Light influences human physiology beyond vision, affecting circadian rhythms, alertness, and emotional states. Emotions, in turn, shape human behaviour, cognition, and overall well-being. Despite this information, most existing intelligent lighting systems rely on basic inputs such as occupancy or daylight, with limited to no integration of physiological or emotional signals in the decision-making process. This has created a gap between advances in beyond-visual lighting research and practical lighting applications. To address this, this thesis explores the feasibility of integrating non-wearable, non-invasive physiological sensing into adaptive lighting systems, with a focus on radar-based monitoring.

A sequential research approach was used, starting with a literature review to identify suitable sensing approaches, after which mm-wave radar sensors were selected for further investigation. This was followed by three experimental studies to evaluate the radar’s performance: controlled tests with Controlled Airflow Thorax robots (CAT-bots) that accurately simulated chest movement for different respiration frequencies, a pilot study with single human subjects in two different positions (sitting and supine), and a final study under varied occupancy conditions. Each stage increased in complexity to evaluate performance in realistic scenarios.

Results show that radar performs well at detecting occupancy and monitoring respiration frequency for multiple (two) occupants in varied occupancy situations. While some limitations were observed, overall accuracy remained high. The findings suggest potential for capturing physiological changes linked to emotional states, but further validation is needed.

This research provides a foundation for integrating physiological sensing into adaptive lighting. It validates radar as a practical solution, points out its weaknesses, and proposes a two-level emotion recognition strategy for future studies. The work contributes toward emotion-aware environments, with applications in home monitoring, ambient assisted living, and human-centred design.

Ljus påverkar människans fysiologi bortom synen och påverkar dygnsrytm, vakenhet och känslomässiga tillstånd. Känslor formar i sin tur mänskligt beteende, kognition och allmänt välbefinnande. Trots denna kunskap förlitar sig de flesta befintliga intelligenta belysningssystem på grundläggande indata som närvaro eller dagsljus, med begränsad eller ingen integration av fysiologiska eller känslomässiga signaler i beslutsprocessen. Detta har skapat en klyfta mellan praktiska belysningstillämpningar och framsteg inom forskning om ljusets icke-visuella effekter. För att ta itu med detta undersöker denna avhandling möjligheten att integrera icke-bärbar, icke-invasiv fysiologisk avkänning i adaptiva belysningssystem, med fokus på radarbaserad övervakning.

En sekventiell forskningsmetod användes, med början i en litteraturgenomgång för att identifiera lämpliga avkänningsmetoder, varefter mm-vågsradarsensorer valdes ut för vidare undersökning. Detta följdes av tre experimentella studier för att utvärdera radarns prestanda: kontrollerade tester med Controlled Airflow Thorax-robotar (CAT-bots) som exakt simulerade bröströrelser för olika andningsfrekvenser, en pilotstudie med enskilda människor i två olika positioner (sittande och liggande) och en slutlig studie under varierande närvaroförhållanden. Varje steg ökade i komplexitet för att utvärdera prestanda i realistiska scenarier.

Resultaten visar att radar fungerar bra för att detektera närvaro och övervaka andningsfrekvens för flera (två) personer i varierande närvarosituationer. Även om vissa begränsningar observerades, förblev den övergripande noggrannheten hög. Resultaten tyder på potential för att fånga fysiologiska förändringar kopplade till känslomässiga tillstånd, men ytterligare validering behövs.

Denna forskning ger en grund för att integrera fysiologisk avkänning i adaptiv belysning. Den validerar radar som en praktisk lösning, pekar ut dess svagheter och föreslår en tvånivåstrategi för känsloidentifiering för framtida studier. Arbetet bidrar till känslomedvetna miljöer, med tillämpningar inom hemövervakning, assisterat boende och människocentrerad design.