智能家居中基于概率軟邏輯的人類活動(dòng)識(shí)別方法
發(fā)布時(shí)間:2021-08-05 18:42
人類活動(dòng)識(shí)別是指通過監(jiān)控用戶的動(dòng)作和所處的環(huán)境,自動(dòng)地推斷出用戶意圖的技術(shù),被廣泛應(yīng)用于公共安全、智慧醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域。在智能家居系統(tǒng)中,人類日;顒(dòng)具有復(fù)雜性以及不確定性的特點(diǎn)。Markov邏輯網(wǎng)絡(luò)結(jié)合了一階邏輯和概率圖模型,是當(dāng)前解決復(fù)雜性和不確定問題較完美的策略。然而在基于MLN的活動(dòng)識(shí)別方法中,閉原子采取硬約束,取值范圍為布爾值,因此限制了識(shí)別方法對(duì)不確定性事件的表達(dá)能力;此外,MLN中最大后驗(yàn)概率推理問題是整數(shù)線性規(guī)劃問題,較難收斂到最優(yōu)解,因此無論是識(shí)別精度,還是推理效率都無法滿足人類活動(dòng)識(shí)別技術(shù)的要求。針對(duì)MLN方法中存在的不足,本文提出一種基于概率軟邏輯的人類活動(dòng)識(shí)別方法。與MLN僅能表示離散變量不同,PSL對(duì)閉原子采取軟約束,增強(qiáng)了模型對(duì)不確定性事件的表達(dá)能力;此外,PSL使用Lukasiewicz邏輯代替布爾邏輯,松弛其特征函數(shù)的取值范圍到[0,1]區(qū)間,將整數(shù)線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化問題求解,從而在保證推理精度的同時(shí)提升了推理的效率。本文的工作如下:針對(duì)日;顒(dòng)不確定性的特點(diǎn),提出基于PSL的人類活動(dòng)識(shí)別框架。該框架不僅能夠處理邏輯不確定問題,還提供數(shù)據(jù)不確定問題的...
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1人類活動(dòng)識(shí)別問題的研究類型??Fig.?1.1?The?research?type?of?Human?Activity?Recognition??
1.2活動(dòng)識(shí)別問題描述??單用戶環(huán)境下,基于密集傳感的復(fù)合活動(dòng)識(shí)別,可視為多情景信息融合問題。??如圖1.2所示,在SWEETHOME智能家居項(xiàng)目中,控制模式采用基于用戶命令的聲??控系統(tǒng),即用戶發(fā)出命令,系統(tǒng)做出響應(yīng)提供服務(wù)。但這些命令往往難以被系統(tǒng)識(shí)??另IJ,除去聲音識(shí)別的難點(diǎn)之外。用戶命令常常是不完整或模棱兩可的,往往不能從??單一的信息中做出正確的決策。如用戶發(fā)出命令“開亮一些”,在這個(gè)簡(jiǎn)單的命令??中,智能系統(tǒng)需要考慮兩項(xiàng)任務(wù):(1)開哪一盞燈?(2)把燈開到多大亮度?對(duì)于??問題(1),雖然可以通過室內(nèi)用戶定位來解決(即打開用戶當(dāng)前位置的燈但對(duì)??于其他命令,如“關(guān)燈”,這種命令僅僅依靠單一位置信息是無法進(jìn)行決策的。這??種情形在問題(2)中尤為明顯,如用戶在午夜醒來發(fā)出命令“開亮一點(diǎn)”,決策系??統(tǒng)需要整合位置、時(shí)間、用戶狀態(tài)等多種情景信息才能決定最合適的燈的亮度。??W.?用戶命令——??i??_?—翻"一?|?I?I??Smart?HoBse??圖1.2智能家居系統(tǒng)控制模式??Fig.?1.2?The?control?model?of?Smart?Home??鑒于上述觀點(diǎn)可得出如下結(jié)論:(i)智能程度不夠
來反映用戶此時(shí)正在執(zhí)行的活動(dòng)。該方法具有小型化、低功耗的優(yōu)勢(shì),最??初被用來檢測(cè)家用電器的使用情況,隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展這一模式逐漸成為監(jiān)控??用戶活動(dòng)的重要手段[2,3];诿芗瘋鞲械幕顒(dòng)識(shí)別模型如圖2.1所示,其中,傳感??器被部署在日常設(shè)備上檢測(cè)用戶交互,經(jīng)由無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸給活動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。其??數(shù)據(jù)收集模式采取事件驅(qū)動(dòng)的方式,即每觸發(fā)一次傳感器則生成一條數(shù)據(jù)。在該模??式下,人類行為被描述為由交互設(shè)備產(chǎn)生的事件序列,而日;顒(dòng)是這些原子事件??按照某種復(fù)雜模型合成的高層情景信息[12,16]。鑒于上述優(yōu)點(diǎn),密集傳感在智能家居??項(xiàng)目中得到了廣泛的研究。例如CASAS項(xiàng)目中,研究人員在TWSTBED公寓內(nèi)部??署78?jìng)(gè)傳感器在家具設(shè)備上來監(jiān)測(cè)用戶活動(dòng),監(jiān)測(cè)包括用戶動(dòng)作、室內(nèi)溫度等多??個(gè)指標(biāo)。??2.2概率軟邏輯概述??2013年概率軟邏輯(Probabilistic?Soft?Logic,PSL?)被美國(guó)馬里蘭大學(xué)的??Kimmingl26]等人首次提出
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于概率軟邏輯模型的實(shí)體解析[J]. 宮云寶,甘亮,黃九鳴. 計(jì)算機(jī)工程. 2017(08)
[2]D-S證據(jù)理論和本體推理互補(bǔ)的活動(dòng)識(shí)別方法[J]. 徐守坤,孔穎,石林,李寧. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2016(04)
[3]中國(guó)人口老齡化地區(qū)差異分解及影響因素研究[J]. 陳明華,郝國(guó)彩. 中國(guó)人口.資源與環(huán)境. 2014(04)
[4]基于離散事件演算的RFID復(fù)合事件的語義表述方法[J]. 趙揚(yáng),高學(xué)東,王宏智. 中國(guó)管理信息化. 2013(12)
[5]基于證據(jù)理論的多傳感器加權(quán)融合改進(jìn)方法[J]. 李軍,鎖斌,李順. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2011(10)
[6]馬爾可夫邏輯網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 徐從富,郝春亮,蘇保君,樓俊杰. 軟件學(xué)報(bào). 2011(08)
[7]D-S證據(jù)理論合成規(guī)則及沖突問題[J]. 李文立,郭凱紅. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐. 2010(08)
[8]基于證據(jù)可信度的證據(jù)合成新方法[J]. 張盛剛,李巍華,丁康. 控制理論與應(yīng)用. 2009(07)
[9]事件演算在行動(dòng)推理中的應(yīng)用[J]. 楊愛琴,劉一松. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2008(11)
[10]一種有效處理沖突證據(jù)的組合方法[J]. 鄧勇,施文康,朱振福. 紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2004(01)
博士論文
[1]基于手機(jī)和可穿戴設(shè)備的用戶活動(dòng)識(shí)別問題研究[D]. 孫澤浩.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]基于條件隨機(jī)場(chǎng)的智能家居行為識(shí)別研究[D]. 仝鈺.大連海事大學(xué) 2015
[3]統(tǒng)計(jì)關(guān)系學(xué)習(xí)的若干問題研究[D]. 孫舒楊.吉林大學(xué) 2006
[4]嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)容錯(cuò)策略研究[D]. 王平.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所) 2004
碩士論文
[1]改進(jìn)的隨機(jī)交替方向乘子方法[D]. 李瑩瑩.上海大學(xué) 2016
本文編號(hào):3324266
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1人類活動(dòng)識(shí)別問題的研究類型??Fig.?1.1?The?research?type?of?Human?Activity?Recognition??
1.2活動(dòng)識(shí)別問題描述??單用戶環(huán)境下,基于密集傳感的復(fù)合活動(dòng)識(shí)別,可視為多情景信息融合問題。??如圖1.2所示,在SWEETHOME智能家居項(xiàng)目中,控制模式采用基于用戶命令的聲??控系統(tǒng),即用戶發(fā)出命令,系統(tǒng)做出響應(yīng)提供服務(wù)。但這些命令往往難以被系統(tǒng)識(shí)??另IJ,除去聲音識(shí)別的難點(diǎn)之外。用戶命令常常是不完整或模棱兩可的,往往不能從??單一的信息中做出正確的決策。如用戶發(fā)出命令“開亮一些”,在這個(gè)簡(jiǎn)單的命令??中,智能系統(tǒng)需要考慮兩項(xiàng)任務(wù):(1)開哪一盞燈?(2)把燈開到多大亮度?對(duì)于??問題(1),雖然可以通過室內(nèi)用戶定位來解決(即打開用戶當(dāng)前位置的燈但對(duì)??于其他命令,如“關(guān)燈”,這種命令僅僅依靠單一位置信息是無法進(jìn)行決策的。這??種情形在問題(2)中尤為明顯,如用戶在午夜醒來發(fā)出命令“開亮一點(diǎn)”,決策系??統(tǒng)需要整合位置、時(shí)間、用戶狀態(tài)等多種情景信息才能決定最合適的燈的亮度。??W.?用戶命令——??i??_?—翻"一?|?I?I??Smart?HoBse??圖1.2智能家居系統(tǒng)控制模式??Fig.?1.2?The?control?model?of?Smart?Home??鑒于上述觀點(diǎn)可得出如下結(jié)論:(i)智能程度不夠
來反映用戶此時(shí)正在執(zhí)行的活動(dòng)。該方法具有小型化、低功耗的優(yōu)勢(shì),最??初被用來檢測(cè)家用電器的使用情況,隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展這一模式逐漸成為監(jiān)控??用戶活動(dòng)的重要手段[2,3];诿芗瘋鞲械幕顒(dòng)識(shí)別模型如圖2.1所示,其中,傳感??器被部署在日常設(shè)備上檢測(cè)用戶交互,經(jīng)由無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳輸給活動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)。其??數(shù)據(jù)收集模式采取事件驅(qū)動(dòng)的方式,即每觸發(fā)一次傳感器則生成一條數(shù)據(jù)。在該模??式下,人類行為被描述為由交互設(shè)備產(chǎn)生的事件序列,而日;顒(dòng)是這些原子事件??按照某種復(fù)雜模型合成的高層情景信息[12,16]。鑒于上述優(yōu)點(diǎn),密集傳感在智能家居??項(xiàng)目中得到了廣泛的研究。例如CASAS項(xiàng)目中,研究人員在TWSTBED公寓內(nèi)部??署78?jìng)(gè)傳感器在家具設(shè)備上來監(jiān)測(cè)用戶活動(dòng),監(jiān)測(cè)包括用戶動(dòng)作、室內(nèi)溫度等多??個(gè)指標(biāo)。??2.2概率軟邏輯概述??2013年概率軟邏輯(Probabilistic?Soft?Logic,PSL?)被美國(guó)馬里蘭大學(xué)的??Kimmingl26]等人首次提出
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于概率軟邏輯模型的實(shí)體解析[J]. 宮云寶,甘亮,黃九鳴. 計(jì)算機(jī)工程. 2017(08)
[2]D-S證據(jù)理論和本體推理互補(bǔ)的活動(dòng)識(shí)別方法[J]. 徐守坤,孔穎,石林,李寧. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2016(04)
[3]中國(guó)人口老齡化地區(qū)差異分解及影響因素研究[J]. 陳明華,郝國(guó)彩. 中國(guó)人口.資源與環(huán)境. 2014(04)
[4]基于離散事件演算的RFID復(fù)合事件的語義表述方法[J]. 趙揚(yáng),高學(xué)東,王宏智. 中國(guó)管理信息化. 2013(12)
[5]基于證據(jù)理論的多傳感器加權(quán)融合改進(jìn)方法[J]. 李軍,鎖斌,李順. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制. 2011(10)
[6]馬爾可夫邏輯網(wǎng)絡(luò)研究[J]. 徐從富,郝春亮,蘇保君,樓俊杰. 軟件學(xué)報(bào). 2011(08)
[7]D-S證據(jù)理論合成規(guī)則及沖突問題[J]. 李文立,郭凱紅. 系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐. 2010(08)
[8]基于證據(jù)可信度的證據(jù)合成新方法[J]. 張盛剛,李巍華,丁康. 控制理論與應(yīng)用. 2009(07)
[9]事件演算在行動(dòng)推理中的應(yīng)用[J]. 楊愛琴,劉一松. 計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì). 2008(11)
[10]一種有效處理沖突證據(jù)的組合方法[J]. 鄧勇,施文康,朱振福. 紅外與毫米波學(xué)報(bào). 2004(01)
博士論文
[1]基于手機(jī)和可穿戴設(shè)備的用戶活動(dòng)識(shí)別問題研究[D]. 孫澤浩.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[2]基于條件隨機(jī)場(chǎng)的智能家居行為識(shí)別研究[D]. 仝鈺.大連海事大學(xué) 2015
[3]統(tǒng)計(jì)關(guān)系學(xué)習(xí)的若干問題研究[D]. 孫舒楊.吉林大學(xué) 2006
[4]嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)容錯(cuò)策略研究[D]. 王平.中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所) 2004
碩士論文
[1]改進(jìn)的隨機(jī)交替方向乘子方法[D]. 李瑩瑩.上海大學(xué) 2016
本文編號(hào):3324266
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