[發(fā)明專利]一種基于硅酮-鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010841995.X
• 申請(qǐng)日: 2020-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN111973193A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃宇東;張東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/11
• 分類號(hào): A61B5/11;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44367
• 代理人: 李思坪

本發(fā)明公開了一種基于硅酮?鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)，該方法包括：通過(guò)硅酮?鎳納米復(fù)合材料傳感器采集步態(tài)數(shù)據(jù)；對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)建的LSTM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的LSTM網(wǎng)絡(luò)；獲取待測(cè)步態(tài)數(shù)據(jù)并輸入到訓(xùn)練好的LSTM網(wǎng)絡(luò)，得到識(shí)別結(jié)果；將識(shí)別結(jié)果返回到智能終端。該系統(tǒng)包括：測(cè)量單元、識(shí)別單元、智能終端單元。本發(fā)明具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)方便和便于穿戴等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明作為一種基于硅酮?鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于傳感器應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于硅酮-鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

步態(tài)是指人走路的姿態(tài)，它由每個(gè)時(shí)刻身體各部位的相對(duì)運(yùn)動(dòng)組成。從醫(yī)學(xué)角度來(lái)看，不同的腿骨長(zhǎng)度、肌肉強(qiáng)度、重心高度以及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)靈敏度，決定了步態(tài)的唯一性和穩(wěn)定性，因而短時(shí)間內(nèi)很難被他人模仿。步態(tài)識(shí)別正是通過(guò)分析每個(gè)人不同的步態(tài)情況，進(jìn)行身份識(shí)別的過(guò)程。因此步態(tài)識(shí)別具有重大的研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。

要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)用性強(qiáng)的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)是非常復(fù)雜且困難的。由于人的行走姿勢(shì)受各種因素的影響，在不同環(huán)境條件下行走姿勢(shì)有或多或少的變化，因此步態(tài)識(shí)別的計(jì)算較復(fù)雜。傳統(tǒng)的步態(tài)識(shí)別采用非接觸的圖像采集和對(duì)比進(jìn)行識(shí)別，這種方法容易受到衣著等外界因素的影響，而且采集設(shè)備的成本較高。隨著傳感器的智能化，微型化的發(fā)展，研究者們采用加速度傳感器等采集數(shù)據(jù)然后進(jìn)行建模分析，但是這種加速度傳感器通常體積較大，而且不可拉伸或彎曲，穿在人體上會(huì)有不適感，難以普及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種基于硅酮-鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法及系統(tǒng)，具有低功耗、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)方便、便于穿戴等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明所采用的第一技術(shù)方案是：一種基于硅酮-鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別方法，包括以下步驟：

通過(guò)硅酮-鎳納米復(fù)合材料傳感器采集步態(tài)數(shù)據(jù)；

對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)；

根據(jù)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)建的LSTM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的LSTM網(wǎng)絡(luò)；

獲取待測(cè)步態(tài)數(shù)據(jù)并輸入到訓(xùn)練好的LSTM網(wǎng)絡(luò)，得到識(shí)別結(jié)果；

將識(shí)別結(jié)果返回到智能終端。

進(jìn)一步，所述采集的數(shù)據(jù)具體為12個(gè)用戶正常行走時(shí)的步態(tài)數(shù)據(jù)，每個(gè)用戶的采集時(shí)長(zhǎng)約為3分鐘，采集頻率為50Hz。

進(jìn)一步，所述對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)這一步驟，其具體包括：

對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)低通濾波器將步態(tài)數(shù)據(jù)中的高頻噪聲成分濾除掉，得到過(guò)濾后的12個(gè)用戶的步態(tài)數(shù)據(jù)；

將過(guò)濾后的12個(gè)用戶的步態(tài)數(shù)據(jù)以3:1的比例劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集，得到預(yù)處理后的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述構(gòu)建的LSTM網(wǎng)絡(luò)包括具有6個(gè)神經(jīng)元輸入層、具有24個(gè)神經(jīng)元的隱藏層和具有12個(gè)神經(jīng)元的全連接層，所述輸入層、隱藏層和全連接層依次連接。

本發(fā)明所采用的第二技術(shù)方案是：一種基于硅酮-鎳納米傳感器的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，包括以以下單元：

測(cè)量單元，用于采集用戶步態(tài)數(shù)據(jù)，將步態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至識(shí)別單元和接收來(lái)自識(shí)別單元的識(shí)別結(jié)果并將識(shí)別結(jié)果傳輸至智能終端單元；

識(shí)別單元，用于對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別并將識(shí)別結(jié)果傳輸回測(cè)量單元；

智能終端單元，用于接收識(shí)別結(jié)果并顯示。