[发明专利]一种基于DTW步态差异的多节点跌倒预警方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于DTW步态差异的多节点跌倒预警方法及系统，方法包括：获取多个采集点的加速度数据；所述采集点包括腰部及脚踝；所述脚踝包括左脚踝和右脚踝；根据所述加速度数据确定采集点的合加速度；根据所述腰部的合加速度利用DTW算法确定稳定系数；根据所述脚踝的合加速度利用DTW算法确定平衡系数；根据所述稳定系数和所述平衡系数利用KNN算法确定是否发出跌倒预警。本发明能够实现在行走不稳时进行准确预警从而避免发生跌倒。

技术领域

本发明涉及跌倒检测领域，特别是涉及一种基于DTW步态差异的多节点跌倒预警方法及系统。

背景技术

目前各国都面临人口老龄化严重的问题，随着年龄的增加老人的身体机能急剧下降，随时会有跌倒的危险。老人一旦发生跌倒，无论是在生理上还是心理上，都将承受巨大的伤害，跌倒已经成为危害老人健康的大问题。据统计，跌倒引发的死亡已经成为我国65岁以上的老人的首位伤害死因。所以预防和控制老人跌倒已经成为迫切问题。目前针对老人跌倒检测方案可根据数据采集方式不同分为基于外部环境信息的跌倒检测，基于视频的跌倒检测和基于可穿戴式的跌倒检测。前两种方案因为布设传感器的价格较高且使用范围受限因此不便于推广，而基于可穿戴式的数据采集方式不仅价格较低且穿戴的方式对其使用范围的限制较小，所以采用此种进行数据的采集。而可穿戴式也有多点和单点穿戴之分，目前常见的可穿戴设备多为单点穿戴，此种方式导致了其不能完整的采集老人的跌倒数据，所以只能在跌倒之后对人体进行检测，并没有跌倒前预警的功能。目前少量已经公开的可穿戴式跌倒预警器，其所使用的判别方法主要还是较为简单的阈值法，且仅采集腰部一点的数据，所以导致其预警的准确率不高。

还有在老人的腰部位置穿戴带有气囊的数据采集设备，实时采集多个采样点的被监测对象的三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴地磁场信息；根据三轴加速度信息计算被监测对象在各采样点的合加速度；根据各采样点的所述三轴加速度信息、三轴角速度信息和三轴地磁场信息生成欧拉角差值序列；根据各采样点的合加速度及预设的合加速度阈值判断被监测对象的运动状态是否为疑似跌倒状态；如果是，根据由所有采样点的合加速度得到的合加速度均值及预设的合加速度均值阈值，结合所述欧拉角差值序列及预设的欧拉角差值阈值判断被监测对象是否有跌倒倾向；在被监测对象有跌倒倾向时生成报警信息，以在被监测对象跌倒前进行报警。

现在技术中存在以下缺陷：

1.单点的数据采集，因为人体重心在腰部，所以常见的跌倒检测都是采集人体腰部的运动数据，但腰部的单点数据并不能完整的描述人体的跌倒动作，且无法完整采集人体的步态信息。

2.目前常见的老人跌倒监护产品多为老人跌倒后检测，此功能并不能阻止或预防跌倒的发生，人体依旧会承受跌倒所带来的伤害。

3.目前少量已公开的可穿戴式跌倒预警器，检测算法较为简单主要是依靠阈值法做判断，且所用的都是单点穿戴的方式，所采集的数据量较小且算法过于简单，导致其预警的准确率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DTW步态差异的多节点跌倒预警方法及系统，以实现在行走不稳时进行准确预警从而避免发生跌倒。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于DTW步态差异的多节点跌倒预警方法，包括：

获取多个采集点的加速度数据；所述采集点包括腰部及脚踝；所述脚踝包括左脚踝和右脚踝；

根据所述加速度数据确定采集点的合加速度；

根据所述腰部的合加速度利用DTW算法确定稳定系数；

根据所述脚踝的合加速度利用DTW算法确定平衡系数；

根据所述稳定系数和所述平衡系数利用KNN算法确定是否发出跌倒预警。

可选的，所述根据所述加速度数据确定采集点的合加速度，具体包括：