[發(fā)明專利]一種基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811182290.0
• 申請(qǐng)日: 2018-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN109063697A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳哲夫;姜磊;江壯壯;翔云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/40;G06K9/62
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿檢測(cè)方法，分為兩個(gè)階段：離線訓(xùn)練階段和在線測(cè)試階段，其中，離線訓(xùn)練階段時(shí)將子載波序列信號(hào)類比成時(shí)間序列信號(hào)并通過(guò)可視圖方法構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)以提取網(wǎng)絡(luò)特征，同時(shí)從相同數(shù)據(jù)中提取出相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)特征，并用兩類特征結(jié)合建立起坐姿指紋庫(kù)；在線測(cè)試階段，我們利用幾個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行坐姿分類檢測(cè)判斷。與此同時(shí)我們結(jié)合利用了幅度和相位信息，并且綜合了多對(duì)天線以進(jìn)一步提升坐姿檢測(cè)判斷的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。通過(guò)上述方法，本發(fā)明能夠大大降低實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本，并克服計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法帶來(lái)的問(wèn)題和缺陷，從而有效實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)人體的坐姿檢測(cè)判斷，且在最優(yōu)的情況下可實(shí)現(xiàn)95％以上的分類準(zhǔn)確度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體坐姿檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

坐立姿勢(shì)已成為現(xiàn)代化生活中人們普遍存在的一種方式，上班白領(lǐng)每天在辦公桌前操作電腦完成工作、學(xué)生族在課桌前俯身學(xué)習(xí)、司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間坐在駕駛室操控汽車等等。然而，長(zhǎng)時(shí)間坐立會(huì)給人的身體和精神狀態(tài)帶來(lái)巨大的負(fù)面影響，尤其是一些不良的坐姿習(xí)慣，不僅容易引起眼睛近視，也極易導(dǎo)致人們患上腰、頸椎疾病和肌肉僵硬勞損等各種慢性疾病。如果不加以很好的預(yù)防和改正，會(huì)損害身體健康并最終影響個(gè)人的學(xué)習(xí)和工作效率。此外，有研究表明，人的坐姿與他的學(xué)習(xí)工作狀態(tài)存在某種關(guān)聯(lián)，因此，有效檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)人的坐姿數(shù)據(jù)，對(duì)于分析一個(gè)人的學(xué)習(xí)工作效率是具有深遠(yuǎn)意義的。隨著無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的發(fā)展，無(wú)線熱點(diǎn)已經(jīng)廣泛的分布于各種室內(nèi)場(chǎng)合，例如學(xué)校、醫(yī)院、圖書館等地點(diǎn)，如果能充分利用這些現(xiàn)存的無(wú)線設(shè)備實(shí)現(xiàn)人體坐姿檢測(cè)判斷，那么將大大降低系統(tǒng)部署的成本，并能及時(shí)糾正人們的不良坐姿，給人們帶來(lái)福祉。

目前已經(jīng)出現(xiàn)了一些基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的人體坐姿檢測(cè)方法，但它們大都存在一些問(wèn)題和缺陷。比如說(shuō)，傳統(tǒng)的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法對(duì)光照要求極高，在缺少光線的情況下無(wú)法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確判斷。計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法還存在著個(gè)人隱私以及運(yùn)營(yíng)成本高昂等問(wèn)題。無(wú)線局域網(wǎng)卻可以較好的克服上述問(wèn)題和缺陷導(dǎo)致計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法在人體坐姿檢測(cè)上性能不好的問(wèn)題。

近年來(lái)，無(wú)線局域網(wǎng)領(lǐng)域在人體姿態(tài)檢測(cè)、動(dòng)作識(shí)別和人體行為識(shí)別等方面取得了諸多研究成果，而對(duì)人體坐姿檢測(cè)方面的研究關(guān)注相對(duì)較少。

可視圖構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是近些年來(lái)興起的一個(gè)研究領(lǐng)域，許多學(xué)者在可視圖網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域取得了大量的研究成果。有許多學(xué)者利用可視圖網(wǎng)絡(luò)作為工具對(duì)時(shí)間序列信號(hào)進(jìn)行了相關(guān)研究工作。由此可見可視圖構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)處理序列信號(hào)十分有效的工具。本發(fā)明的一種基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿方法巧妙的將信道狀態(tài)信息統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)特征和信道狀態(tài)信息用可視圖的方法轉(zhuǎn)化為網(wǎng)絡(luò)結(jié)合聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了人體坐姿檢測(cè)判斷。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有計(jì)算機(jī)視覺(jué)的人體坐姿檢測(cè)方法所存在的對(duì)環(huán)境光照要求高、涉及個(gè)人隱私侵犯、運(yùn)營(yíng)成本高昂的不足，本發(fā)明提供一種相比傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)視覺(jué)方法來(lái)說(shuō)更加適應(yīng)環(huán)境，不涉及侵犯隱私、有更高準(zhǔn)確率，成本更為低廉的基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿檢測(cè)方法，它能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)人體坐姿的判斷分類。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于信道狀態(tài)信息的人體坐姿檢測(cè)分類方法，包括以下步驟：

步驟1：搭建人體坐姿信道狀態(tài)信息數(shù)據(jù)采集平臺(tái)；

步驟2：實(shí)驗(yàn)人員靜坐于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，將人體不同坐姿分成N個(gè)類別，作為人體坐姿分類的基本單元，分別記為L(zhǎng)₁,…,L_N；

步驟3：離線訓(xùn)練階段，實(shí)驗(yàn)人員在數(shù)據(jù)采集點(diǎn)保持每一個(gè)不同坐姿一段時(shí)間的靜止?fàn)顟B(tài)，以便接收端采集足夠包含人體坐姿信道狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)包，每個(gè)信道狀態(tài)信息數(shù)據(jù)包表示為：其中F₁～F₃₀均代表子載波，T_r為發(fā)射天線數(shù)，R_e為接收天線數(shù)；

步驟4：取第1對(duì)天線對(duì)上的幅度和相位數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，過(guò)程如下：