【摘要】：基于可穿戴傳感器的老年人動(dòng)作識(shí)別作為人體動(dòng)作識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)新興的研究方向,具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義和廣泛的應(yīng)用前景。本文針對(duì)老年人動(dòng)作識(shí)別中數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ),動(dòng)作數(shù)據(jù)的切割處理和特征提取以及動(dòng)作分類(lèi)等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究。由于客觀條件以及人體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性,老年人動(dòng)作的多變性和不穩(wěn)定性,使得老年人動(dòng)作識(shí)別研究存在許多亟待解決的問(wèn)題,包括無(wú)約束老年人動(dòng)作數(shù)據(jù)采集裝置的構(gòu)建;老年人動(dòng)作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題,老年人動(dòng)作數(shù)據(jù)的處理以及最關(guān)鍵的老年人動(dòng)作識(shí)別的泛化性能的提高。基于以上幾個(gè)問(wèn)題,本文主要進(jìn)行了以下研究工作。本文為實(shí)現(xiàn)自然條件下無(wú)約束的人體動(dòng)作信號(hào)的采集,提出了基于柔性傳感器和加速度傳感器的老年人動(dòng)作采集裝置。該裝置通過(guò)位于腰部的慣性傳感器獲取運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度參數(shù),安裝于雙膝的柔性傳感器測(cè)量運(yùn)動(dòng)過(guò)程中雙膝的彎曲度。采集裝置中的柔性傳感器采用柔性材料制作而成,具有貼合人體,重量輕便,穿著舒適,對(duì)膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)限制小等特點(diǎn)。本文對(duì)于采集的大量的老年人動(dòng)作信號(hào)采用構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢,為后續(xù)的動(dòng)作分類(lèi)識(shí)別提供合適的樣本生成訓(xùn)練集,并為進(jìn)一步研究老年人健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。對(duì)于老年人動(dòng)作數(shù)據(jù)處理,研究了一種基于快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,FFT)的自動(dòng)切割算法。該算法將老年人的動(dòng)作分為兩類(lèi),連續(xù)型的跑步,步行動(dòng)作以及非連續(xù)型的坐,上床,起床動(dòng)作;隨后結(jié)合快速傅里葉變換確定運(yùn)動(dòng)圍繞的平衡位置,采用滑動(dòng)創(chuàng)口技術(shù)判斷信號(hào)波形變化趨勢(shì),確定切割點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)信號(hào)的切割;最后運(yùn)用小波算法進(jìn)行特征提取。在基于可穿戴傳感器老年人動(dòng)作識(shí)別的研究中,提出了通過(guò)Stacking集成多個(gè)隨機(jī)森林和樸素貝葉斯學(xué)習(xí)器,并對(duì)樣本采用自主采樣法進(jìn)行數(shù)據(jù)擾動(dòng),對(duì)特征采用隨機(jī)子空間法進(jìn)行特征擾動(dòng),進(jìn)一步擴(kuò)了訓(xùn)練系統(tǒng)的多樣性。柔性傳感器性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)切割效果分析實(shí)驗(yàn)以及分類(lèi)器算法對(duì)比試驗(yàn)都為老年人動(dòng)作識(shí)別研究提供了有利的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。基于可穿戴傳感器的老年人的動(dòng)作識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)的研究對(duì)老年人健康監(jiān)護(hù),臨床醫(yī)學(xué)研究,下肢康復(fù)治療都有著極其重要的實(shí)用價(jià)值和理論價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TP212

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本文編號(hào)：2764743