[发明专利]一种基于三轴加速度的人体摔倒检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种人体摔倒检测技术，尤其是涉及一种基于三轴加速度的人体摔倒检测方法。

背景技术

摔倒是日常生活中对人造成意外伤害的主要原因之一。当摔倒者是老年人时，情况往往会更为严重。据民政部门对老年人养老意愿的调查，九成以上的老年人仍然希望在家养老，而传统的儿女照料老年人的模式现在已经难以应对不断增长的养老需求，这就造成了大量独居老人，由于没有亲人的照料，独居老人在遇到意外摔倒时，往往得不到及时有效的救助。

日常生活中，导致摔倒的原因主要有两种：一是行动中意外跌倒或滑倒；二是心脑血管等疾病引起的摔倒。对于意外摔伤，如果没有及时地治疗，则往往会导致伤情加重。对于心肌梗死、脑梗塞突然发作摔倒时，如果几个小时内不能得到及时有效的治疗，则患者甚至会付出生命的代价，而此类心脑血管疾病造成的休克、昏迷等状况通常也会让患者失去主动求救的能力。

目前，人体摔倒判定的技术主要有三类：基于视频和声音的摔倒检测技术、基于压力的摔倒检测技术及基于穿戴式传感器的摔倒检测技术。其中，基于视频和声音的摔倒检测技术是利用摄像头以及其它声音采集工具对一定区域进行监控，再通过图像处理中人体识别和姿势识别来检测监控图像中的人体摔倒事件；基于压力的摔倒检测技术是利用铺设于地板上的压力传感器，通过物体对地面的压力变化来确定撞击等事件，从而检测摔倒。这两种摔倒检测技术都只能检测一定区域内的摔倒事件，无法对特定的对象进行持续的监控。而基于穿戴式传感器的摔倒检测技术是通过佩戴在人体上的传感器采集人体活动数据，从而检测目标的摔倒事件。

在基于穿戴式传感器的摔倒检测技术中，目前应用较多的摔倒检测方法主要有判断阈值的方法和利用模式识别的方法，前者简单有效，但识别正确率很难达到实际应用的标准；后者在正确率上比较不错，但检测过程过于复杂，不适用于单片机的运行，并且在正确率方面也尚有提升空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种实现简单，且计算复杂度低、检测精度高的基于三轴加速度的人体摔倒检测方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种基于三轴加速度的人体摔倒检测方法，其特征在于包括以下步骤：

①采用佩戴于人体上的三轴加速度传感器，按设定的采集频率实时采集人体的三轴加速度数据，将采集到的人体的X轴加速度值、Y轴加速度值和Z轴加速度值对应记为A_x、A_y和A_z，然后根据A_x、A_y和A_z，计算人体的加速度值，记为A，A=Ax2+Ay2+Az2;]]>

②当获得第3秒对应的所有加速度值时，将第3秒对应的所有加速度值作为当前加速度值序列；

③将当前加速度值序列的前2秒对应的所有加速度值和当前加速度值序列中的所有加速度值按采集时间顺序构成的集合定义为当前加速度值集合，然后根据当前加速度值集合，确定用于表示疑似摔倒的加速度值序列；

④根据当前加速度值集合，获取用于表示疑似摔倒的加速度值序列的特征向量，记为X；

⑤根据X计算摔倒判定值，记为f(X)，然后判断f(X)是否大于0，如果是，则判定人体已摔倒，再执行步骤⑥，否则，判定人体未摔倒，再执行步骤⑦，其中，exp()表示以自然对数e为底的指数函数，e=2.718281828459，“||||”为欧氏距离运算符号，w、b和γ均为判定参数；

⑥判断当前加速度值序列随后的报警判定时间内的任意一个采集时间采集的加速度值是否大于重力加速度G的0.75倍且小于重力加速度G的1.5倍，如果是，则确定人体摔倒严重，需报警，然后执行步骤⑦，否则，确定人体摔倒不严重，无需报警，然后执行步骤⑦；

⑦将下一秒获得的所有加速度值作为当前加速度值序列，然后返回步骤③继续执行。