[發明專利]基于毫米波感知的追蹤目標狀態識別方法和裝置

在審

• 申請號: 202210360722.2
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114818788A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 周安福;曾憲林
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

本發明提供一種基于毫米波感知的追蹤目標狀態識別方法和裝置，方法包括：基于毫米波雷達接收到的毫米波信號實時獲取點云數據；基于獲得的點云數據進行目標追蹤，確定追蹤目標的空間坐標數據；對預定長度的時間窗口內的、與追蹤目標相關的點云數據按幀進行數據拆分，基于拆分的數據生成各幀數據對應的多維數據矩陣；并將多維數據矩陣輸入至預訓練的神經網絡模型，該神經網絡模型包括多層卷積層、LSTM網絡層和全連接分類器，由全連接分類器輸出追蹤目標的狀態的預測結果，追蹤目標的狀態包括多種動作狀態；基于追蹤目標狀態預測結果和預先建立的有限狀態機確定追蹤目標的最終狀態。

技術領域

本發明涉及毫米波感知技術領域，尤其涉及一種基于毫米波感知的追蹤目標狀態識別方法和裝置。

背景技術

毫米波技術可以提供亞毫米級的精確度并且可以穿透某些特定材料，例如塑料、衣物等，且不易受雨、霧、灰塵和雪等環境條件的影響。毫米波同時還可作為一種極有價值的感知技術，可以檢測目標并提供這些目標的距離，速度和角度。毫米波傳感器已廣泛用于自動駕駛、工業、無人機和醫學應用等領域。各種毫米波感知技術，如基于毫米波的手勢識別、步態識別以及心跳呼吸識別等，可以為用戶提供更加智能、便捷、有趣的產品體驗，隨著5G技術的飛速發展與成熟，毫米波無線模塊將被廣泛地安裝在手機、可穿戴設備及更多的物聯網設備上。

基于毫米波技術可以實現非接觸式的無需攝像機的人員狀態識別，其具有隱私保護、舒適性好、被動監測等優點。現有的狀態識別還包括基于視頻的狀態識別技術、基于可穿戴傳感器的狀態識別技術和基于RF信號的狀態識別技術。

其中，基于視頻的狀態識別技術需要在感知范圍內安裝攝像裝置，通過連續的視頻拍攝，捕捉目標的連續動作變化，再利用目標檢測等算法檢測每一幀中目標的位置，通過狀態識別算法提取連續在多幀中，目標完成的動作，通常選用機器學習或深度學習方法進行狀態識別。由于基于視頻的狀態識別技術會用到攝像設備，因此對于一些敏感環境，如臥室、浴室等環境，會存在隱私泄露的風險，用戶接受度較低，同時成本較高。并且基于視頻的方法對于光線要求較高，且在煙霧、雨雪等不良環境中不能工作。

基于可穿戴設備的狀態識別技術需要用戶主動佩戴相關傳感器設備，通過陀螺儀、加速度傳感器等儀器來捕捉用戶肢體或軀干的變化，通過數據去噪、處理和分析，可以得到用戶在不同狀態中的傳感器信號變化曲線，通過與狀態曲線模板匹配或其他識別方式來對用戶狀態進行識別。但是佩戴傳感器會影響用戶體驗感，舒適度較低，數據收集的連續性依賴于用戶的配合度。此外還存在設備充電、定期維護等額外負擔。且傳感器由于佩戴在用戶的不同部位，如手腕或腳踝等，獲取的數據也主要關注完成某動作時該部位的變化，而不是關注用戶的全身運動信息，所以可識別動作較少，準確率也不是很高，例如對于緩慢跌倒的識別率較低等。

基于RF(射頻)信號的狀態識別技術是通過雷達發射RF波，利用反射信號來獲取目標的位置與狀態。但用傳統RF信號測得距離的分辨率遠差于毫米波信號，定位與追蹤不如毫米波精細。

目前還有利用調頻連續波(FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW)作為毫米波信號實現軌跡追蹤及跌倒檢測的技術，但目前這種技術僅限于識別有限的狀態，如跌倒，也即可識別的狀態比較單一，此外其基于點云數據信息利用閾值進行邏輯判斷，準確率不夠高。

雖然目前毫米波識別技術開始應用于人員狀態識別，但如何更準確地實現更多種人員狀態的識別，還是一個有待解決的問題。

發明內容

鑒于此，本發明實施例提供了一種基于毫米波感知的追蹤目標狀態識別方法和裝置，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷。

本發明的一個方面提供了一種基于毫米波感知的追蹤目標狀態識別方法，該方法包括以下步驟：

基于毫米波雷達接收到的毫米波信號實時獲取點云數據，所述點云數據包括各個檢測點的空間坐標數據、多普勒速度信息和信噪比；