[發(fā)明專利]一種基于加速度信號(hào)的日常活動(dòng)識(shí)別方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610060643.4
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN105760819B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊照芳;劉光遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責(zé)任公司 50209
• 代理人: 李玉州

本發(fā)明公開了一種基于加速度信號(hào)的日常活動(dòng)識(shí)別方法，包括加速度信號(hào)的采集，重力加速度分量和活動(dòng)加速度分量的分離，活動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算，信號(hào)低頻能量的計(jì)算和加速度軸偏轉(zhuǎn)角度的計(jì)算。活動(dòng)強(qiáng)度是區(qū)分用戶靜態(tài)和動(dòng)態(tài)活動(dòng)的重要指標(biāo)，加速度信號(hào)的低頻能量能進(jìn)一步區(qū)分動(dòng)態(tài)活動(dòng)的種類，加速度軸偏轉(zhuǎn)角度有助于判斷靜態(tài)時(shí)的人體姿態(tài)。通過上述特征組合訓(xùn)練多分類器，可識(shí)別生活中常見的八種活動(dòng)類型，分別為走、下樓梯、上樓梯、跑、跳、坐、站和躺。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于加速度信號(hào)的日常活動(dòng)識(shí)別方法。

背景技術(shù)

對(duì)用戶的日常活動(dòng)進(jìn)行跟蹤識(shí)別，可以較好的反映用戶的行為習(xí)慣和日常能量消耗，對(duì)健康監(jiān)測(cè)、老年關(guān)懷以及用戶情景感知等均有重要的指導(dǎo)意義。目前基于可穿戴傳感設(shè)備的用戶行為識(shí)別通常采用加速度和陀螺儀信號(hào)，特征數(shù)目較多，計(jì)算能耗較大。

因此，本發(fā)明要解決的問題是：基于三軸加速度信號(hào)，提出一組對(duì)用戶活動(dòng)類別敏感的特征組合，在低維特征空間下實(shí)現(xiàn)較好的用戶活動(dòng)識(shí)別精度，從而降低系統(tǒng)能耗。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于加速度信號(hào)的日常活動(dòng)識(shí)別方法，通過五維信號(hào)特征組合，識(shí)別用戶行走、上樓梯、下樓梯、跑步、跳、坐、站和躺八種日常活動(dòng)。所述方法包括信號(hào)采集、信號(hào)特征組合計(jì)算、多分類器訓(xùn)練和日常活動(dòng)識(shí)別四個(gè)組成部分。

加速度信號(hào)采集于人體正面右側(cè)髖部的x、y、z三軸方向，其中x軸為垂直方向，y軸為左右方向，z軸為前后方向。

加速度信號(hào)被劃分為5秒時(shí)長的數(shù)據(jù)片段，信號(hào)特征計(jì)算基于5秒時(shí)長的數(shù)據(jù)片段。

信號(hào)特征組合包括活動(dòng)強(qiáng)度、x軸低頻能量、x軸偏轉(zhuǎn)角度、y軸偏轉(zhuǎn)角度和z軸偏轉(zhuǎn)角度五維特征。

在計(jì)算各維特征之前，需要分離x、y、z三軸加速度信號(hào)的活動(dòng)加速度分量和重力加速度分量。其中，活動(dòng)加速度分量用于計(jì)算活動(dòng)強(qiáng)度和軸低頻能量；重力加速度分量用于計(jì)算軸偏轉(zhuǎn)角度。

分離加速度信號(hào)中的活動(dòng)加速度分量和重力加速度分量步驟如下：

步驟101：對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行3點(diǎn)中值濾波，消除高頻噪聲；

步驟102：使用截止頻率為0.25Hz的橢圓IIR低通濾波器對(duì)加速度信號(hào)進(jìn)行濾波，濾波得到的信號(hào)為重力加速度分量；

步驟103：活動(dòng)加速度分量為加速度信號(hào)與重力加速度分量之差。

信號(hào)特征活動(dòng)強(qiáng)度的計(jì)算步驟如下：

步驟201：計(jì)算得到y(tǒng)軸和z軸的活動(dòng)加速度分量，分別記為y_A和z_A；

步驟202：活動(dòng)強(qiáng)度

信號(hào)特征x軸低頻能量的計(jì)算步驟如下：

步驟301：計(jì)算得到x軸的活動(dòng)加速度分量，記為x_A；

步驟302：去除x_A的均值，即x′_A＝x_A-mean(x_A)；

步驟303：對(duì)x′_A求離散傅立葉變換，得到頻譜強(qiáng)度系數(shù)；

步驟304：對(duì)5Hz以下的頻譜強(qiáng)度系數(shù)求和，得到x軸低頻能量。

信號(hào)特征x軸偏轉(zhuǎn)角度、y軸偏轉(zhuǎn)角度和z軸偏轉(zhuǎn)角度的計(jì)算步驟如下：

步驟401：計(jì)算得到x軸、y軸和z軸的重力加速度分量，分別記為x_G、y_G和z_G；