[發(fā)明專利]基于移動設(shè)備佩戴位置的人體跌倒檢測方法

在審

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• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108549900A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任磊;周金海;吳祥飛
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué);杭州邁臻智能科技有限公司
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;A61B5/11
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明提供了一種基于移動設(shè)備佩戴位置的人體跌倒檢測方法，包括：首先采用旋轉(zhuǎn)模式分量和姿態(tài)角融合的特征提取方法，利用加速度計(jì)和陀螺儀數(shù)據(jù)計(jì)算出旋轉(zhuǎn)半徑、角速度幅度、姿態(tài)角并提取特征，然后將其分類得到移動設(shè)備的佩戴位置；隨后根據(jù)位置自適應(yīng)調(diào)整一種基于時(shí)序分析的跌倒檢測算法。該方法的移動設(shè)備佩戴位置識別率為95.32％，可以準(zhǔn)確地區(qū)分用戶移動設(shè)備的佩戴位置；在不同位置，時(shí)序分析跌倒檢測算法的準(zhǔn)確率都達(dá)到最優(yōu)，均在92％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，具體涉及一種基于移動設(shè)備佩戴位置的人體跌倒檢測方法。

背景技術(shù)

目前，市場上已經(jīng)出現(xiàn)多種可穿戴式的跌倒檢測報(bào)警裝置。該些跌倒檢測報(bào)警裝置和應(yīng)用均需佩戴在身體的特定部位，例如手腕、腰間等。由于不同的佩戴位置會對跌倒檢測模型和參數(shù)造成影響，進(jìn)而影響到跌倒檢測的識別效果，用戶首次使用前通常會被要求將設(shè)備佩戴在指定位置。用戶在實(shí)際使用的過程中，手機(jī)的佩戴位置往往是在變化的。一般情況下，老年人通常會把智能手機(jī)等設(shè)備在身體的三個位置間切換佩戴：手腕，腰間，口袋。由于跌倒事件具有隨機(jī)性，移動設(shè)備的佩戴位置也具有不確定性，同一跌倒檢測算法在不同位置的識別效果具有較大區(qū)別。

當(dāng)前，基于單一佩戴位置的跌倒檢測算法更多使用的是閾值檢測法。閾值檢測算法雖然具有設(shè)計(jì)簡單、計(jì)算開銷小等優(yōu)點(diǎn)，但是對于復(fù)雜情境適應(yīng)性較差，無法在各個佩戴位置均具有良好的檢測效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種基于移動設(shè)備佩戴位置的人體跌倒檢測方法。該方法充分考慮了手腕、口袋、腰間等常見的移動設(shè)備的佩戴位置，并根據(jù)佩戴位置自適應(yīng)檢測人體的跌倒情況，使不同佩戴位置的跌倒檢測識別都達(dá)到最高。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種基于移動設(shè)備佩戴位置的人體跌倒檢測方法，包括：

(1)構(gòu)建訓(xùn)練樣本：通過運(yùn)動傳感器采集多名用戶的三軸加速度和角速度數(shù)據(jù)，并對三軸加速度和角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取，獲得特征集合 (X_r,X_ω,X_pitch,X_roll)，分別對每個特征值提取特征分量均值、方差、中值、峰度、偏度、四分衛(wèi)數(shù)，構(gòu)成每個特征值對應(yīng)的特征子集A，其中，X_r表示旋轉(zhuǎn)半徑特征矩陣，X_ω表示角速度特征矩陣，X_pitch表示姿態(tài)角Pitch特征矩陣，X_roll表示姿態(tài)角Roll特征矩陣；

(2)利用所有的特征子集A作為訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練Logistic回歸模型，獲得佩戴位置分類模型；

(3)采用與步驟(1)相同的方法構(gòu)建測試樣本，利用佩戴位置分類模型對測試樣本進(jìn)行預(yù)測，確定測試樣本數(shù)據(jù)對應(yīng)的佩戴位置；

(4)針對每種佩戴位置對應(yīng)的三軸加速度的矢量和SMV，提取SMV 的特征分量最大值、最小值、均值、范圍、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、均方根、信號幅值面積、四分位數(shù)、絕對值，并篩選特征分量分值排名前5的特征分量，構(gòu)成特征子集B；

(5)利用每種佩戴位置對應(yīng)的所有特征子集B作為訓(xùn)練樣本，分別訓(xùn)練SVM分類模型，獲得每種佩戴位置對應(yīng)的跌倒檢測模型；

(6)按照步驟(1)對采集的三軸加速度和角速度數(shù)據(jù)處理后，輸入到佩戴位置分類模型，獲得用戶移動設(shè)備的佩戴位置，并根據(jù)步驟(2) 對該佩戴位置對應(yīng)的三軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，輸入到與該佩戴位置對應(yīng)的跌倒檢測模型，輸出跌倒檢測結(jié)果。

本發(fā)明提供的檢測方法具有普適性，能夠根據(jù)采集的數(shù)據(jù)確定移動設(shè)備的佩戴位置，并能根據(jù)佩戴位置選擇相應(yīng)的跌倒檢測模型，以提高檢測是否跌倒的準(zhǔn)確性。

優(yōu)選地，步驟(1)中，基于長為512個采樣點(diǎn)的時(shí)間窗口，按照50％的滑動時(shí)間窗對三軸加速度和角速度數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取。