[发明专利]一种基于加速度计的人体前进后退的识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对象动作行为识别的方法，特别是涉及室内导航定位中一种人体前进后退动作的识别方法。

背景技术

随着社会和经济的飞速发展，人们对定位与导航的需求日益增加，利用安装在人体腰部的无线传感器采集的信息进行行为识别，是室内定位的一个重要的研究方向。这些行为包括行走、上下楼梯、跑步等，其中行走可以分为向前行走（前进）、向后行走（后退）、侧向行走。

后退动作一般是较为低速的运动，特别是在消防现场这样的场景，几乎不可能有高速的后退情况出现。前进和后退动作如图1所示，图中箭头的方向表示行走的方向，左图为前进，右图为后退。在行人导航室内定位中，前进和后退两个不同动作通过固连于人体腰部的传感器得到的航向是一致的，而两个动作的实际运动方向是完全相反的。所以，行人的前进和后退动作的识别是非常重要的。换言之，前进和后退的识别关系到室内定位的准确性问题。现有技术中对后退动作的识别算法是提取信号的几何特征（周期，信号的波峰、波谷），信号的能量特征等，在提取特征之前要对信号数据进行预处理，不仅计算量大、算法复杂，且识别率并不理想。

室内定位的用途十分的广泛。例如，室内定位的需求在消防领域内日益凸显，在当今重特大恶性灾害、火灾事故和化学泄漏事故日益增多的形势下，面对各种类型的严峻灾害，如何在有效提升灾害救援进度和效率的同时，又能最大限度地保障第一线消防员个人安危，正成为一个亟待解决的现实问题。随着技术的进步，尤其是定位导航技术的进步，将为这个问题的解决提供更加科学的解决方案。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术计算量大、识别率不理想的不足，提供一种基于加速度计的人体前进后退的识别方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于加速度计的人体前进后退的识别方法，包括以下步骤：

（1）对于加速度计采集到的人体运动的垂直方向加速度a_z和前进方向加速度a_y，进行FIR低通滤波，去除高频噪声；

（2）检测垂直方向加速度的峰值，并保存峰值所处的采样点位置；

（3）以垂直方向加速度峰值所在采样点位置，判断同一时刻同样位置的前进方向加速度的采样点是处于上升的趋势还是下降趋势，如果处于上升趋势，则判定人体为后退动作，否则表明人体为前进动作。

本发明步骤（3）的具体算法为：

（1）如果，a_y(k+1)＞a_y(k)＞a_y(k-1)，则判定人体该动作为后退；

（2）如果，a_y(k+1)＜a_y(k)＜a_y(k-1)，则判定人体该动作为前进；

其中，a_y(k)表示与垂直方向加速度的波峰的采样点对应的前进方向加速度波形上的点，a_y(k-1)表示点a_y(k)的前一点，a_y(k+1)表示点a_y(k)的后一点。

本发明步骤（2）中去除小于阈值10～12.5m/s²的垂直方向加速度的峰值。

本发明步骤（2）中如果两个垂直方向加速度峰值的之间的时间差小于时间阈值0.1～0.3s，则将后一个峰值去除。

后退行为识别原理：考虑人体的不同动作，加速度信号会有不同的特征，这些特征包括几何特征（周期，信号的波峰、波谷），信号的能量特征等。本发明通过识别两轴加速度的几何特征，来区分前进和后退。

有益效果：本发明后退行为识别方法简单、有效，通过对垂直和前向两个轴的加速度进行简单处理，即可判断出后退行为，可以达到以下有益效果：

（1）计算量小。利用垂直方向和前进方向的加速度进行后退行为识别，不需要计算加速度信号的均值、方差等特征值，降低了计算量

（2）完全识别。实际测试的数据显示，该后退识别的方法的识别率达到100%，能够完全识别前进和后退，且该方法适用于不同人。

（3）实时性好。以计步为基础，垂直加速度每检测到一个峰值，即为行走一步，每行走一步即可判断出是前进还是后退。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为人体前后和后退的姿势体态图。

图2加速度计的三轴方向示意图。