 省電力無線脳波計測回路システム実現に向けた取り組み
Utilization of Signal Similarity in Compressed Sensing : Realizing Low-power Dissipation Wireless EEG Monitoring Circuit System
著者
NRID
1000090603332 1000090603332
ORCID
0009-0002-7564-6351 0009-0002-7564-6351
researchmap permalink
dkanemoto dkanemoto
Scopus Author ID
6504308983 6504308983
著者名
兼本, 大輔 ; Kanemoto, Daisuke
著者名
瀧本, 英智 ; Takimoto, Eichi
NRID
1000070396315 1000070396315
ORCID
0000-0003-1997-5097 0000-0003-1997-5097
researchmap permalink
hirose_tetsuya hirose_tetsuya
Scopus Author ID
9272478400 9272478400
著者名
廣瀬, 哲也 ; Hirose, Tetsuya
キーワード等
圧縮センシング
低消費電力
信号類似性
脳波
ランダムアンダーサンプリング
Compressed sensing
low-power dissipation
signal similarity
EEG
random undersampling
内容
兼本, 大輔, 瀧本, 英智, 廣瀬, 哲也. 圧縮センシングにおける信号類似性の活用 : 省電力無線脳波計測回路システム実現に向けた取り組み. 電子情報通信学会技術研究報告 124(247), 89(2024)
抄録
センシング集積回路の省電力化を目指し，回路が処理する情報量を大幅に削減できる圧縮センシングが注目されている．しかし，信号のスパース性が低い場合，再構成精度が低下し，圧縮比を上げるのが難しくなるという課題が存在する．そこで我々は，信号の類似性に着目することでスパース性の改善を行い，高精度な再構成と高圧縮による省電力の両立を可能にする圧縮センシングの新手法を提案している．本研究では，この手法を無線脳波伝送システムに応用し，高い再構成精度を保ちつつ，送信デバイスに搭載したマイクロコントローラの消費電力削減効果を実機で確認した．
In order to achieve power-saving in sensing integrated circuits, there is a lot of interest in compressed sensing, which can greatly reduce the amount of information handled by the circuit. However, when the signal is not sparse, the accuracy of reconstruction deteriorates, making it difficult to increase the compression ratio. Therefore, we have proposed a new method of compressed sensing that improves the sparsity of the signal by focusing on the similarity of the signal, and enables both high-precision reconstruction and power saving through high compression. In this study, we applied this method to a wireless EEG transmission system and confirmed the effect of reducing the power consumption of the micro-controller mounted on the transmission device while maintaining high reconstruction accuracy.
出版者
電子情報通信学会
収録物名
電子情報通信学会技術研究報告. 信学技報
IEICE technical report
巻(号)
124(247)
ページ
89-94
刊行年月
2024-11-05
言語
日本語
ハンドルURL
https://hdl.handle.net/11094/102211
PISSN
09135685
eISSN
24326380
関連情報 (isIdenticalTo)
URI
https://ken.ieice.org/ken/paper/20241113cc5E/
アクセス権
open access
権利情報
Copyright©2024 IEICE
出版タイプ
Version of Record
カテゴリ
会議発表論文 Conference Paper
注記
This document is a technical report published in the IEICE Technical Report issued by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers in November 2024. Please refer to the paper published in IEEE ISCAS 2025 for the latest results demonstrating lower power dissipation (CR = 6, 72 μW/ch, NMSE = 0.116). DOI: 10.1109/ISCAS56072.2025.11043415, or the open-access version (OUKA): https://hdl.handle.net/11094/102085
本資料は，2024年11月発行の一般社団法人 電子情報通信学会「信学技報」に 掲載された技報です． より高い省電力性能（CR = 6，72 μW/ch，NMSE = 0.116）を実現した最新版の結果については，IEEE ISCAS 2025 掲載論文をご参照ください．DOI: 10.1109/ISCAS56072.2025.11043415，またはオープンアクセス版 （OUKA）：https://hdl.handle.net/11094/102085
本技報中に以下の誤記がありましたので，訂正します：(誤)BLE 5.1 → (正)BLE 5 / (誤)observation matrix → (正)measurement matrix / (誤)図7の(FP1-F1) → (正)(FP1-F7) / (誤)４章の最後の文章 → (正)圧縮センシングを活用したシステムは省電力動作が可能であることが分かっているが， 特に本システムでは従来手法[7]と比べて消費電力を約14%削減し，さらに再構成精度の大幅な改善も実現できた．