1.一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,包括以下步驟:
步驟1、采集每個(gè)傳感器的樣本信息;
步驟2、用樣本信息訓(xùn)練字典并構(gòu)造樣本跌倒特征向量;
步驟3、用樣本跌倒特征向量訓(xùn)練分類器;
步驟4、采集每個(gè)傳感器的信息;
步驟5、調(diào)用已訓(xùn)練的字典構(gòu)造跌倒特征向量;
步驟6、跌倒預(yù)測(cè),根據(jù)跌倒特征向量,采用已訓(xùn)練的分類器預(yù)測(cè)跌倒,輸出預(yù)測(cè)結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,在步驟4中,所述傳感器包括MPU-6050三軸加速度傳感器、MPU-6050三軸陀螺儀和SON1303心率傳感器,所述MPU-6050三軸加速度傳感器、MPU-6050三軸陀螺儀和SON1303心率傳感器的采樣頻率均為60Hz。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,在步驟2中,采用K-SVD算法,所述K-SVD算法具體為:利用樣本信息通過(guò)反復(fù)執(zhí)行固定字典和更新字典優(yōu)化以下方程,訓(xùn)練得到構(gòu)造特征所需的字典,并采用OMP算法求解出樣本跌倒特征向量,
subject to||xi||0≤T0,
其中,Y代表一個(gè)n*N的樣本矩陣,D代表一個(gè)n*K的字典矩陣,n是測(cè)量數(shù)據(jù)的維度,K=21;X代表一個(gè)K*N跌倒特征矩陣;表示2范數(shù)的平方;xi代表X矩陣的第i列;||·||0表示零范數(shù);T0是預(yù)先設(shè)置的閥值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,在步驟3中,利用樣本跌倒特征向量,采用Gini標(biāo)準(zhǔn)對(duì)樹的數(shù)量為50,每棵樹的深度為7的隨機(jī)森林分類器進(jìn)行訓(xùn)練。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,在步驟5中,運(yùn)用已訓(xùn)練的字典,通過(guò)OMP算法求解以下方程,構(gòu)造出新數(shù)據(jù)的跌倒特征向量:
subject to||X″||0≤T0,
其中,Y″代表采集傳感器信息到的一個(gè)n*1的向量,n是測(cè)量數(shù)據(jù)的維度,本實(shí)施例中n=7;D′代表訓(xùn)練以后得到的一個(gè)n*K的字典矩陣,本實(shí)施例中K=21;X″代表所求向量Y″的一個(gè)K*1跌倒特征向量;表示2范數(shù)的平方;||·||0表示零范數(shù);T0是預(yù)先設(shè)置的閥值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法,其特征在于,在步驟6中,調(diào)用已訓(xùn)練的樹的數(shù)量為50,每棵樹的深度為7的隨機(jī)森林分類器,以跌倒特征向量為輸入,是否跌倒為輸出,完成跌倒識(shí)別。
7.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的老人跌倒檢測(cè)方法的檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,包括:傳感器模塊、ARM主機(jī)模塊和GPRS模塊,傳感器模塊通過(guò)I/O直接與ARM主機(jī)模塊相連,GPRS模塊通過(guò)TTL串口直接與ARM主機(jī)模塊相連,其中,
所述傳感器模塊包括若干傳感器,用于監(jiān)測(cè)用戶活動(dòng)數(shù)據(jù)以判斷是否發(fā)生跌倒;所述ARM主機(jī)模塊通過(guò)對(duì)從I/O口接收到傳感器模塊的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理,判斷用戶是否發(fā)生跌倒行為,若判斷結(jié)果為發(fā)生跌倒行為,則向GPRS模塊發(fā)出指令;所述GPRS模塊用于發(fā)送預(yù)警信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述傳感器模塊包括三個(gè)獨(dú)立的傳感器,所述三個(gè)獨(dú)立的傳感器為:MPU-6050三軸加速度傳感器、MPU-6050三軸陀螺儀和SON1303心率傳感器;所述MPU-6050三軸加速度傳感器的通信接口與所述ARM主機(jī)模塊的一號(hào)I/O口相連,采樣頻率為60Hz;所述MPU-6050三軸陀螺儀的通信接口與所述ARM主機(jī)模塊的二號(hào)I/O口相連,采樣頻率為60Hz;所述SON1303心率傳感器的通信接口與所述ARM主機(jī)模塊的三號(hào)I/O口相連,采樣頻率為60Hz。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)系統(tǒng),其特征在于,所述ARM主機(jī)模塊采用UT4412BV02開發(fā)板,所述UT4412BV02開發(fā)板的擴(kuò)展I/O接口用于接收傳所述感器模塊的檢測(cè)數(shù)據(jù),所述UT4412BV02開發(fā)板的TTL串口用于向所述GPRS模塊發(fā)送命令;所述ARM主機(jī)用于運(yùn)行判別算法。