[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

本發明公開了一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法，平面激光雷達通過向周圍物體投放激光來獲取環境信息，將數據傳輸到分析主機中；獲取掃描數據，實時跟蹤并提取室內獨居老人的行走狀態，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；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。本發明的有益效果是能夠準確的監測獨居老人的健康狀況。

技術領域

本發明屬于智慧養老技術領域，涉及一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法。

背景技術

以激光雷達為基礎檢測物體或行人的位置和運動狀態在工業和生活中均有重大意義。相比于基于視覺的檢測方法，基于激光雷達的檢測方法在某些應用環境下擁有低成本，安全和抗干擾能力強等明顯優勢。隨著老齡化社會的到來和越來越多的空巢老人選擇獨居，檢測室內獨居老人的活動狀況的任務變得尤其重要。借助激光雷達檢測室內獨居老人的行走信息既可以大幅度節約監控成本，也可以在一定程度上避免部分用戶隱私信息的泄露。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于激光雷達的室內獨居老人行走健康檢測方法，本發明的有益效果是能夠準確的監測獨居老人的健康狀況。

本發明所采用的技術方案是按照以下步驟進行：

(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。

進一步，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，則將這個新的激光投射點加入最近的點集合。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，系統將為這個新點創建一個新的點集。重復上述操作，直到遍歷這個掃描周期內所有的新點，且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。

為準確識別人的腳，構造多種點集合特征：點集合寬度、點集合曲線度、點集合平均角度偏差、點集合邊緣周長。

點集合寬度：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：