基于足底压力感知的跌倒行为检测系统设计
发布时间：2020-12-11 06:17
我国人口老龄化问题日益严峻,空巢独居老人所占比重上升明显。老年人随着年龄增长,身体机能会下降,容易发生跌倒。在我国,意外跌倒已经成为影响老年人身心健康的重要问题。对于跌倒发生的准确检测,是进行及时有效救助的前提,因此具有极其重要的意义。目前较为主流的跌倒检测方案有视频式、场景式和可穿戴式3种,其中可穿戴式方案因具有体积小、重量轻、集成化程度高、功耗小,可以跟随用户去各种环境的优点得到市场青睐。然而,现有基于惯性传感器的可穿戴跌倒检测设备对于发生倾倒或最后不是平躺在地面时的情况判断不理想,本文基于以往研究设计了一种基于足底压力感知跌倒的实现。采用将穿戴式部分设计成鞋垫放于鞋内的方法,避免了传统惯性传感器佩戴于头部,颈部,腰部等腰部以上的固有弊端。论文的主要工作包括:1、设计足底压力检测硬件系统。硬件系统包含3个模块:压力采集模块、数据处理模块以及无线通信模块。压力采集模块由放置于棉质鞋垫内的8个压力传感器组成,根据人体足部的骨骼结构将传感器分布在指定的8个区域内,用于测量指定区域的压力值。数据处理模块以高性能STM32F407芯片为核心,通过模块内信号调理电路将传感器电阻值转换为芯片可测...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 跌倒检测国内外研究现状
1.2.1 基于图像采集的跌倒检测系统
1.2.2 基于环境式的跌倒检测系统
1.2.3 基于可穿戴式的跌倒检测系统
1.3 足底压力感知技术
1.4 论文主要研究内容
1.5 论文的组织结构
1.6 本章小结
第二章 基于足底压力感知的跌倒检测系统设计
2.1 足底压力分布原理
2.2 跌倒检测硬件系统设计
2.2.1 硬件系统整体结构
2.2.2 鞋垫式压力采集模块设计
2.2.3 数据处理模块设计
2.2.4 无线传输模块设计
2.2.5 跌倒检测下位机软件设计
2.3 跌倒检测软件系统设计
2.3.1 功能设计
2.3.2 软件总体结构
2.3.3 通信协议设计
2.3.4 软件设计流程
2.3.5 功能模块介绍
2.4 本章小结
第三章 基于SVM的跌倒检测算法原理
3.1 典型跌倒检测算法
3.2 支持向量机（SVM）理论
3.3 特征向量提取
3.3.1 数据预处理
3.3.2 特征提取办法
3.4 跌倒检测分类器设计
3.4.1 跌倒检测分类器流程
3.4.2 跌倒检测分类器训练
3.5 本章小结
第四章 系统实验和分析
4.1 实验设计
4.1.1 实验准备
4.1.2 实验方法
4.1.3 实验指标
4.2 实验数据分析
4.2.1 特征值量化分析
4.2.2 算法泛化能力分析
4.3 算法验证与评价
4.3.1 算法验证
4.3.2 算法评价
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持向量机理论与应用研究综述[J]. 张博洋. 无线互联科技. 2015(19)
[2]跌倒检测系统的研究进展[J]. 郑娱,鲍楠,徐礼胜,林晓州,黄停,窦元珠. 中国医学物理学杂志. 2014(04)
[3]基于倾角的跌倒检测方法与系统研究[J]. 朱勇,张研,宋佳,邱天爽. 生物医学工程学杂志. 2013(01)
[4]跌倒对老年人生活质量的影响[J]. 齐静,陈香娟. 中国老年学杂志. 2012(17)
[5]基于F-Scan三维动态足底压力分析系统的动静态足底压力分析[J]. 樊霄燕,周军杰,曹成福,陈贤奇. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(50)
[6]SVM分类核函数及参数选择比较[J]. 奉国和. 计算机工程与应用. 2011(03)
[7]第一代独生子女父母的家庭结构:全国五大城市的调查分析[J]. 风笑天. 社会科学研究. 2009(02)
[8]支持向量回归中核函数和超参数选择方法综述[J]. 肖建,于龙,白裔峰. 西南交通大学学报. 2008(03)
[9]支持向量机中核函数的性能评价策略[J]. 罗瑜,李涛,王丹琛,何大可. 计算机工程. 2007(19)
[10]当代中国城乡家庭结构变动比较[J]. 王跃生. 社会. 2006(03)
博士论文
[1]基于压力感知步态的运动人体行为识别研究[D]. 石欣.重庆大学 2010
[2]一种实时的跌倒姿态检测和心率监护系统的研究[D]. 文耀锋.浙江大学 2008
硕士论文
[1]养老机构老年人预防跌倒知信行状况的研究[D]. 陈瑜.福建医科大学 2016
[2]基于模式识别的跌倒检测仪研究[D]. 刘勇.重庆大学 2014
[3]多传感器融合技术在移动机器人定位中的应用研究[D]. 周华.武汉理工大学 2009
[4]支持向量机泛化性能的研究及其应用[D]. 王永吉.江南大学 2009
[5]支持向量机核函数的研究[D]. 黄啸.苏州大学 2008
本文编号：2910041
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 跌倒检测国内外研究现状
1.2.1 基于图像采集的跌倒检测系统
1.2.2 基于环境式的跌倒检测系统
1.2.3 基于可穿戴式的跌倒检测系统
1.3 足底压力感知技术
1.4 论文主要研究内容
1.5 论文的组织结构
1.6 本章小结
第二章 基于足底压力感知的跌倒检测系统设计
2.1 足底压力分布原理
2.2 跌倒检测硬件系统设计
2.2.1 硬件系统整体结构
2.2.2 鞋垫式压力采集模块设计
2.2.3 数据处理模块设计
2.2.4 无线传输模块设计
2.2.5 跌倒检测下位机软件设计
2.3 跌倒检测软件系统设计
2.3.1 功能设计
2.3.2 软件总体结构
2.3.3 通信协议设计
2.3.4 软件设计流程
2.3.5 功能模块介绍
2.4 本章小结
第三章 基于SVM的跌倒检测算法原理
3.1 典型跌倒检测算法
3.2 支持向量机（SVM）理论
3.3 特征向量提取
3.3.1 数据预处理
3.3.2 特征提取办法
3.4 跌倒检测分类器设计
3.4.1 跌倒检测分类器流程
3.4.2 跌倒检测分类器训练
3.5 本章小结
第四章 系统实验和分析
4.1 实验设计
4.1.1 实验准备
4.1.2 实验方法
4.1.3 实验指标
4.2 实验数据分析
4.2.1 特征值量化分析
4.2.2 算法泛化能力分析
4.3 算法验证与评价
4.3.1 算法验证
4.3.2 算法评价
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]支持向量机理论与应用研究综述[J]. 张博洋. 无线互联科技. 2015(19)
[2]跌倒检测系统的研究进展[J]. 郑娱,鲍楠,徐礼胜,林晓州,黄停,窦元珠. 中国医学物理学杂志. 2014(04)
[3]基于倾角的跌倒检测方法与系统研究[J]. 朱勇,张研,宋佳,邱天爽. 生物医学工程学杂志. 2013(01)
[4]跌倒对老年人生活质量的影响[J]. 齐静,陈香娟. 中国老年学杂志. 2012(17)
[5]基于F-Scan三维动态足底压力分析系统的动静态足底压力分析[J]. 樊霄燕,周军杰,曹成福,陈贤奇. 中国组织工程研究与临床康复. 2011(50)
[6]SVM分类核函数及参数选择比较[J]. 奉国和. 计算机工程与应用. 2011(03)
[7]第一代独生子女父母的家庭结构:全国五大城市的调查分析[J]. 风笑天. 社会科学研究. 2009(02)
[8]支持向量回归中核函数和超参数选择方法综述[J]. 肖建,于龙,白裔峰. 西南交通大学学报. 2008(03)
[9]支持向量机中核函数的性能评价策略[J]. 罗瑜,李涛,王丹琛,何大可. 计算机工程. 2007(19)
[10]当代中国城乡家庭结构变动比较[J]. 王跃生. 社会. 2006(03)
博士论文
[1]基于压力感知步态的运动人体行为识别研究[D]. 石欣.重庆大学 2010
[2]一种实时的跌倒姿态检测和心率监护系统的研究[D]. 文耀锋.浙江大学 2008
硕士论文
[1]养老机构老年人预防跌倒知信行状况的研究[D]. 陈瑜.福建医科大学 2016
[2]基于模式识别的跌倒检测仪研究[D]. 刘勇.重庆大学 2014
[3]多传感器融合技术在移动机器人定位中的应用研究[D]. 周华.武汉理工大学 2009
[4]支持向量机泛化性能的研究及其应用[D]. 王永吉.江南大学 2009
[5]支持向量机核函数的研究[D]. 黄啸.苏州大学 2008
本文编号：2910041
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