[發明專利]一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法

在審

• 申請號: 201911382083.4
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111048208A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 胡鑫;初佃輝;李政佐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學(威海)
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G16H40/60;A61B5/11;G01S17/88;G06N20/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙) 11531
• 代理人: 馬金華

1.一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法，其特征在于：

(1)放置在室內僻靜且視野開闊位置的平面激光雷達，通過向周圍物體投放激光來獲取環境信息；

(2)微型計算機綁定在移動機器人平臺上，用來收集激光雷達采集的原始數據，并將數據傳輸到分析主機中；

(3)運行在主機上的行走健康分析系統，負責從測量系統中獲取掃描數據，利用算法實時跟蹤并提取室內獨居老人的行走狀態，并將這些行走健康信息發布到客戶端中；

(4)客戶端會定期接收主機分析系統中的行走健康數據信息并存儲在本地數據庫中，客戶端還會以曲線圖的方式定量向用戶反映他們的行走健康變化趨勢；

(5)根據以上提取的參數，采用隨機森林機器模型來完成研究過程中所有的訓練和預測，利用卡爾曼濾波器實時跟蹤室內行人，選擇和提取室內被檢測跟蹤的行人的步態運動學參數；利用這些行走步態參數來分析室內獨居老人的行走健康。

2.按照權利要求1所述一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法，其特征在于：所述步驟(3)中，室內障礙物的坐標確定：

將激光雷達放置在距離地面20cm的行人腳踝處，在每一個雷達掃描周期內，激光雷達會掃描到很多的激光投射點，與此同時，這個掃描周期內已經有若干個聚類得到的點集合，系統將會計算這些新激光投射點與這些現有的點集合之間的歐幾里得距離，如果這個距離小于閾值0.13m，可以認為這個新的激光投射點可以加入這個點集合構成這個障礙物的一部分，雷達掃描新點與現有點集合中每個點的歐幾里得距離：

式中P_k|k＝1,2,…N₁——代表新雷達掃描周期內第k個新掃描點位置；C_ij|i＝1,2,….N₂；j＝1,2,….N₃——第i個點集合中第j個激光投射點；x和y為點的橫縱坐標；→x代表當前點的橫坐標，→y代表當前點的縱坐標；

如果一個新點與每個點集合中的所有掃描點之間的歐幾里得距離都大于閾值0.13m，系統將這個新點放入一個新創立的點集合中，即這個新點成為這個點集合中的第一個點，重復上述操作，直到處理完這個掃描周期內所有的新點，在下一個掃描周期來到之前，少于3個點的集合將會被系統刪除；認為這個新的激光投射點可以加入這個點集合構成這個障礙物的一部分，求每個雷達掃描新點與現有點集合中每個點的歐幾里得距離如公式；點集合特征的提取：

點集合寬度是點集合中第一個進入的點到最后一個點之間的歐幾里得距離：

式中P₀,P_n-1分別代表這個點集合中的第一個點和最后一個點；

計算出一個點集合的曲線程度Circularity：

式中r為點(x₀,y₀)到點(x_i,y_i)距離；

平均角度偏差：

式中θ_i為點集合中第i個點的雷達掃描角度；

邊緣周長的提取：

式中xi,yi為點集合中第i個點的平面坐標。