[發明專利]一種基于智能手機GPS速度與加速度數據的行為識別方法

在審

• 申請號: 201510859397.4
• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105528613A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發明（設計）人: 葉寧;盧華超;王忠勤;林巧民;王汝傳
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種基于智能手機GPS速度與加速度數據的行為識別方法，屬于行為 識別應用技術領域。

背景技術

人體行為識別技術旨在感知人行為的外在表現，并根據感知結果識別出其類別。 作為一項使計算機能夠以更主動、自然的方式為人提供服務的關鍵技術，人體行為識別技 術擁有廣闊的應用前景并受到了廣泛的學術關注。在學術界，來自MIT、ETHZurich、WSU、 Intel與微軟研究院等多家研究機構的許多學者都對人體行為識別相關問題展開了積極的 探索。在工業界，行為識別技術被運用于移動健康看護、隨身運動監測、體感游戲等多種應 用中。人體行為識別技術涉及到行為感知和識別這兩項核心技術。在行為感知方面，傳統的 方法是采用基于計算機視覺的行為感知技術，然而該方法由于隱私侵入性強、觀察范圍有 限且容易受到光照條件、遮擋等多種因素的影響等原因,不能完全滿足日常行為感知的需 求。

隨著信息科學和傳感器技術的進步，基于傳感器的行為識別獲得了極大的發展， 其中基于可穿戴傳感器的人體行為識別具有極其廣泛的應用前景。例如，在智能家居、老人 或病人監護等領域使用可穿戴式傳感器可以實時獲得用戶的行為數據，從而快速準確的判 斷出當前用戶的活動情況。

目前由于基于單一傳感器對人體的復雜行為識別準確率不高，基于多傳感器特征 的行為識別受到了研究者的青睞。而智能手機不僅擁有多種內置傳感器，如加速度傳感器、 陀螺儀、磁力計、方向傳感器等，它們可以對不同的運動、方向和外部環境進行感知，特別在 監測設備的移動和位置變化時，能獲得較精確的原始三維數據，而且如今智能手機容易使 用和攜帶，用戶廣泛。鑒于手機傳感器的這種便攜性和高性能，本發明提出一種基于智能手 機GPS速度與加速度數據的行為識別方法，該方法很好地解決了上面的問題。

發明內容

本發明目的在于提供了一種結合智能手機GPS速度數據與加速度傳感器數據的戶 外行為識別方法，該方法解決了上述現有基于加速度傳感器的行為識別的不足，該方法可 以有效地識別用戶在不同速度下的人體行為，如騎車、乘車等。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：本發明是一種結合GPS速度數據與 加速度數據的行為識別方法，該方法首先采用Android智能手機對用戶實時的GPS速度數據 和三軸加速度計數據進行采集，然后對采集到的數據進行時域特征及頻域特征的提取，利 用提取的特征向量與特征向量已知的對應行為作為訓練樣本輸入支持向量機SVM進行訓練 得到分類器，最后使用所述分類器對實例樣本進行識別，得到人體行為識別的結果。

方法流程：

本發明設定人的日常行為包括站立、行走、跑步、騎腳踏車、乘車5種方式，智能手 機固定放在褲子口袋中，手機在某一時刻采集到的加速度傳感器X軸加速度為x，Y軸加速度 為y，Z軸加速度為z，GPS速度數據為p，該時刻的行為元數據為s＝(p，x，y，z)。

本發明提供了一種基于智能手機GPS速度與加速度數據的行為識別方法，該方法 包括如下步驟：

步驟1：使用者使用裝有行為數據采集功能APP的智能手機采集行為數據。

步驟11：將安裝有數據采集功能的APP智能手機放在人體固定位置并按照各自的 習慣完成上述5種日常行為。

在用戶進行日常活動時，系統以30-100Hz頻率生成行為元數據s＝(p，x，y，z)。由 于GPS數據更新的最快速率約為2-3Hz，遠遠達不到加速度采集的速率，所以當系統未更新 GPS速度數據時，以最近更新的GPS速度數據填補。

步驟12：在數據采集過程中，系統將新生成的行為元數據按時序序列以輸出流的 形式寫入到本地存儲中。

在此過程中，為了降低系統IO對資源的使用，在手機中設置一個緩沖區來緩存數 據，當緩沖區滿時將緩沖區的數據寫入本地。

步驟13：在系統中設置固定的數據上傳間隔時間x秒，當時間到時，將該時間段采 集到的數據通過網絡上傳到服務器，用戶的行為數據可以按時序序列用集合表示S＝(s₁， s₂，s₃，…，s_n)；