Arduinoストレスモニター（心拍ベースのストレス判定）

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Arduinoストレスモニター（心拍ベースのストレス判定）

Arduinoストレスモニター（心拍ベースのストレス判定）

本リポジトリは、Arduinoを用いてリアルタイムで心拍を計測し、得られた心拍データからストレスレベル（低／通常／高）を判定するシンプルなシステムを提供します。Arduino用のスケッチ、シミュレーション用スケッチ生成スクリプト、Pythonでの信号処理・判定パイプラインが含まれ、実機でのセンサ読み取りからソフトウェア側の前処理や分類ロジックまで一貫して試せる構成です。IoT・ヘルスケア分野のプロトタイプや学習用途に適しています。

https://github.com/karunya-ui/arduino-stress-monitor

概要

このリポジトリは、Arduinoを中心に構成された簡易的なストレスモニタリングシステムを提供します。主目的は心拍（HR）をリアルタイムで計測し、得られた生体信号からストレスレベルを「低」「通常」「高」に分類することです。プロジェクトにはArduino用スケッチ（実機用・シミュレーション用）に加え、Pythonで書かれた信号処理および判定のパイプライン、Arduinoスケッチを自動生成するスクリプトが含まれており、センサデータの取得、前処理、ピーク検出や指標計算、閾値ベースの簡易分類までを一通り試すことができます。入門的なIoTヘルス・プロトタイプとして有用です。

GitHub

リポジトリの統計情報

  • スター数: 32
  • フォーク数: 0
  • ウォッチャー数: 32
  • コミット数: 4
  • ファイル数: 6
  • メインの言語: C++

主な特徴

  • Arduinoでのリアルタイム心拍取得とストレス（低/通常/高）分類の実装例を提供
  • Pythonスクリプトによる信号処理・パイプライン実装でアルゴリズムを検証可能
  • Arduinoスケッチを自動生成するユーティリティで実機テストの反復が容易
  • 実機用スケッチとシミュレーション用スケッチが別に用意されており学習用途に最適

技術的なポイント

リポジトリからは、ハードウェア（Arduino）とソフトウェア（Python）を組み合わせたハイブリッドな構成が読み取れます。Arduino側のスケッチは生データの取得と簡易判定・表示（LEDやシリアル出力など）を担当し、心拍センサからのアナログ入力を周期的に読み取ってピーク検出やビート間隔の計算を行い、そこから分かる瞬時心拍数（BPM）を算出する仕組みが想定されます。心拍から得られる特徴量には単純なBPMのほか、短期的な変動を示すHRV（心拍変動）指標があり、これらを閾値で評価してストレスレベルを分類するという、入門的かつ実用的なアプローチが採られています。

一方、Python側のスクリプト（heart_stress_pipeline_full.py）はより精緻な信号処理やオフライン解析を想定した実装です。サンプリング信号の前処理（移動平均やバンドパスフィルタによるノイズ除去）、ピーク検出アルゴリズム（閾値法や局所最大検出）、R–R間隔の算出とそれに基づく統計量（平均心拍、標準偏差、RMSSDなど）を計算することで、より安定したストレス推定が可能になります。また、arduino_dynamic_stress_simulation.inoやgenerate_arduino_sketch.pyにより、シミュレーション用データを用いてArduinoスケッチを生成・検証できる点も特徴です。これにより実機が手元になくてもアルゴリズムの挙動確認やパラメータ調整が可能です。

実装面ではC++（Arduinoスケッチ）とPythonが混在するため、データの入出力フォーマット（シリアル通信やCSV）を統一しておくこと、リアルタイム処理での計算負荷に配慮して特徴抽出や分類を軽量化することが重要です。簡易分類であれば閾値ベースで十分ですが、将来的には機械学習モデル（軽量の決定木やオンデバイス推論）を導入することで精度改善が期待できます。

プロジェクトの構成

主要なファイルとディレクトリ：

  • README.md: file
  • arduino_dynamic_stress_simulation.ino: file
  • ardunio stress monitor code: file
  • generate_arduino_sketch.py: file
  • heart_stress_pipeline_full.py: file

…他 1 ファイル

（各ファイルの役割）

  • README.md: プロジェクト説明とセットアップ手順の要約（リポジトリ概要）
  • arduino_dynamic_stress_simulation.ino: 動的なストレス変化を模擬するシミュレーション用スケッチ。センサ入力の代替として振る舞いを再現
  • ardunio stress monitor code: 実機用のArduinoスケッチ（センサ読み取り→心拍計算→ストレス判定）
  • generate_arduino_sketch.py: パラメータやシミュレーション条件からArduinoスケッチを自動生成するユーティリティ
  • heart_stress_pipeline_full.py: Pythonでの信号処理／特徴抽出／判定をまとめたパイプライン。オフライン解析やアルゴリズム検証に使用

まとめ

ArduinoとPythonを組み合わせた、学習やプロトタイプに適したシンプルな心拍ベースのストレス判定リポジトリです。

リポジトリ情報：

READMEの抜粋：

arduino-stress-monitor

A simple Arduino-based system that measures heart rate in real time and classifies user stress levels as low, normal, or high. …