[發明專利]一種跌倒檢測方法

有效

• 申請號: 202110784780.3
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113450539B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 葉弋君;劉國華;馮博瑋
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G08B21/04
• 分類號: G08B21/04;G08B25/08;G08B25/01;G06V40/10;G06N3/04;G06N3/08;G16H80/00;G01S19/14;G01S19/17
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了一種跌倒檢測方法，包括以下步驟：S1，對三軸加速度傳感器所采集的數據進行加速度計算，通過BP神經網絡確定閾值范圍，比較加速度是否超出來判斷人體當前的運動是否異常激烈；S2，通過S1計算出的加速度數據乘以時間再對時間的積分進一步計算出人體相對能量損耗，比較是否超出設定閾值來判斷人當前的運動是否異常激烈；S3，利用三軸陀螺儀采集數據，通過卡爾曼濾波算法計算出人體的傾斜角和橫滾角，通過判斷二者是否超過設定閾值來確定人體的姿態是否異常。本發明的多級跌倒判定提高了輸出結果的可靠性，盡可能地減少了判定算法中出現的誤判與遺漏的可能，使該系統具有了根據用戶特點進行自適應的能力。

技術領域

本發明屬于健康監測技術領域，涉及一種跌倒檢測方法。

背景技術

現有的老人監護系統多是通過長期積累用戶大量健康數據，對這些數據進行挖掘分析，周期過長，成本過高。這種模式的監護系統常常結構設計復雜、數據處理緩慢、效率低下，不能滿足老人看護者及時獲取老人緊急狀況如跌倒的需求。隨著人們對健康的重視程度不斷提高，在對老年人或病人的看護和健康管理工作中，如何提高看護的效率，節省看護的人力成本，第一時間檢測到老人或病人的異常，是目前看護及健康管理工作中亟待解決的問題。若在發生跌倒的情況下，及時準確的跌倒檢測和報警可以為搶救和治療贏得寶貴時間，對保障用戶健康和提高醫療監護水平都具有重要意義。因此，需要一種高效的、靈敏的跌倒檢測機制以實現對老人或病人的有效看護。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種跌倒檢測方法，包括以下步驟：

S1，對三軸加速度傳感器所采集的數據進行加速度計算，通過BP神經網絡確定閾值范圍，比較加速度是否超出來判斷人體當前的運動是否異常激烈；

S2，通過S1計算出的加速度數據乘以時間再對時間的積分進一步計算出人體相對能量損耗，比較是否超出設定閾值來判斷人當前的運動是否異常激烈；

S3，利用三軸陀螺儀采集數據，通過卡爾曼濾波算法計算出人體的傾斜角和橫滾角，通過判斷二者是否超過設定閾值來確定人體的姿態是否異常。

優選地，所述S1具體包括以下步驟：

由采集獲取的三軸加速度值a_x,a_y,a_z表示X、Y、Z軸的加速度，a_all代表合加速度；將加速度特征組合樣本表示為X＝{x₁,x₂,x₃,,,x_n}，n表示為訓練樣本的個數；將跌倒的樣本標記為1，不跌到的樣本標記為0，那么樣本對應表示為Y＝{y₁,y₂,y₃,,,y_n}，Y表示樣本類別，取值范圍為0或1；

本方法基于三層神經網絡結構，三層包括兩個隱藏層和一個輸出層；

前向傳播階段：

輸入的樣本為：x_i＝{a_x,a_y,a_z},i＝1,2,,,,n

第一層隱藏層有3個神經元，編號為1，2，3，第一層網絡的參數為：

b⁽¹⁾＝[b₁,b₂,b₃]；

其中，W_(ax，1)為x軸加速度在第一個神經元的權重，以此類推；b₁為第一個神經元的偏置，以此類推；W⁽¹⁾為第一層隱藏層的權重矩陣，以此類推；b⁽¹⁾為第一層隱藏層的偏置矩陣，以此類推；