基于穿戴式傳感器的人體動(dòng)作識(shí)別研究.pdf

1、可穿戴設(shè)備，是指可以作為植入物或附件穿戴在身體上的智能電子設(shè)備。近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能的發(fā)展，可穿戴智能設(shè)備發(fā)展勢(shì)頭迅猛，特別是與人體健康機(jī)能監(jiān)測(cè)和運(yùn)動(dòng)追蹤等功能相關(guān)的設(shè)備廣受追捧，展現(xiàn)著巨大的應(yīng)用需求和市場(chǎng)潛力。通過(guò)搭載的慣性傳感器，穿戴設(shè)備可以感知和采集人體在運(yùn)動(dòng)時(shí)的信號(hào)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人體某些特定動(dòng)作的識(shí)別。人體動(dòng)作識(shí)別是普適計(jì)算領(lǐng)域的重要熱點(diǎn)之一，可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、安全和娛樂(lè)等場(chǎng)景。其中基于穿戴式慣性傳感器的人體動(dòng)作識(shí)別技術(shù)

2、，十幾年來(lái)一直是非?；钴S的研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)的研究一般采用基于閾值或基于機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，且著重于某一類異常動(dòng)作的檢測(cè)，或者是一些日常生活動(dòng)作的識(shí)別。在已有的研究中，針對(duì)于特定動(dòng)作檢測(cè)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)各類日常生活動(dòng)作識(shí)別的研究不多，對(duì)相關(guān)識(shí)別框架的研究則更少。
　　針對(duì)上述問(wèn)題，本文擬設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種基于穿戴式傳感器的，可檢測(cè)出特定動(dòng)作，且能識(shí)別各類活動(dòng)的多層框架。研究主要分為三個(gè)部分。
　　第一，動(dòng)作設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)組織。通過(guò)一枚佩戴在腰間的陀

3、螺儀，記錄下了包括特定動(dòng)作和各類日常生活動(dòng)作在內(nèi)的，13類共390條動(dòng)作實(shí)例數(shù)據(jù)。
　　第二，選擇合適的特征向量。通過(guò)對(duì)各類動(dòng)作的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，提出了基于自回歸模型系數(shù)、SMA和傾角的組合特征向量，并設(shè)計(jì)了多個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其分類效果和性能。
　　第三，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了人體特定動(dòng)作識(shí)別的多層框架。在第一級(jí)識(shí)別模塊中，我們以組合特征向量為輸入，使用支持向量機(jī)從各類日常生活動(dòng)作中檢測(cè)出特定動(dòng)作。然后，用線性判別分析對(duì)特征向量進(jìn)行

4、降維處理，提取出更有意義的特征。在第二級(jí)中，我們使用兩個(gè)不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別識(shí)別特定動(dòng)作的具體活動(dòng)和日常生活動(dòng)作的具體活動(dòng)。該系統(tǒng)框架最終對(duì)包括人體特定動(dòng)作在內(nèi)的，13類不同的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了較好的識(shí)別效果。
　　另外，為了采集人體動(dòng)作的數(shù)據(jù)信息，本文還實(shí)現(xiàn)并調(diào)試了以MPU6050加速度傳感器、W25Q128FV靜態(tài)存儲(chǔ)器和nRF51822微處理器為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該硬件系統(tǒng)可以獲取人體活動(dòng)的三軸加速度和角速度數(shù)據(jù)。
　　本文的