基于可穿戴传感器数据的人体动作识别方法的研究

发布时间：2021-06-01 04:49

　　人体动作识别已经受到了广泛的关注,它在医疗、安全、娱乐和军事等许多领域都具有重要应用。传统的基于视频的动作识别方法,容易受到物体遮挡、光线条件等多种因素的制约,且不利于用户隐私的保护。随着微电子和无线通讯技术的快速发展,基于可穿戴传感器的动作识别已成为研究热点。与基于视频的方法相比较,传感器的高计算能力、小尺寸和低成本等特点,使得人们可以将这些设备作为日常生活的一部分与其进行交互。这将极大地促进移动健康管理以及运动监测等多种应用的发展,在普适计算中具有重要意义。本文使用可穿戴传感器节点,采集并存储运动时的加速度和角速度数据,对人体动作识别的方法进行了深入分析,具体工作包括:1.采用单个传感器节点对人体下肢动作进行了识别。针对动作识别实时性的需求,提高分类效率是需要解决的关键问题。为此,本文提出一种基于模糊聚类的方法,将大量的训练样本归为少数聚类中心,并基于这些中心向量和隶属度函数设计分类器。实验结果表明,相比于一些常见的分类算法,该方法获得了较高的识别正确率。而且,它是基于小样本的数据集识别下肢动作,不但缩短了分类器执行任务所需的时间,同时也降低了系统的存储需求。2.目前已有的动作识别... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：119 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２基于可穿戴传感器的动作识别??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｃｔｉｖｉｔｙ?ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｗｅａｒａｂｌｅ?ｓｅｎｓｏｒｓ??

三维运动信息，如加速度、角速度信号等。在对数据进行去噪，并采用有效算法处理后，??能够实时捕获人体的各种动作。这样，参与者的视觉感知便可以与运动感知产生联系，??从而让使用者在虚拟环境中的体验变得更加完美和真实。图１．３显示了诺亦腾公司的动??作捕获系统，当用户穿戴惯性传感器节点执行各种动作时，系统中的虚拟人物可以实时??展现相应的动作。此外，浙江大学的李启雷等人［２９］基于惯性传感器设计了人体动作捕获??系统，通过传感单元的三维轴向信息和四元数控制虚拟角色的动作；北京邮电大学的王??－３－??

为运动员提供必要的反馈，防止由于动作不规范而带来的潜在伤害；Ｖｅｌｌｏｓｏ等人［４４］使??用可穿戴式手套和腰带对举重运动进行了监测，他们采用基于模型的方法来定性识别动??作，研究结果表明，该方法可以对训练的质量提供实时的反馈。图１．４所示为使用可穿??戴传感器节点监测羽毛球和游泳运动训练的场景。??ＩＩ??（ａ）羽毛球监测?（ｂ）游泳监测??图１．４使用可穿戴传感器监测羽毛球和游泳训练??Ｆｉｇ．?１．４?Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ?ｂａｄｍｉｎｔｏｎ?ａｎｄ?ｓｗｉｍｍｉｎｇ?ｔｒａｉｎｉｎｇ?ｕｓｉｎｇ?ｗｅａｒａｂｌｅ?ｓｅｎｓｏｒｓ??１．２．４其它应用??除了上述应用，基于可穿戴传感器的动作识别也被用于步态分析［４５］、舞蹈监测［４６］、??体感游戏［４７］、目标跟踪＿和行人导航等领域［４９，５（）］。Ｍａｎｎｉｎｉ等人［４５］采用一个速率陀螺仪??－６?－??


本文编号：3209683