[发明专利]基于加速度冲击能量聚类的摔倒识别方法及可穿戴系统

说明书

本发明涉及一种基于加速度冲击能量聚类的摔倒识别方法及可穿戴系统，所述摔倒识别方法包括以下步骤：1)实时获取识别对象的三向加速度和定位信息；2)对所述三向加速度融合，获得对应的Teager局部能量和随机冲击特征；3)记录设定时间段内的Teager局部能量和随机冲击特征组成的二维散点，对所述二维散点进行聚类；4)基于聚类结果获取识别对象的当前动作，在判定当前动作为存在激烈动作时产生报警。与现有技术相比，本发明具有准确性高等优点。

技术领域

本发明属于穿戴电子设备技术及运动动态信号处理技术领域，涉及一种摔倒识别方法及装置，尤其是涉及一种基于加速度冲击能量聚类的摔倒识别方法及可穿戴系统。

背景技术

随着生活及医疗水平的提高，儿童与老年人日常实时监护已经成为幼儿园、儿童医院，养老院等机构面临的重大问题。现有的摔倒监测系统主要包括图像视频、环境变量以及可穿戴等主流方法。受成本、监测区域、隐私等诸多因素限制，以三向加速度监测为基础的微型可穿戴设备则更容易被接受。然而，该方法在监测实施的各个环节中，准确识别加速度信号中反映主体运动状态的特征信息是监测成功实施的关键。现有技术大多以特征方向加速度、三向加速度矢量幅值为基础，通过阈值触发判断。这类方法虽然易于实施，但受噪声影响大，容易导致虚警率高的问题，此外，在实际应用中，阈值的准确选择十分困难，而阈值的选择直接影响监测的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于加速度冲击能量聚类的摔倒识别方法及可穿戴系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于加速度冲击能量聚类的摔倒识别方法，包括以下步骤：

1)实时获取识别对象的三向加速度和定位信息；

2)对所述三向加速度融合，获得对应的Teager局部能量和随机冲击特征；

3)记录设定时间段内的Teager局部能量和随机冲击特征组成的二维散点，对所述二维散点进行聚类；

4)基于聚类结果获取识别对象的当前动作，在判定当前动作为存在激烈动作时产生报警。

进一步地，对所述三向加速度融合具体为：

式中，a_x(t)、a_y(t)、a_z(t)分别为三向加速度信息，a(t)为融合信息。

进一步地，所述Teager局部能量获取公式为：

式中，a(t)为融合信息，T(t)为Teager局部能量。

进一步地，所述随机冲击特征获取公式为：

D(t)＝w(t)*a(t)

式中，w(t)为逆滤波器，a(t)为融合信息，*代表卷积。

进一步地，所述随机冲击特征通过迭代优化方式获得，具体包括以下步骤：

101)初始化逆滤波器w⁽⁰⁾(t)，其元素都设为1，令i＝1；

102)计算D(t)＝w^(i-1)(t)*a(t)；

103)计算其中l为滞后时间，N总时间长度；

104)计算w⁽ⁱ⁾＝A^-1b⁽ⁱ⁾，其中矩阵A为序列a(t)的自相关矩阵；

105)如果小于给定的阈值ξ，则停止迭代，否则令i增加1，并返回步骤102)。