[发明专利]一种基于智能终端的人体跌倒检测方法

说明书

本发明公开了一种基于智能终端的人体跌倒检测方法，属于人体跌倒检测技术领域。本发明通过计算人体倾斜角和高度变化来判断人体跌倒。对于人体倾斜角的计算，本发明通过智能手机所处的坐标系和世界坐标系之间的旋转变换来计算；本发明利用人体在行走过程中高度保持不变这一事实，在行走过程中不断计算气压值，动态校准地面和智能手机之间的气压差值，从而获得高度变化。通过以上方式实现本发明可以在复杂环境中对人体跌倒检测的准确率达到分米级别。

技术领域

本发明属于跌倒检测技术领域，具体涉及一种基于携带的智能终端的人体跌倒检测技术。

背景技术

现有的跌倒检测技术可分为三类：基于视频的跌倒检测系统，基于声学的跌倒检测系统，以及基于穿戴式传感器的跌倒检测系统。

其中，基于视频的跌倒检测系统是在一定区域内安装摄像头，拍摄人体活动的画面。通过图像处理的方法，检测是否有跌倒发生；基于声学的跌倒检测系统是通过分析跌倒时的音频信号来检测；基于穿戴式传感器的跌倒检测系统，即基于穿戴设备中所设置的传感器，实现对人体活动的检测，进而检测是否发生跌倒。

基于视频的跌倒检测系统受到区域限制；基于声学的跌倒检测系统准确率相对有待提高。现有基于穿戴式传感器的跌倒检测系统的检测准确率有待于进一步提高。

本发明的发明人在实现本发明方案过程中发现，对于人体跌倒的定义，涉及到两个关键的概念：重力线(LoG)和支撑区(BoS)。重力线是地心引力线，它是从地心引力中心向下投射的垂直线。BoS是人体下面的支撑区，包括与支撑面的接触点和它们之间的面积。这些点可以是身体部位(如脚或手)，也可以是身体部位的延伸部分(如主体所坐的拐杖或椅子)。

跌倒是一种生物力学事件，因为重力破坏了身体躯干在腿上的平衡。当重力线在支撑区内时，人是稳定的。当重力线在支撑区之外时，人是不稳定的，可能会跌倒。根据这一定义，对跌倒的检测需要一个与人体相关的移动坐标系统来表示和表征人体倾斜角与高度随时间的变化。

参见图1，将第i个检测周期内，一个人的身体坐标系X_[b]iY_[b]iZ_[b]i用X_iY_iZ_i表示，其中身体坐标系X_[b]iY_[b]iZ_[b]i是相对于身体的方位来定义的。当身体的方位改变时，坐标轴不改变。当人保持直立(例如站立和行走)时，X_[b]i轴指向左侧，Y_[b]i轴指向头部，Z_[b]i轴指向身体前部外侧。三个坐标轴同时任取两个，形成三个解析平面，分别是纵分面(左右)、横轴面(头尾)和冠状面(前后)。

当一个人在检测周期i和j分别站立和跌倒时(参考图1)，其身体会倾斜并转换到一个新的坐标系，图1中所示的X_jY_jZ_j，即X_[b]jY_[b]jZ_[b]j，通过旋转坐标轴X_[b]iY_[b]iZ_[b]i得到。Y_[b]j轴与X_[b]i轴、Y_[b]i轴和Z_[b]i轴之间的倾斜角表示身体的相对运动方向为左/右、上/下和前/后倾斜。倾斜角估计可以用于区分不同类型的跌倒，如滑倒和绊倒。另一个重要的观察是，相对于地板的高度(设备高度)从h_i变化到h_j，即高度变化值为h_j/i。测量高度可以用于识别不同类型的状态，比如躺在床上或地板上。因此，可以基于人体携带的智能终端实现对人体倾斜角与高度的检测来实现人体跌倒检测处理，进一步提升跌倒检测的检测性能。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能实现精确以及精细化跌倒类型的人体跌到检测方法。