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Détection et reconnaissance des sons de la vie courante pour la surveillance médicale

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Logiciel de détection et reconnaissance des sons

Author(s):
Dan Istrate - ESIGETEL
François Serignat - CLIPS
Michel Vacher - CLIPS
Éric Castelli - MICA

Industry:
Medical Devices, Water/Wastewater, Telecommunications

Products:
Multifunction DAQ, LabWindows/CVI, Real-Time, CAN, Data Acquisition

The Challenge:
Développer un système de détection de situations de détresse multi-canal pour la surveillance médicale.

The Solution:
Réaliser une application temps réel sur PC qui gère une carte d’acquisition sous LabWindows/CVI.

"LabWindows/CVI a été choisi pour sa facilité de programmation et de gestion des tâches parallèles."

La télémédecine, et plus particulièrement la télésurveillance médicale, constitue aujourd’hui une solution pour pallier le manque de professionnels de santé face au fort accroissement de la population âgée en Europe. De plus, elle apporte à la fois une réduction des coûts d’hospitalisation et un meilleur confort au malade. Le système proposé, destiné à la surveillance de personnes âgées ou de malades chroniques à domicile, effectue la télésurveillance médicale à domicile à l’aide de capteurs sonores en vue de la détection d’une situation de détresse. L’habitat est équipé de microphones, un par pièce. La majorité des systèmes existants utilisent uniquement des capteurs médicaux (tensiomètre, oxymètre) et des capteurs de localisation (contacts de porte, infrarouge) pour la surveillance médicale. D’autres systèmes font appel à la vidéo et au son, mais seulement en vue d’établir une communication entre le patient et le personnel soignant. Le système d’analyse sonore détecte et identifie des sons de la vie courante, comme les claquements de porte, les bris de verre, les sons de vaisselle, etc. Le but recherché consiste à détecter des situations de détresse telles qu’une chute ou un malaise partout dans l’appartement.

Notre application utilise une carte d’acquisition National Instruments de type PCI 6034E à huit canaux différentiels pour acquérir les signaux des microphones installés dans l’habitat. Une carte PCI CAN est utilisée pour transmettre les informations extraites du son vers l’ordinateur en charge de la fusion de données.

Des contraintes de temps réel avec trois tâches exécutées en parallèle
Pour des raisons de temps de calcul, sous la contrainte du temps réel, l’application a été divisée en plusieurs tâches :

  • acquisition temps réel des huit canaux avec une fréquence d’échantillonnage de 16 kHz ;
  • détection et extraction des événements sonores sur les huit canaux simultanément et en temps réel. On cherche à détecter les sons impulsionnels (porteurs d’informations) dans un environnement bruité (RSB 0 dB). L’algorithme est basé sur la transformée en ondelettes qui nous permet de filtrer le bruit et d’avoir une bonne résolution temporelle ;
  • fusion des signaux extraits. Le but de cette tâche est de choisir le meilleur canal en cas de détection simultanée sur plusieurs canaux. Le choix est basé sur une estimation du rapport signal sur bruit de chaque canal ;
  • classification des signaux extraits parmi sept classes prédéfinies de sons.

L’application exécute parallèlement trois tâches : une prioritaire qui gère l’acquisition, la détection et la fusion ; une deuxième qui effectue la classification des sons et une dernière, moins prioritaire, qui gère l’interface graphique.

Nous avons choisi d’utiliser LabWindows/CVI dans le but d’implémenter les algorithmes d’identification des sons de la vie courante pour la facilité de commande de la carte d’acquisition et pour la facilité de programmation de l'environnement. Un menu permet de configurer tant l’acquisition des données, en termes de fréquence d’échantillonnage et gains, que la transmission sur le bus CAN, en termes de numéro d’identification de la trame. L’affichage montre en temps réel le signal du meilleur canal, l’évolution d’une grandeur interne de l’algorithme de détection et une liste avec les événements détectés et leur classification parmi les classes de sons.

Nous avons apprécié la facilité de développement des applications graphiques et la facilité dans la programmation des tâches parallèles avec des priorités différentes. La documentation existante, les exemples et le service après-vente de National Instruments nous ont beaucoup aidés dans le développement de l’application.

Mars 2006

Author Information:
For more information on this Case Study, contact:
Dan Istrate
ESIGETEL
1, Rue du Port de Valvins
Avon-Fontainebleau 77215
France
Tel: 01 60 72 70 51
dan.istrate@esigetel.fr

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