基于iOS平台的人体跌倒监测系统的设计与实现

发布时间：2017-09-02 10:26

  本文关键词：基于iOS平台的人体跌倒监测系统的设计与实现

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【摘要】：随着老龄化的加快老年人人口比例的逐步增长,随之而来的是日益突出的老年人问题,特别是老年人的健康问题,而在众多威胁老年人健康的问题中,跌倒已成了重要影响因素。老年人由于摔倒而没有得到及时的救治所引发的严重后果不仅会对老年人的生理和心理造成严重的创伤,同时也会给社会和个人家庭带来沉重的经济负担。因此,如果能设计和实现一款能够及时检测出老年人跌倒并且能发出警报使老年人获得及时救助的跌倒检测软件,不仅能够有效的降低老年人由于跌倒而引发疾病的风险,同时也会减轻老年人由于意外跌倒受伤而给个人家庭和社会带来的经济负担。本文在研究和分析了当前国内外跌倒检测研究的基础上,设计了一款以iOS平台为系统载体基于三轴加速度传感器的智能手机跌倒检测系统。本文采用了加速度SVM特征量,以人体跌倒失重、人体跌倒失重时间阈,人体跌倒幅度SVM均值和人体跌倒SVM峰值多阈值分级联合判断算法,首先通过大量实验获取了各种跌倒和日常活动的加速度数据,并利用MATLAB工具画出了跌倒和日常活动的曲线图,确定了合适的人体跌倒失重、人体跌倒失重时间、人体跌倒幅度SVM均值和人体跌倒SVM峰值阈值;利用iPhone智能手机自带的加速度传感器实时获取人体加速度数据,计算加速度SVM特征值,从而通过阈值判断算法成功地检测到了跌倒;系统实现了在检测到跌倒后利用手机的GPS功能定位跌倒的地理位置,并将跌倒的地理位置信息通过移动网络发送到设定的监护人手机中同时拨通监护人的电话,并且采用取消报警和主动报警的机制减少了误报和漏报。软件系统设计分为三个模块,参数设置模块、数据处理模块、跌倒智能报警模块。在参数设置模块中用户可以对监护人联系方式和短信信息内容进行设置和编辑,数据处理模块中采用iPhone手机自带的加速度传感器进行数据采集,并用中值滤波对原始数据进行平滑滤波处理,最后在基于SVM的跌倒检测算法下判断一个疑似跌倒。跌倒智能报警模块采用“一键式报警”、“手动取消报警”、“自动报警”等报警机制来提高跌倒检测的准确率减少误报率。在跌倒检测系统实验验证阶段制定实验验证指标,采用无规则姿态跌倒组和日常活动非跌倒组两组实验类别的实验方案来测试跌倒检测系统的准确率和误报率以及漏报率,最后对实验验证结果进行分析得出跌倒检测中系统的敏感度为89.3%,特异度为93.3%,准确度为92%。通过理论研究和实验,证明了本系统检测老人跌倒的准确性,并能够实现跌倒后的报警与定位。系统检测准确率较高,性能可靠稳定,但还需要进一步的改进。系统对于保障老年人的身体健康、减轻医疗压力以及促进社会的和谐具有积极的意义和十分广阔的应用和研究前景。
【关键词】：加速度传感器 iOS 跌倒检测 GPS
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 选题目的与意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-15
• 1.3.1 基于视频图像的跌倒检测系统12-13
• 1.3.2 基于穿戴式装置跌倒检测系统13-14
• 1.3.3 基于智能手机的跌倒检测系统14-15
• 1.4 论文工作安排15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 跌倒信息的获取17-23
• 2.1 引起老年人跌倒因素的分析17
• 2.2 跌倒与日常活动的分析17-18
• 2.3 跌倒模型的建立与特征的提取18-22
• 2.3.1 人体三维加速度模型18-19
• 2.3.2 跌倒特征提取19-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 跌倒检测算法的设计23-35
• 3.1 跌倒过程分析23
• 3.2 基于SVM算法23-30
• 3.2.1 人体跌倒特征量提取23-27
• 3.2.2 基于SVM算法的设计27-29
• 3.2.3 阈值确定29-30
• 3.3 跌倒算法的检测流程30-32
• 3.4 数据的预处理32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 系统的设计与实现35-50
• 4.1 系统相关技术35-41
• 4.1.1 手机操作系统35-36
• 4.1.2 MEMS传感器36-38
• 4.1.3 开发环境及真机调试38-40
• 4.1.4 MVC开发模式40-41
• 4.2 硬件需求41-42
• 4.3 系统框架42-43
• 4.4 软件模块设计43-50
• 4.4.1 参数设置模块44-45
• 4.4.2 数据处理模块45-47
• 4.4.3 报警处理模块47-48
• 4.4.4 系统总体效果图48-50
• 第5章 跌倒检测系统实验验证50-54
• 5.1 系统通信功能验证50
• 5.2 系统有效性验证50-53
• 5.2.1 实验验证指标50-51
• 5.2.2 实验验证方案51
• 5.2.3 实验结果统计分析51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 结论54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-58
• 攻读学位期间取得学术成果58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 郑娱;鲍楠;徐礼胜;林晓州;黄停;窦元珠;;跌倒检测系统的研究进展[J];中国医学物理学杂志;2014年04期

2 王桦;赵晟s，

本文编号：777998