基于Android平台的人体运动识别技术研究与应用

发布时间：2017-07-31 13:10

  本文关键词：基于Android平台的人体运动识别技术研究与应用

  更多相关文章： Android平台 加速度传感器 运动识别 跌倒检测 信号预处理

【摘要】：当今社会发展日益迅速,人们在进行忙碌工作的同时,更加关注自己的身体健康。基于传感器的人体运动识别作为一个新兴的研究方向,对人体的日常运动进行实时监测有着较大的社会效益。另外,我国人口老龄化问题日益突出,经常会发生因跌倒而严重威胁老年人身心健康的事件。因此,能够实现一套对跌倒进行有效检测及跌倒后及时求助的系统有着较强的现实意义。近年来,随着微电子技术和移动互联网的迅速发展,大部分智能手机内都嵌入有传感器,这让上述相关研究变得更加方便。本文基于Android内嵌的单个加速度传感器,对人体运动识别机制和跌倒检测算法进行了研究和改进,具体内容如下：一是在对现有的人体运动识别的机制进行分析和总结的基础上,基于Android平台进一步研究了人体运动识别的模型,包括：首先编程实现运动加速度信号的实时采集,并对原始加速度数据进行加窗、平滑和分离线性加速度等预处理操作；然后在对加速度信号进行分析的基础上,提取分别来自时域和频域的10种加速度特征值,并用主成分分析法进行降维处理；最后通过分类算法对走路、慢跑及上下楼梯等日常行为进行有效分类识别。同时,本文采用其他研究者的实验数据集对C4.5决策树、朴素贝叶斯、LogitBoost和SVM分类算法进行验证,并与他们的实验结果进行了分析比较。二是依据对人体跌倒过程中的姿态分析,提出了一个基于Android平台的多阈值跌倒检测新算法。该算法首先对采集到的运动数据进行3阶移动平均平滑预处理,接着通过提取人体的前后俯仰角、左右侧偏角、合加速度最大值、跌倒后的合加速度值以及持续静止时间这五个阈值来完成跌倒的识别检测。实验结果表明：本文提出的跌倒检测算法能够有效地将跌倒行为从日常活动中识别出来,具有一定的实用价值。三是在Android平台上,利用本文提出的跌倒检测算法,开发实现了一个人体跌倒检测系统,该系统用于对佩戴者人体行为进行实时监测。一旦系统检测到有跌倒行为发生,就会立即发出蜂鸣声进行报警并向指定的联系人发送求助短信,使跌倒者能够得到及时的救助。所以本系统具有一定的应用前景。
【关键词】：Android平台 加速度传感器 运动识别 跌倒检测 信号预处理
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP316;TP212.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的研究内容和组织结构13-15
• 1.3.1 论文主要研究内容13
• 1.3.2 论文组织结构13-15
• 第2章 人体运动识别相关技术研究15-44
• 2.1 运动数据采集15-18
• 2.1.1 数据采集设备15-17
• 2.1.2 采集程序设计17-18
• 2.1.3 实验对象与采集方案18
• 2.2 数据预处理18-21
• 2.2.1 相关概念18-20
• 2.2.2 分析研究20-21
• 2.3 特征提取21-24
• 2.3.1 相关概念21-22
• 2.3.2 分析研究22-24
• 2.4 特征归一化24-25
• 2.5 特征降维25-29
• 2.5.1 相关概念25-27
• 2.5.2 分析研究27-29
• 2.6 分类识别29-35
• 2.6.1 固定阈值分类法29-30
• 2.6.2 基于模板匹配分类法30
• 2.6.3 基于统计模式分类法30-34
• 2.6.4 基于人工神经网络分类算法34-35
• 2.7 实验设计与结果分析研究35-40
• 2.7.1 实验设计35
• 2.7.2 分类结果分析35-39
• 2.7.3 算法性能对比39-40
• 2.8 验证与对比分析40-42
• 2.9 本章小结42-44
• 第3章 跌倒检测算法研究44-56
• 3.1 跌倒原因分析44-45
• 3.2 跌倒姿势分析45
• 3.3 常用跌倒检测技术研究45-47
• 3.3.1 阈值判断法46-47
• 3.3.2 模式识别法47
• 3.4 跌倒检测算法设计47-51
• 3.4.1 阈值选择47-50
• 3.4.2 算法设计50-51
• 3.5 实验与结果分析51-55
• 3.5.1 实验设计与数据预处理51-52
• 3.5.2 实验阈值的设定52-54
• 3.5.3 实验结果与分析54-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 基于Android平台的跌倒检测系统的实现56-68
• 4.1 Android平台概述56-57
• 4.2 无线定位技术57-58
• 4.3 系统总体设计58-59
• 4.4 系统详细设计与实现59-64
• 4.4.1 系统功能模块划分59
• 4.4.2 信息设置模块59-60
• 4.4.3 跌倒检测模块60-62
• 4.4.4 报警处理模块62-64
• 4.5 系统界面设计64-65
• 4.6 系统运行与测试65-67
• 4.6.1 系统运行环境65
• 4.6.2 测试结果65-67
• 4.7 本章小结67-68
• 总结与展望68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

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本文编号：599301