[發明專利]運動狀態檢測方法及系統

在審

• 申請號: 201910904764.6
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN112630777A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王博;郭永新
• 申請（專利權）人: 新加坡國立大學;蘇州工業園區新國大研究院
• 主分類號: G01S13/88
• 分類號: G01S13/88;G01S7/41;A61B5/11
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 梁曉廣;李金剛

一種運動狀態檢測方法，包括接收雷達波反射信號，從雷達波反射信號中采集反射信號數據；將反射信號數據轉換為雷達圖像數據；預處理雷達圖像數據；利用經預處理的雷達圖像數據訓練支持向量機模型；以及利用經訓練的支持向量機模型對待測樣本進行檢測。預處理雷達圖像數據包括將所述雷達圖像中圖像灰度值非0的像素灰度值轉化為1、圖像灰度值為0的像素灰度值保持為0，以及將圖像像素矩陣每一行以二進制數表示的多個像素的灰度值的組合轉換為單一的10進制數，實現圖像像素矩陣的數據降維處理。本發明的方法可以快速及實時處理雷達波反射信號，及時檢測受監護者的運動狀態，以及在檢測到受監護者有跌倒發生時及時發現并采取必要措施。

技術領域

本發明涉及一種運動狀態檢測方法及系統，尤其涉及一種使用支持向量機對采集到的雷達圖像數據進行對應運動狀態的檢測方法及系統。

背景技術

人口老齡化的趨勢不可逆轉，老年人群的健康監護成為一個重要的社會議題。根據調查顯示，在美國65歲以上的人口中，跌倒是造成意外死亡最重要的原因；而如果能夠得到及時的救治，其中半數的死亡是可避免的。因此，對于老人的意外跌倒進行及時、準確的檢測和報警具有重要的研究意義。傳統的運動狀態檢測方法主要是基于可穿戴設備和視頻監控。可穿戴設備一定程度上會對使用者帶來不便，而基于視覺的視頻監測方法會受到圖像的清晰度、光線強弱等因素的影響，并且在浴室、臥室等事故多發的場景，由于隱私的問題，視頻監測方法很難廣泛應用。因此，不基于視覺的非接觸式的運動狀態檢測成為了一個重要的研究方向。

關于不基于視覺的非接觸式的運動狀態檢測的研究中，壓力傳感器布置難度高，并且對被檢測者的體重比較敏感；而聲波傳感器會因為噪音的緣故而具有比較高的誤警率。

發明內容

本發明提供一種適用于調頻連續波毫米波(FMCW)雷達信號的運動狀態檢測方法，通過對雷達信號的時頻分析，利用支持向量機進行精準、快速識別，能夠避免上述其他技術中存在的問題，實現長時間、不間斷、低成本的運動狀態檢測。

根據一個實施例，本發明的運動狀態檢測方法包括采集待測目標的雷達波反射信號原始數據；將所述雷達波反射信號原始數據轉換為原始圖像數據；預處理所述原始圖像數據，獲得降維圖像數據；將降維圖像數據與支持向量機模型參考數據比對以判定待測目標的運動狀態。

優選地，所述預處理初始圖像數據包括：將所述初始圖像數據中灰度值非0的像素灰度值轉化為1、灰度值為0值的像素灰度值保持為0；以及將所述初始圖像數據的圖像像素矩陣每一行以二進制數表示的多個像素的灰度值的組合轉換為單一的10進制數。

優選地，所述的方法還包括利用所述降維圖像數據訓練支持向量機模型，以生成所述支持向量機模型參考數據。

優選地，所述方法還包括利用所述降維圖像數據獲得超平面方程優選地，所述所述基于降維圖像數據與支持向量機模型參考數據的比對還包括將所述降維圖像數據帶入所述超平面方程以獲得比對結果；如果所述比對結果為非負值，則判定所述待測目標為第一狀態；如果所述比對結果為負值，則判定所述待測目標為第二狀態。

優選地，所述所述第一狀態被設置為對應于待測目標的跌倒狀態。所述第二狀態被設置為對應于待測目標的非跌倒狀態。

根據另一實施例，本發明提供一種運動狀態檢測系統，所述系統包括數據采集裝置、耦接于所述數據采集裝置的數據轉換裝置，耦接于所述數據轉換裝置的圖像預處理裝置，及耦接于所述圖像預處理裝置的數據處理裝置。所述數據轉換裝置具有被設置為將所述調頻連續波毫米波雷達信號數據轉換為初始圖像數據的部件所述圖像預處理裝置具有被設置為預處理所述圖像數據的部件，所述數據處理裝置具有被設置為將降維圖像數據與支持向量機模型參考數據進行比對的部件。

附加地，所述系統還包括支持向量機訓練裝置，所述支持向量機訓練裝置包括被設置為利用所述降維圖像數據訓練支持向量機模型的部件。

附圖簡要說明