[發明專利]基于加速度沖擊能量聚類的摔倒識別方法及可穿戴系統

在審

• 申請號: 202010011004.5
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111166341A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 李勇;邢改蘭;周邵萍;鄭浩然;陳浩;管衍棟;資瑞卿
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: A61B5/11
• 分類號: A61B5/11;G06K9/62;G01S19/17
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 翁惠瑜

本發明涉及一種基于加速度沖擊能量聚類的摔倒識別方法及可穿戴系統，所述摔倒識別方法包括以下步驟：1)實時獲取識別對象的三向加速度和定位信息；2)對所述三向加速度融合，獲得對應的Teager局部能量和隨機沖擊特征；3)記錄設定時間段內的Teager局部能量和隨機沖擊特征組成的二維散點，對所述二維散點進行聚類；4)基于聚類結果獲取識別對象的當前動作，在判定當前動作為存在激烈動作時產生報警。與現有技術相比，本發明具有準確性高等優點。

技術領域

本發明屬于穿戴電子設備技術及運動動態信號處理技術領域，涉及一種摔倒識別方法及裝置，尤其是涉及一種基于加速度沖擊能量聚類的摔倒識別方法及可穿戴系統。

背景技術

隨著生活及醫療水平的提高，兒童與老年人日常實時監護已經成為幼兒園、兒童醫院，養老院等機構面臨的重大問題。現有的摔倒監測系統主要包括圖像視頻、環境變量以及可穿戴等主流方法。受成本、監測區域、隱私等諸多因素限制，以三向加速度監測為基礎的微型可穿戴設備則更容易被接受。然而，該方法在監測實施的各個環節中，準確識別加速度信號中反映主體運動狀態的特征信息是監測成功實施的關鍵。現有技術大多以特征方向加速度、三向加速度矢量幅值為基礎，通過閾值觸發判斷。這類方法雖然易于實施，但受噪聲影響大，容易導致虛警率高的問題，此外，在實際應用中，閾值的準確選擇十分困難，而閾值的選擇直接影響監測的準確性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于加速度沖擊能量聚類的摔倒識別方法及可穿戴系統。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于加速度沖擊能量聚類的摔倒識別方法，包括以下步驟：

1)實時獲取識別對象的三向加速度和定位信息；

2)對所述三向加速度融合，獲得對應的Teager局部能量和隨機沖擊特征；

3)記錄設定時間段內的Teager局部能量和隨機沖擊特征組成的二維散點，對所述二維散點進行聚類；

4)基于聚類結果獲取識別對象的當前動作，在判定當前動作為存在激烈動作時產生報警。

進一步地，對所述三向加速度融合具體為：

式中，a_x(t)、a_y(t)、a_z(t)分別為三向加速度信息，a(t)為融合信息。

進一步地，所述Teager局部能量獲取公式為：

式中，a(t)為融合信息，T(t)為Teager局部能量。

進一步地，所述隨機沖擊特征獲取公式為：

D(t)＝w(t)*a(t)

式中，w(t)為逆濾波器，a(t)為融合信息，*代表卷積。

進一步地，所述隨機沖擊特征通過迭代優化方式獲得，具體包括以下步驟：

101)初始化逆濾波器w⁽⁰⁾(t)，其元素都設為1，令i＝1；

102)計算D(t)＝w^(i-1)(t)*a(t)；

103)計算其中l為滯后時間，N總時間長度；

104)計算w⁽ⁱ⁾＝A^-1b⁽ⁱ⁾，其中矩陣A為序列a(t)的自相關矩陣；

105)如果小于給定的閾值ξ，則停止迭代，否則令i增加1，并返回步驟102)。