近年來(lái),新興的指紋、人臉等生物識(shí)別技術(shù)容易被掩蓋和模仿,并且需要接觸識(shí)別,增加了識(shí)別難度。步態(tài)特征不僅依賴于先天因素,還與后天的生活環(huán)境密切相關(guān),難以改變或偽裝。盡管在大霧、沙塵暴等復(fù)雜環(huán)境中,通過(guò)提取人體運(yùn)動(dòng)輪廓,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、非接觸的識(shí)別。步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)在身份識(shí)別,體育鍛煉和醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。特別地,步態(tài)分析可為診斷多種潛在疾病提供有用線索,實(shí)現(xiàn)早期診斷并指導(dǎo)患者康復(fù)治療(如:偏癱和帕金森氏病)。因此,迫切需要開(kāi)發(fā)可移植的人機(jī)相交互系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)和識(shí)別這些癥狀。
目前,有兩種主要的步態(tài)識(shí)別方法:基于穿戴式傳感器的步態(tài)識(shí)別和基于機(jī)器視覺(jué)的步態(tài)識(shí)別。基于機(jī)器視覺(jué)的步態(tài)識(shí)別方法對(duì)數(shù)據(jù)收集的環(huán)境有更高的要求,還需要進(jìn)行繁瑣的操作,如:圖像收集,處理和保存。然而,使用穿戴式傳感器進(jìn)行步態(tài)監(jiān)測(cè)和識(shí)別是一種簡(jiǎn)單有效的方法,不受外部環(huán)境因素的限制。再結(jié)合不同的深度學(xué)習(xí)算法,提取生理參數(shù)的特征來(lái)進(jìn)行步態(tài)識(shí)別和預(yù)測(cè)。

圖2. 基于GO-PAM的摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)的示意圖與輸出的電學(xué)性能
近年來(lái),機(jī)器學(xué)習(xí)作為人工智能(AI)研究領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)分析和模式識(shí)別。將AI引入穿戴式傳感器可以提高模式識(shí)別的準(zhǔn)確性,并開(kāi)發(fā)具有高精度和實(shí)時(shí)處理的智能可穿戴電子系統(tǒng)。本文設(shè)計(jì)了一款智能鞋墊,采集4個(gè)應(yīng)變傳感器產(chǎn)生的模擬電壓信號(hào),并將其經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后,由單片機(jī)傳輸?shù)?/span>PC機(jī)上(圖4)。再對(duì)采集到的原始信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT)濾波和去噪,保留原始信號(hào)的有用特征。最后,構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型、決策樹(shù)模型和隨機(jī)森林模型對(duì)步態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確識(shí)別和分析,用于人體日常行為步態(tài)識(shí)別和人體病理步態(tài)識(shí)別。
圖4. 步態(tài)識(shí)別模型對(duì)人體步態(tài)識(shí)別的過(guò)程,實(shí)時(shí)采集監(jiān)測(cè)五種不同人體日常行為步態(tài)的電壓信號(hào),三個(gè)模型的原理示意圖和步態(tài)識(shí)別混淆矩陣以及三種算法對(duì)人體日常行為步態(tài)識(shí)別的準(zhǔn)確性。

原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285522010564
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