[發(fā)明專利]一種多傳感器融合的腕式跌倒檢測方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611116050.1
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106599914A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃水木;杜玉曉;陳旭健;王建樺;黃欽威
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 張春水,唐京橋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及跌倒檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種多傳感器融合的腕式跌倒檢測方法及裝置。

背景技術(shù)

基于視頻圖像的跌倒檢測系統(tǒng)：此系統(tǒng)將一個或者是幾個視頻采集攝像頭固定安裝在房間內(nèi)，以此捕捉人體活動的圖像。捕捉到的圖像經(jīng)過相關(guān)的算法進行分析處理，進而提取到跌倒圖像的特征，來判定跌倒行為的發(fā)生。

基于穿戴式設(shè)備的跌倒檢測系統(tǒng)：此類系統(tǒng)大多佩戴在人體的固定部位，一般佩戴于胸部、腰部、腿部以及腕部等部位。通過在設(shè)備中加入相關(guān)的姿態(tài)傳感器，從而形成可穿戴檢測設(shè)備，采集實驗對象在運動過程中通過傳感器輸出的數(shù)據(jù)來分析并檢測跌倒行為。

基于視頻圖像的跌倒檢測系統(tǒng)受空間區(qū)域限制，系統(tǒng)只能安裝在室內(nèi)的某個固定位置，當(dāng)被檢測者離開視頻攝像頭的可檢測范圍時，系統(tǒng)就無法實現(xiàn)跌倒檢測，因此限制了被檢測者的活動范圍；其次是視頻圖像具有延時性，可能導(dǎo)致活動行為的檢測實時性受到影響，圖像質(zhì)量也會因系統(tǒng)所在環(huán)境因素影響；最后視頻圖像采集涉及了被檢測者的個人隱私，如果被他人獲取，被檢測者的個人隱私將無法得到保證。

基于腰部和腿部穿戴式設(shè)備的跌倒檢測系統(tǒng)，其佩戴不方便，跌倒檢測系統(tǒng)設(shè)計較為單一，外觀和使用都得不到用戶所要求的效果。

因此，提供一種實時采集人體活動姿態(tài)數(shù)據(jù)，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析融合后提取特征向量，并通過基于閾值定位和支持向量機的二級判定算法來判定是否發(fā)生跌倒行為的基于傳感器數(shù)據(jù)融合的多傳感器融合的腕式跌倒檢測方法及裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種多傳感器融合的腕式跌倒檢測方法及裝置，通過實時采集人體活動姿態(tài)數(shù)據(jù)，對采集到的數(shù)據(jù)進行分析融合后提取特征向量，并通過基于閾值定位和支持向量機的二級判定算法來判定是否發(fā)生跌倒行為。

本發(fā)明實施例提供了一種多傳感器融合的腕式跌倒檢測方法及裝置，包括：

S1：在主控芯片接收到微處理器通過三軸加速度和三軸陀螺儀傳感器采集的動作數(shù)據(jù)并對所述動作數(shù)據(jù)進行低通濾波處理后，獲取到低通濾波處理后的數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取計算，得到所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)對應(yīng)的合加速度、合角速度和信號幅值面積；

S3：確定所述合加速度、合角速度和信號幅值面積的最大特征值；

S4：判斷所述最大特征值是否滿足預(yù)置閾值，若滿足，則識別所述動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的動作為跌倒動作，若不滿足，則識別所述動作數(shù)據(jù)對應(yīng)的動作不為跌倒動作。

優(yōu)選地，所述動作數(shù)據(jù)包括：三個分加速度和三個分角速度。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)進行特征提取計算，得到所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)對應(yīng)的合加速度、合角速度和信號幅值面積具體包括：

根據(jù)所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)，對加速度強度向量、信號幅值面積、失重時長、沖擊時長、加速度方差、陀螺儀合成角速度和陀螺儀偏轉(zhuǎn)角度進行特征選取計算，得到所述低通濾波處理后的數(shù)據(jù)對應(yīng)的合加速度、合角速度和信號幅值面積。

優(yōu)選地，所述確定所述合加速度、合角速度和信號幅值面積的最大特征值具體包括：

循環(huán)遍歷所述合加速度、合角速度和信號幅值面積，得到所述合加速度、合角速度和信號幅值面積得最大特征值。

優(yōu)選地，所述對加速度強度向量進行特征選取計算應(yīng)用的公式為：

式中，SMV為三軸合成加速度；A_x、A_y、A_z分別為X軸、Y軸、Z軸的加速度值。

優(yōu)選地，所述對信號幅值面積進行特征選取計算應(yīng)用的公式為：

式中，SMA為信號幅值面積；T為一個時間窗口的大小。

優(yōu)選地，所述對失重時長進行特征選取計算應(yīng)用的公式為：

TWL＝T_L-T₀

式中，T_L為SMV的有效輸入數(shù)據(jù)中，從疑似跌倒數(shù)據(jù)開始，連續(xù)類失重數(shù)據(jù)中最后一個點對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集時間；T₀是指第一個數(shù)據(jù)點所對應(yīng)的時間；

所述對沖擊時長進行特征選取計算應(yīng)用的公式為：

為沖擊最大值點對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集時間，為類自由落體階段最小值點對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集時間。

優(yōu)選地，所述對加速度方差進行特征選取計算應(yīng)用的公式為：

式中，SVM_i為合加速度某一時刻的數(shù)值，為在此窗口時間內(nèi)的平均值。