室内环境下老年人异常行为检测系统设计与研究

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目前,我国老龄化进程不断加快,空巢和独居老人比例明显上升,随着年龄的增长,老年人身体机能不断退化,非常容易发生意外伤害。不少研究表明,跌倒、碰撞等异常行为是造成老人伤害的主要原因。由于老人一天中约有90%的时间都是在室内环境中度过,因此,本文主要解决室内环境下的老年人异常行为检测问题。通过分析老年人的行为活动,发现跌倒是老年人伤害事件中发生比例最高、伤害性最大的异常行为,而步态异常也会诱发跌倒等严重风险。所以,本文将跌倒这种异常行为作为研究重点,步态参数作为发现异常行为的补充,设计了一个老年人异常行为检测系统。本文的主要研究工作包括以下几个部分:1、数据采集:本文选择阵列式柔性压力传感器作为行为数据采集子系统的感知模块,然后设计压力信号获取方案,利用多路复用器控制模拟通道实现传感器的阵列扫描,再通过分压电路和模数转换器将由于形变产生的电阻信号转换为数字信号,并使用C语言编写单片机的采集软件,最终获取行为数据,生成压力图像。2、跌倒检测:由于不同行为事件对应的传感器压力感应状态不同,本文以压力图像中包围受力感应点的矩形框为主要分析对象,根据矩形框的属性特征确定压力感应点个数、矩形框面积、覆盖率和边长比四个特征变量,建立基于SVM的异常行为检测模型,实现站立、坐着、行走和跌倒行为的分类识别。并基于362条实测数据对模型的性能进行验证,结果显示,该模型的准确率高达95.714%,能够准确实现跌倒行为的检测。3、步态获取:根据传感器的实际布置区域建立对应位置的地面传感坐标系,利用传感单元点的已知位置,推导步态参数计算规则,实现步态信息的获取。本文设计的异常行为检测系统能够减少对老人的生活干预,保证老人的生命安全,为老人的异常行为检测提供了新的研究方向,具有重要应用价值。
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