[發明專利]一種基于運動手環的人體運動模式識別方法

有效

• 申請號: 202010173918.1
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111401435B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 張學鋒;孫宇航;湯亞玲;儲岳中
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: G06F18/2415
• 分類號: G06F18/2415;G06F18/10;G06F18/213;A61B5/00;A61B5/11;G06F123/00
• 代理公司: 安徽知問律師事務所 34134
• 代理人: 平靜

1.一種基于運動手環的人體運動模式識別方法，其特征在于，其步驟為：

步驟一、利用運動手環采集人體運動的加速度數據；

步驟二、對步驟一中采集到的數據進行分段，選取合適的窗口寬度；

步驟三、將每個窗口三個方向上的加速度數據進行濾波處理；

步驟四、對經步驟三濾波處理后的加速度數據進行特征提取；

步驟五、利用特征選擇算法篩選步驟四中提取的特征，舍棄對分類算法沒有貢獻的特征；

步驟六、將篩選出的特征數據送入分類模型，并調整參數模型，使模型達到最優；

所述的步驟四中，特征值分別利用下列公式進行提取：

S1、反映人體在運動時，每個方向劇烈程度的特征值：三個方向加速度均值利用公式(2)、(3)、(4)計算得出，

式中，a_x,k，a_y,k，a_z,k為一個窗口中第k個采樣點得到的X，Y，Z三軸加速度信號；n為每個窗口采樣點數；

S2、體現某一個運動模式的綜合劇烈程度的特征值：合成加速度均值利用公式(5)、(6)計算得出，

(5)式中，a_k為窗口中第k個采樣點三軸合速度的模，將a_k帶入式(6)得到合成加速度均值

S3、三個方向加速度方差和標準差，加速度方差σ²_x，σ²_y，σ²_z由公式(7)、(8)、(9)計算得出，

對加速度方差σ²_x，σ²_y，σ²_z開平方得到加速度標準差σ_x，σ_y，σ_z；

S4、合成加速度方差σ²，由公式(10)計算得出，

S5、加速度峰谷值a_pv，為加速度的最大值Max(a)和最小值Min(a)的差值，

a_pv＝Max(a)?-Min(a)?????????????????????(11)

利用公式(11)分別得到合加速度的峰谷值和三個方向加速度峰谷值；

S6、三個方向加速度兩兩相關系數ρ(X,Y)、ρ(X,Z)、ρ(Y,Z)，

其中，cov(X,Y)，cov(X,Z)，cov(Y,Z)為兩個方向加速度的協方差，計算公式如下：

cov(X,Y)＝E(XY)-E(X)E(Y)??????????????????(15)

cov(X,Z)＝E(XZ)-E(X)E(Z)??????????????????(16)

cov(Y,Z)＝E(YZ)-E(Y)E(Z)??????????????????(17)

式中，(X)為4秒內X方向加速度期望，E(Y)為Y方向加速度期望，E(Z)為Z方向加速度期望，E(XY)為X和Y方向加速度乘積的期望，E(XZ)為X和Z方向加速度乘積的期望，E(YZ)為Y和Z方向加速度乘積的期望。

2.根據權利要求1所述的一種基于運動手環的人體運動模式識別方法，其特征在于：所述的步驟一中，得到運動數據后，將其他動作加速度數據去除，只保留走路、跑步、打羽毛球、打乒乓球、劃船五種運動的加速度數據。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于運動手環的人體運動模式識別方法，其特征在于：所述的步驟二中，設定X，Y，Z三個方向上的加速度為a_x，a_y，a_z，并選取4秒作為窗口寬度，相鄰窗口重合百分之五十。