[發(fā)明專利]一種用于對人完成特定動作時的姿態(tài)變異進行識別的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210530431.X
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103020598A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 孫曜;羅志增;孟明;孫巖
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種用于對人完成特定動作時的姿態(tài)變異進行識別的方法，其特點在于以下步驟：

步驟1.人體重心位移特征提取，具體是：

通過分布于平衡板四角的壓力傳感器，檢測追蹤對象處于平衡板上，完成特定動作時所產(chǎn)生的四路電壓信號，分別記為????????????????????????????????????????????????、、、；將坐標原點設在平衡板的一角，四個壓力傳感器的位置坐標分別為，，，；設重心坐標為，依據(jù)力學平衡原理及力矩原理得：

??????????????????????(1)

式(1)中，；

每次檢測均進行次采樣，采樣周期為；每次檢測獲得的各采樣時刻重心坐標表示為,；

將重心距原點的距離作為人體重心位移特征；計算每次檢測中各采樣時刻重心距原點的距離，記為；構建時間序列，并存入該追蹤對象的個體化數(shù)據(jù)庫作為重心位移特征的一個樣本；

步驟2.手臂姿態(tài)特征提取，具體是：

通過手握的慣性傳感器，檢測追蹤對象完成特定動作時，手臂末端沿、、軸的三維加速度數(shù)據(jù)；左臂末端的三維加速度記為、、，右臂末端的三維加速度記為、、；

每次檢測均進行次采樣，采樣周期為；每次檢測獲得的各采樣時刻左、右臂末端各軸向加速度值所構成的時間序列分別記為、、、、、；

按式(2)計算從每次檢測開始時刻到第個采樣時刻，手臂末端沿某個軸向運動的距離；?

????????????????????????????????(2)

其中，表示采樣時刻沿某軸向的加速度，表示第個采樣時刻手臂末端沿某個軸向運動的距離；

?則可得到各采樣時刻左、右手臂末端沿、、軸運動的距離，記為、、、、、，?構建時間序列、、、、、，，并存入該追蹤對象的個體化數(shù)據(jù)庫作為手臂姿態(tài)特征的一個樣本；

步驟3.基于雙總體滑動檢驗法，進行特征變點有無的判斷，具體是：

????首先，按采樣時間距當前進行變點有無判別時間的遠近，對該追蹤對象個體化數(shù)據(jù)庫中保存的人體重心位移特征樣本集、手臂姿態(tài)特征樣本集中的樣本數(shù)據(jù)進行選擇劃分，各類特征樣本均構建近期追蹤及長期追蹤兩個子集；子集構建的規(guī)則是：采樣時間距當前進行變點有無判別時間短的樣本歸并成一個子集，稱為近期追蹤子集；采樣時間距當前進行變點有無判別時間較長的樣本歸并成另一個子集，稱為長期追蹤子集；本方法中所應構建的各類特征樣本的長期追蹤子集和近期追蹤子集如表1所示；

表1??特征樣本子集名稱及表示符號

特征樣本子集名稱符號重心位移長期追蹤樣本子集重心位移近期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集左臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離長期追蹤樣本子集右臂末端沿軸運動距離近期追蹤樣本子集

然后，利用雙總體滑動檢驗法，通過考察各類特征樣本長期追蹤與近期追蹤子集的平均值差異是否顯著，來檢驗該特征在近期是否存在變點；用表示所選定任一類特征近期追蹤樣本子集，用表示該特征長期追蹤樣本子集；并用、分別表示兩個樣本子集的均值；、分別表示兩個樣本子集的方差；表示兩個樣本子集的聯(lián)合方差；各樣本的長度均取為，用雙總體滑動檢驗法進行特征變點有無判斷的步驟如下：

）提出原假設為：即該特征近期追蹤總體的均值與該特征長期追蹤總體的均值，滿足；定義一個統(tǒng)計量為：???

????????????????????????(3)

式中：???????????????????(4)

)?選定顯著性水平；

）計算統(tǒng)計量的值，并依據(jù)分布表，得到所選定顯著性水平對應的臨界值；若，則否定原假設，說明該特征近期追蹤數(shù)據(jù)與長期追蹤數(shù)據(jù)的均值存在顯著性差異，即該特征在近期存在變點，發(fā)生了突變；

步驟4.姿態(tài)變異的識別，具體是：

對本方法所選定的人體重心位移特征，手臂姿態(tài)特征、、、、、，均按步驟3所述方法進行各特征是否存在變點的判斷；若存在變點，即特征發(fā)生了突變，則將相應的判斷結果賦值為1；若不存在變點，即特征未發(fā)生突變，則將相應的判斷結果賦值為0；

代表各特征變點判別結果的符號如表2所示；?

???表2?代表各特征變點判別結果的符號

特征名稱代表特征變點判別結果的符號重心位移左臂末端沿軸運動距離左臂末端沿軸運動距離左臂末端沿軸運動距離右臂末端沿軸運動距離右臂末端沿軸運動距離右臂末端沿軸運動距離

按(5)式進行姿態(tài)變異識別，若值為1，則表明被追蹤對象在完成特定動作時的姿態(tài)發(fā)生了變異，若值為0，則表明被追蹤對象在完成特定動作時的姿態(tài)暫時沒有發(fā)生變異；

??????????(5)

式(5)中，為邏輯與運算符，為邏輯或運算符。