軸信號(hào) Xl如果是例如X軸方向，則在受試者手腕上戴著脈搏儀1進(jìn)行跑步等運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)下，是在 由肘至手腕方向發(fā)生的加速度信號(hào)。因此，推定脈搏成分El將成為在由肘至手腕方向發(fā)生 的推定體動(dòng)噪聲成分衰減后的推定脈搏成分。由于跑步等胳膊的活動(dòng)不只是直線運(yùn)動(dòng)，因 此，除了 X軸方向以外，Y軸方向的體動(dòng)變化也很大。因此，推定脈搏成分El中對(duì)多個(gè)方向 重疊有體動(dòng)噪聲成分，需要從推定脈搏成分El中減少Y軸方向的體動(dòng)噪聲成分。
[0085] 因此，體動(dòng)噪聲除去部100進(jìn)一步減少推定脈搏成分El中殘留的與第二軸信號(hào)X2 有相關(guān)關(guān)系的體動(dòng)噪聲成分。第二軸信號(hào)X2是例如Y軸方向的信號(hào)。將推定脈搏成分El 及第二軸信號(hào)X2作為輸入信號(hào)，在自適應(yīng)濾波器Al 10及自適應(yīng)濾波器B120從推定脈搏成 分El算出與第二軸信號(hào)X2相關(guān)的推定體動(dòng)噪聲成分YA及YB，并算出使與推定脈搏成分 El中殘留的第二軸信號(hào)X2有相關(guān)關(guān)系的推定體動(dòng)噪聲成分YA及YB減少的推定脈搏成分 EA及EB。然后，使用在相關(guān)信息算出部130中算出的相關(guān)系數(shù)CA及相關(guān)系數(shù)CB，輸出通過 選擇部140選擇的推定脈搏成分E2。推定脈搏成分E2是以體動(dòng)信號(hào)D中除去了第一軸信 號(hào)Xl及第二軸信號(hào)X2的方向的體動(dòng)噪聲成分后的脈搏成分為主要成分的信號(hào)，作為脈搏 信號(hào)從體動(dòng)噪聲除去部100中輸出。
[0086] 如上所述，通過基于多個(gè)加速度信號(hào)依次進(jìn)行利用并排配置的自適應(yīng)濾波器的噪 聲除去處理，能夠進(jìn)一步提高使體動(dòng)噪聲成分衰減的特性。
[0087](自適應(yīng)濾波器的構(gòu)成）
[0088] 接下來，通過圖6,對(duì)自適應(yīng)濾波器AllO及自適應(yīng)濾波器B120的詳情進(jìn)行說明。
[0089] 圖6是自適應(yīng)濾波器的原理構(gòu)成框圖。
[0090] 自適應(yīng)濾波器150是自適應(yīng)濾波器AllO及自適應(yīng)濾波器B120的原理構(gòu)成。自適 應(yīng)濾波器150由體動(dòng)噪聲算出部151、減算部152、濾波器系數(shù)設(shè)定部153等構(gòu)成。而且，自 適應(yīng)濾波器150是基于推定脈搏成分E、推定體動(dòng)噪聲成分Y、體動(dòng)信號(hào)X等，在更新濾波系 數(shù)h的同時(shí)分離推定脈搏成分E和推定體動(dòng)噪聲成分Y的濾波器。體動(dòng)噪聲算出部151中， 體動(dòng)信號(hào)X與濾波系數(shù)h被進(jìn)行積和計(jì)算，算出體動(dòng)噪聲成分Y。減算部152中，體動(dòng)噪聲 成分Y被從生物體信號(hào)D中減去，脈搏成分E被輸出。在濾波器系數(shù)設(shè)定部153中，由脈搏 成分E、生物體噪聲成分Y和體動(dòng)信號(hào)X中算出濾波系數(shù)h，對(duì)體動(dòng)噪聲算出部151輸出。 [0091](自適應(yīng)濾波器的運(yùn)算處理）
[0092] 接下來，對(duì)自適應(yīng)濾波器的運(yùn)算處理進(jìn)行說明。
[0093] 生物體信號(hào)D及體動(dòng)信號(hào)X是以規(guī)定的采樣周期檢測(cè)出的按時(shí)間順序排列的離散 數(shù)據(jù)。以d(i)表示生物體信號(hào)D的數(shù)據(jù)列，以x(i)表示體動(dòng)信號(hào)X的數(shù)據(jù)列。此外，以 y (i)表示算出的體動(dòng)噪聲成分Y的數(shù)據(jù)列，以e (i)表示脈搏成分E的數(shù)據(jù)列，以h (i)表示 濾波系數(shù)h的數(shù)據(jù)列。參數(shù)i是作為數(shù)據(jù)列的參量使用的值。由于數(shù)據(jù)列是按時(shí)序排列的 數(shù)據(jù)，因此，參數(shù)i大的是時(shí)間前進(jìn)的數(shù)據(jù)。參數(shù)i的最大值是在規(guī)定期間內(nèi)積累的數(shù)據(jù)數(shù)。 參數(shù)i為相同值的數(shù)據(jù)是在大致相同的定時(shí)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)、以及在大致相同的定時(shí)算出的 數(shù)據(jù)。此外，相對(duì)參數(shù)i，參數(shù)i-Ι的數(shù)據(jù)是時(shí)間后退的數(shù)據(jù)，是一個(gè)采樣過去的采樣值。如 果以體動(dòng)噪聲成分Y為例，相對(duì)于 y (i)，L樣本前的數(shù)據(jù)是y (i-1)、y (i-2)、…、y (i-L)。
[0094] 接下來，使用上述的數(shù)據(jù)列，對(duì)構(gòu)成自適應(yīng)濾波器150的算式進(jìn)行說明。
[0095] 算式（1)是求第i個(gè)參數(shù)的體動(dòng)噪聲成分y(i)的算式。將濾波系數(shù)h(k)與體動(dòng) 信號(hào)x(i-k)的積按照k從1至L增加，同時(shí)相加 L次。體動(dòng)信號(hào)X(i-k)是L采樣前的體 動(dòng)信號(hào)。此外，L等于自適應(yīng)濾波器的濾波器長度，是濾波器的抽頭（tap)。
[0096] Y ⑴=Σ [h (k) · X (i_k) ] k = 1 ~L...算式（1)
[0097] 算式（2)是求第i個(gè)參數(shù)的脈搏成分e(i)的算式。通過對(duì)利用算式（1)由生物 體信號(hào)d(i)算出的y(i)進(jìn)行減法計(jì)算，可以算出脈搏成分e(i)。
[0098] e(i) = d(i)_y ⑴…算式（2)
[0099] (自適應(yīng)濾波器的學(xué)習(xí)特性）
[0100] 算式（3)是更新濾波系數(shù)h(k)的算式。將對(duì)已算出的右邊的各變數(shù)的值進(jìn)行計(jì) 算后的值代入左邊的h(k)，濾波系數(shù)h(k)被更新。右邊是將步進(jìn)尺寸μ與脈搏成分e(i) 及體動(dòng)噪聲成分 y(i-k)相乘，再加上濾波系數(shù)h(k)而算出。當(dāng)右邊的濾波系數(shù)h(k)的值 未確定時(shí)等，預(yù)先設(shè)定的數(shù)值等被設(shè)定。對(duì)于步進(jìn)尺寸μ，將在后面說明。
[0101] h (k) = h (k) + μ · e ⑴· y (i_k) k = 1 ~L…算式（3)
[0102] 為算出下一個(gè)體動(dòng)噪聲成分y(i+l)，已更新的濾波系數(shù)h(k)被代入算式（1)。在 規(guī)定期間的最后算出的濾波系數(shù)h(k)被設(shè)定作為下一個(gè)規(guī)定期間的濾波系數(shù)h(k)的值。 但是，當(dāng)根據(jù)被算出自適應(yīng)濾波器的輸出結(jié)果的相關(guān)系數(shù)值的判定認(rèn)為有必要時(shí)，也可以 將其他自適應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)h(k)設(shè)定作為下一個(gè)規(guī)定期間的濾波系數(shù)h(k)的值。另 外，濾波系數(shù)h(k)相當(dāng)于濾波器的學(xué)習(xí)特性。
[0103] 由此，h (1)~h (L)這L個(gè)濾波系數(shù)被更新。更新后的濾波系數(shù)h (k)是決定濾波 器的學(xué)習(xí)特性的系數(shù)，且是左右是否能生成跟隨體動(dòng)信號(hào)X的變動(dòng)的體動(dòng)噪聲成分Y的系 數(shù)。
[0104] 由算式（3)的右邊可見，步進(jìn)尺寸μ是決定濾波系數(shù)h(k)的參數(shù)，可以通過固定 值或如后述的算式（4)這樣的算式求出。通過調(diào)整步進(jìn)尺寸μ的值的大小，從而可以相對(duì) 地控制對(duì)體動(dòng)信號(hào)X的變化的跟隨特性及噪聲的衰減特性。也就是說，如果設(shè)定為大的值， 則成為對(duì)體動(dòng)信號(hào)X的變化的跟隨特性高的濾波器，另一方面，噪聲的衰減性變低。而且， 如果設(shè)定為小的值，則成為噪聲的衰減特性高的濾波器，而對(duì)體動(dòng)信號(hào)X的變化的跟隨特 性變低。自適應(yīng)濾波器AllO及自適應(yīng)濾波器Β120中，各自的步進(jìn)尺寸μ被設(shè)定為不同大 小的值。
[0105] 也可以如算式（4)那樣算出步進(jìn)尺寸（step size) μ。步進(jìn)尺寸μ是將固定值 α用體動(dòng)信號(hào)x(i-k)平方的總和與固定值β相加后的值去除后所得的值。通過改變固定 值α和固定值β的值，可以調(diào)整步進(jìn)尺寸μ的數(shù)值大小。
[0107] 通過以體動(dòng)信號(hào)的功率使步進(jìn)尺寸μ標(biāo)準(zhǔn)化，可以吸收對(duì)步進(jìn)尺寸μ的體動(dòng)信 號(hào)的依賴性。
[0108] 利用算式（4)時(shí)，自適應(yīng)濾波器AllO及自適應(yīng)濾波器Β120中均各自保持固定值 α和固定值β，并被設(shè)定為不同的值。
[0109] 像這樣，通過對(duì)自適應(yīng)濾波器AllO及自適應(yīng)濾波器Β120設(shè)定不同的步進(jìn)尺寸μ， 從而體動(dòng)噪聲成分y(i)也可以被作為不同信息經(jīng)算式（3)及算式（4)算出。具體而言，如 果步進(jìn)尺寸μ的數(shù)值變大，則算出的體動(dòng)噪聲成分y(i)在運(yùn)動(dòng)的周期性突然變化時(shí)等， 將具有能更早地跟隨基于該變化后的運(yùn)動(dòng)周期的頻率特性的傾向。也就是說，對(duì)短時(shí)間上 升的體動(dòng)信號(hào)的跟隨特性高。相反，如果步進(jìn)尺寸μ的數(shù)值變小，則算出的體動(dòng)噪聲成分 y(i)在運(yùn)動(dòng)的周期性穩(wěn)定時(shí)，推定體動(dòng)信號(hào)X(i)及體動(dòng)信號(hào)X(i)的應(yīng)答成分，且在通過算 式（2)算出的脈搏成分e(i)，具有噪聲成分充分衰減的傾向。也就是說，噪聲成分的衰減特 性對(duì)運(yùn)動(dòng)周期性穩(wěn)定的體動(dòng)信號(hào)高。
[0110] 如此地，可以構(gòu)筑具有能控制跟隨性及衰減性的學(xué)習(xí)特性的自適應(yīng)濾波器。另外， 對(duì)于步進(jìn)尺寸μ的數(shù)值與適合自適應(yīng)濾波器的信號(hào)成分的傾向之間的關(guān)聯(lián)性，是根據(jù)理 論性的假設(shè)，對(duì)實(shí)際由多名受試者重復(fù)各種運(yùn)動(dòng)狀況而得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析而導(dǎo)出。
[0111] (自適應(yīng)濾波器及學(xué)習(xí)特性的作用）
[0112] 圖7及圖8是示出了自適應(yīng)濾波器的應(yīng)用例的坐標(biāo)圖。圖7及圖8是基于在受試 者的運(yùn)動(dòng)（跑步）中測(cè)量的實(shí)驗(yàn)而導(dǎo)出的模擬數(shù)據(jù)。圖7是假定受試者的運(yùn)動(dòng)開始時(shí)的信 號(hào)數(shù)據(jù)及其處理結(jié)果，圖8是假定了受試者的運(yùn)動(dòng)時(shí)間經(jīng)過后正在以與正常相同的速度跑 步的信號(hào)數(shù)據(jù)及其處理結(jié)果。此外，自適應(yīng)濾波器AllO的步進(jìn)尺寸μ的值被設(shè)定為與自 適應(yīng)濾波器Β120的步進(jìn)尺寸μ的值更大的值。
[0113] 生物體信號(hào)501是通過生物體信號(hào)檢測(cè)部檢測(cè)出的生物體信號(hào)D?？v軸是表示生 物體信號(hào)D的波形的位移的AD值，橫軸是測(cè)定時(shí)間（秒）。后面，表示信號(hào)及信號(hào)成分的波 形的坐標(biāo)圖具有同樣的坐標(biāo)軸。
[0114] 體動(dòng)信號(hào)502是通過體動(dòng)信號(hào)檢測(cè)部檢測(cè)出的體動(dòng)信號(hào)X，其是X軸方向的加速度 數(shù)據(jù)。在生物體信號(hào)501中，在0~大約8秒期間，波形的位移周期性地出現(xiàn)在大約420~ 600的范圍，在大約8~16秒期間，波形的位移以振幅大的波形出現(xiàn)在大約250~780的范 圍內(nèi)。在體動(dòng)信號(hào)502的波形中，在O~大約8秒的時(shí)間點(diǎn)內(nèi)波形呈大致直線，在大約8~ 16秒期間，波形的位移周期性地出現(xiàn)在大約320~700的范圍內(nèi)，并出現(xiàn)8秒鐘期間10次 的波峰（大約700)。這些波形是對(duì)單純運(yùn)動(dòng)開始的前后的傳感器信號(hào)進(jìn)行模擬后的波形。
[0115] 脈搏成分（理論值）503是對(duì)不包含噪聲的脈搏成分進(jìn)行模擬后算出的理論值。
[0116] 推定體動(dòng)噪聲成分504、推定脈搏成分505、以及推定脈搏成分506均是應(yīng)用了自 適應(yīng)濾波器AllO后的結(jié)果。推定體動(dòng)噪聲成分507、推定脈搏成分508、以及推定脈搏成分 509是應(yīng)用了自適應(yīng)濾波器B120后的結(jié)果。推定脈搏成分506及推定脈搏成分509的坐標(biāo) 圖是對(duì)推定脈搏成分進(jìn)行FFT處理并對(duì)應(yīng)每個(gè)頻率體現(xiàn)能譜值的坐標(biāo)圖，縱軸是能譜值的 強(qiáng)度，橫軸是頻率（Hz)。
[0117] 推定體動(dòng)噪聲成分504是應(yīng)用自適應(yīng)濾波器AllO從體動(dòng)信號(hào)502中算出的推定 體動(dòng)噪聲成分。推定體動(dòng)噪聲成分507是應(yīng)用自適應(yīng)濾波器B120從體動(dòng)信號(hào)502中算出 的推定體動(dòng)噪聲成分。推定體動(dòng)噪聲成分504在大約8~16秒期間，波形的位移在大約 350~740的范圍內(nèi)，與體動(dòng)信號(hào)502相比，可觀察到波形的位移有變化。推定體動(dòng)噪聲成 分507波形的位移從大約9秒開始出現(xiàn)，漸漸擴(kuò)大，在16秒的附近出現(xiàn)大約420~590的 位移。
[0118] 推定脈搏成分505是由生物體信號(hào)501中減去推定體動(dòng)噪聲成分504后得到的波 形，推定脈搏成分508是由生物體信號(hào)501中減去推定體動(dòng)噪聲成分507后得到的波形。推 定脈搏成分508在大約8~16秒期間會(huì)出現(xiàn)波形的位移在大約320~770的范圍內(nèi)發(fā)生 了變化的波形。推定脈搏成分505在大約8~16秒期間，波形的位移周期性地出現(xiàn)在大約 460~580的狹小范圍內(nèi)，與推定脈搏成分508相比，是穩(wěn)定的波形。
[0119] 推定脈搏成分