一種智能穿戴設(shè)備及人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及人體規(guī)律性動作的量測領(lǐng)域，尤其是涉及一種智能穿戴設(shè)備及人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法，該智能穿戴設(shè)備包括：初始化處理單元，用以進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理；進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理；以及，將監(jiān)測模式參數(shù)置為第一監(jiān)測模式；模式處理單元，用以根據(jù)當(dāng)前的監(jiān)測模式參數(shù)而分別調(diào)用第一監(jiān)測模式處理子單元、第二監(jiān)測模式處理子單元或者第三監(jiān)測模式處理子單元；滑動處理單元。本發(fā)明可以有效地簡化算法以降低運(yùn)算資源要求以及功耗要求。
【專利說明】一種智能穿戴設(shè)備及人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量測人體規(guī)律性動作的設(shè)備和方法，尤其涉及到一種借助穿戴于人體的傳感器進(jìn)行規(guī)律性動作的監(jiān)測與識別的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今社會，生活節(jié)奏的加快以及工作壓力的加大使得越來越多的人處于亞健康狀態(tài)。這樣人們也就越來越關(guān)注自己的健康狀況，采取各種措施來提高自己的健康狀況，比如開始調(diào)整自己的作息節(jié)奏、合理膳食、適度地做各種運(yùn)動。在各種改善健康狀況的措施中，運(yùn)動是一個非常重要的措施。適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動能夠增強(qiáng)人體的新陳代謝水平，塑造完美體態(tài)，幫助人們排除不良情緒。隨著科技的發(fā)展，社會上出現(xiàn)了一系列的監(jiān)測運(yùn)動的電子產(chǎn)品。例如:中國專利CN200710097593.8公開了一種量測運(yùn)動量的腕表型加速度感測模塊，包括一微處理器、一加速度傳感器、一定時器、一手?jǐn)[動加速度對應(yīng)步長的數(shù)據(jù)庫和一顯不器。加速度傳感器用以感測運(yùn)動者移行的手部擺動次數(shù)和手部擺動加速度，定時器用以計算運(yùn)動者的移行時間。微處理器會將所接收的手部擺動加速度與手?jǐn)[動加速度對應(yīng)步長的數(shù)據(jù)庫所儲存的手?jǐn)[動加速度對應(yīng)步長的曲線圖表相比對，而取得所對應(yīng)的步長，再將步長、運(yùn)動者的手部擺動次數(shù)和運(yùn)動者的移行時間經(jīng)由公式計算而取得移行距離和速度。這些產(chǎn)品一般能比較準(zhǔn)確的測算出使用者在走路，跑步，游泳，登山等運(yùn)動時所經(jīng)歷的時間、距離以及所消耗的能量。但是在使用設(shè)備之前，往往需要使用者自己去設(shè)置設(shè)備的監(jiān)測內(nèi)容才能夠使得設(shè)備對使用者將要做的運(yùn)動可以進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。這樣的話，很容易出現(xiàn)使用者忘記切換設(shè)備的監(jiān)測內(nèi)容而使運(yùn)動數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。并且，容易使使用者產(chǎn)生一種頻繁的去手動設(shè)置這些設(shè)備的監(jiān)測內(nèi)容是一件很麻煩的事情的感覺，致使用戶體驗欠佳。隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了集三軸加速度、三軸陀螺儀以及三軸磁強(qiáng)計于一體的九軸傳感模塊的商業(yè)應(yīng)用，例如:在美國專利US20 1 2/0 3 2 3 5 20中公開了在智能穿戴式設(shè)備中采用機(jī)器學(xué)習(xí)與自動識別技術(shù)來捕獲、分析人體規(guī)律性動作，以進(jìn)一步向使用者報告運(yùn)動量。這些智能技術(shù)的采用，對設(shè)備的計算能力要求也日益提升，相應(yīng)地也會導(dǎo)致功耗要求的提升。
[0003]鑒于智能穿戴設(shè)備，比如:運(yùn)動腕帶，受限于較小的設(shè)備空間，存在計算能力有限以及需要電池盡可能長期供電的設(shè)計約束，在盡可能地提升用戶體驗的前提下，如何簡化算法以降低運(yùn)算資源要求以及功耗要求，一直是人們努力的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種智能穿戴設(shè)備及人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法，可以有效地簡化算法以降低運(yùn)算資源要求以及功耗要求。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:提供一種人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法，依次包括:[0006]進(jìn)行初始化處理，其包括進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理；進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理；以及，將監(jiān)測模式參數(shù)置為第一監(jiān)測模式；
[0007]進(jìn)行模式處理，其包括根據(jù)當(dāng)前的監(jiān)測模式參數(shù)而進(jìn)行第一監(jiān)測模式、第二監(jiān)測模式或者第三監(jiān)測模式的處理；
[0008]進(jìn)行數(shù)據(jù)滑動處理，其包括用新的數(shù)據(jù)隊列重新生成所述的第一數(shù)據(jù)隊列以及所述的第二數(shù)據(jù)隊列，供上述的進(jìn)行模式處理的過程使用；
[0009]其中，所述第一監(jiān)測模式的處理包括:搜索相對穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)，計算出靜止?fàn)顟B(tài)開始時刻，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第一策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第二監(jiān)測模式的處理包括:搜索相對穩(wěn)定的重復(fù)性運(yùn)動，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第二策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第三監(jiān)測模式的處理包括:通過運(yùn)動節(jié)拍的特征的相似性比較對已經(jīng)識別出的運(yùn)動的基本動作的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第三策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置。
[0010]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第二策略包括:當(dāng)發(fā)現(xiàn)重復(fù)性的運(yùn)動時推算出這種運(yùn)動狀態(tài)開始時刻并且識別出這種運(yùn)動的運(yùn)動類型，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第三監(jiān)測模式；如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第一監(jiān)測模式。
[0011]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的重復(fù)性運(yùn)動的運(yùn)動類型的識別方法包括:提取重復(fù)性運(yùn)動的基本動作特征，并將該基本動作特征與已有的知識庫中的所有知識點(diǎn)，一一進(jìn)行相似度比較，根 據(jù)比較結(jié)果判斷上述基本動作特征所述的運(yùn)動類型；其中相似度比較獲得若干評分序列，取評分序列中最小的評分?jǐn)?shù)的運(yùn)動類型是所述基本動作特征。
[0012]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的重復(fù)性運(yùn)動的基本動作特征的提取方法包括:將所述的三維加速度分量與三維陀螺儀分量構(gòu)成與運(yùn)動節(jié)拍同步的六維數(shù)據(jù)序列片段，并計算出各維的期望與方差；將六維數(shù)據(jù)序列片段重新構(gòu)造并得到數(shù)據(jù)浮動比例矩陣；根據(jù)設(shè)定參數(shù)對數(shù)據(jù)浮動比例矩陣進(jìn)行縱向分割與計算，得到數(shù)據(jù)浮動比例描述序列；根據(jù)六維數(shù)據(jù)序列片段各維的期望與方差以及數(shù)據(jù)浮動比例描述序列，得到相應(yīng)運(yùn)動節(jié)拍所標(biāo)示的基本動作特征。
[0013]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述設(shè)定參數(shù)包括分割段數(shù)和分割尺度，該分割段數(shù)用于設(shè)置所述數(shù)據(jù)浮動比例矩陣縱向分割的段數(shù)，該分割尺度用于設(shè)置數(shù)據(jù)浮動比例矩陣各維分隔段的數(shù)據(jù)長度。
[0014]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述分割段數(shù)為3~10段。
[0015]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述知識點(diǎn)的生成方法包括:獲得若干基本動作特征，并計算每個基本動作特征對應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)所構(gòu)成數(shù)列的期望與方差；根據(jù)生成的期望與方差構(gòu)成某一運(yùn)動的基本動作的知識點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第三策略包括:如果與已知運(yùn)動基本動作不同的動作連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)達(dá)到一定數(shù)目，就認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束了已知類型的運(yùn)動，根據(jù)已知類型運(yùn)動的基本動作的個數(shù)計算出已知運(yùn)動狀態(tài)結(jié)束時刻，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第二監(jiān)測模式；如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第一監(jiān)測模式。
[0017]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第三監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)已知類型運(yùn)動的基本動作的個數(shù)，計算出所消耗的能量。
[0018]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第一策略包括:如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值，就累計靜止?fàn)顟B(tài)持續(xù)時間，如果發(fā)現(xiàn)活動幅度超過靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，就計算出靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)束時刻，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第二監(jiān)測模式。
[0019]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第一監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)束時刻與靜止?fàn)顟B(tài)開始時刻，計算出這段時間所消耗的能量。
[0020]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第一監(jiān)測模式的處理包括:在所述的第一數(shù)據(jù)隊列中查找出所有靜止段的開始位置與結(jié)束位置以及所有運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置，返回最長的靜止段的開始位置與結(jié)束位置，同時返回最長的運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置。
[0021]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的相對穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)主要包括:被測對象坐著時的無規(guī)則運(yùn)動、躺著時的無規(guī)則運(yùn)動、以及一些其他的輕微抖動。
[0022]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理指:針對每一個三維陀螺儀分量構(gòu)成三維向量，將它本身的長度以及在緩沖數(shù)據(jù)隊列中排在它前面所有歷史向量所對應(yīng)的長度加在一起再求平均值，計算結(jié)果作為第一數(shù)據(jù)隊列中相應(yīng)位置上的值。
[0023]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理指:針對每一個三維加速度分量構(gòu)成三維向量，將三維加速度分量進(jìn)行求和的處理，計算結(jié)果作為第二數(shù)據(jù)隊列中相應(yīng)位置上的值。
[0024]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述第二監(jiān)測模式的處理和所述第三監(jiān)測模式的處理均包括:
[0025]在第一數(shù)據(jù)隊列進(jìn)行運(yùn)動段與靜止段查找，其具體包括:在所述的第一數(shù)據(jù)隊列中查找出所有靜止段的開始位置與結(jié)束位置以及所有運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置，返回最長的靜止段的開始位置與結(jié)束位置，同時返回最長的運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置；以及，
[0026] 根據(jù)運(yùn)動段的開始位置與運(yùn)動段的結(jié)束位置，查找所述的第二數(shù)據(jù)隊列中的特定運(yùn)動段中的節(jié)拍鏈的信息。
[0027]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的節(jié)拍鏈的信息包括節(jié)拍波形的特征信息、節(jié)拍的個數(shù)、每個節(jié)拍的開始位置與結(jié)束位置、第一個節(jié)拍的開始位置以及最后一個節(jié)拍的結(jié)束位置。
[0028]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的第三監(jiān)測模式包括至少一子類型，每個子類型對應(yīng)于一種已經(jīng)識別出的運(yùn)動的基本動作；所述第三監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)所述的節(jié)拍鏈信息的第一個節(jié)拍的開始位置和結(jié)束位置從傳感器數(shù)據(jù)緩存隊列截取出與節(jié)拍同步的三維加速度計信號片段和三維陀螺儀信號片段，再從這個六維數(shù)據(jù)序列片段提取相應(yīng)的波形特征作為這種運(yùn)動基本動作的特征，并進(jìn)而根據(jù)這種運(yùn)動基本動作的特征確定第三監(jiān)測模式的子類型。
[0029]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的在第一數(shù)據(jù)隊列進(jìn)行運(yùn)動段與靜止段查找的過程具體包括:
[0030]首先，設(shè)置運(yùn)動段編號為0，靜止段編號為O ;
[0031]然后，按照從前到后的順序?qū)⒌谝粩?shù)據(jù)隊列的數(shù)據(jù)依次與人體運(yùn)動與靜止的臨界值進(jìn)行比較:
[0032]對于第一數(shù)據(jù)隊列的第I個元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)第I個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，將運(yùn)動段編號自加1，并且將編號I存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置，緊接著查找第2個元素的值，如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么退出；如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么會將編號I存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，同時計算并存儲該運(yùn)動段的長度，同時將靜止段編號自加I，將編號2存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置；當(dāng)發(fā)現(xiàn)第I個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，會將靜止段編號自加1，并且將編號I存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置，緊接著查找第2個元素的值，如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，退出；如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么會將編號I存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，同時計算并存儲該靜止段的長度，同時將運(yùn)動段編號自加1，將編號2存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置；
[0033]對于第一數(shù)據(jù)隊列的第η個元素，該第η個元素為第I個元素與最后元素之間的元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)第η個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值并且第η+1個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，將編號η存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，計算并存儲該運(yùn)動段的長度，將靜止段編號自加1，同時將編號η+1存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置；當(dāng)發(fā)現(xiàn)第η個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值并且第η+1個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將編號η存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，計算并存儲該靜止段的長度，將運(yùn)動段編號自加1，同時將編號η+1存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置；
[0034]對于第一數(shù)據(jù)隊列的最后一個元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)最后一個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將最后一個元素的編號存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，計算并存儲該運(yùn)動段的長度；當(dāng)發(fā)現(xiàn)最后一個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將最后一個元素的編號存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，計算并存儲該靜止段的長度。
[0035]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的查找所述的第二數(shù)據(jù)隊列中的特定運(yùn)動段中的節(jié)拍鏈的信息 的處理采用了二級聚類分析方法，所述的二級聚類分析方法的第一級聚類采用了基于差值比較進(jìn)行分類的C-means算法，所述的二級聚類分析方法的第二級聚類采用了基于相似性比較進(jìn)行分類的C-means算法。
[0036]本發(fā)明的更進(jìn)一步優(yōu)選方案是:所述的第一級聚類的過程具體包括:
[0037]提供人體重復(fù)性運(yùn)動的一個節(jié)拍[0038]計算該節(jié)拍的期望與方差:
【權(quán)利要求】
1.一種人體運(yùn)動的監(jiān)測與識別方法，其特征在于，依次包括: 進(jìn)行初始化處理，其包括進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理；進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理；以及，將監(jiān)測模式參數(shù)置為第一監(jiān)測模式； 進(jìn)行模式處理，其包括根據(jù)當(dāng)前的監(jiān)測模式參數(shù)而進(jìn)行第一監(jiān)測模式、第二監(jiān)測模式或者第三監(jiān)測模式的處理； 進(jìn)行數(shù)據(jù)滑動處理，其包括用新的數(shù)據(jù)隊列重新生成所述的第一數(shù)據(jù)隊列以及所述的第二數(shù)據(jù)隊列，供上述的進(jìn)行模式處理的過程使用； 其中，所述第一監(jiān)測模式的處理包括:搜索相對穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)，計算出靜止?fàn)顟B(tài)開始時刻，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第一策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第二監(jiān)測模式的處理包括:搜索相對穩(wěn)定的重復(fù)性運(yùn)動，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第二策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第三監(jiān)測模式的處理包括:通過運(yùn)動節(jié)拍的特征的相似性比較對已經(jīng)識別出的運(yùn)動的基本動作的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第三策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第二策略包括:當(dāng)發(fā)現(xiàn)重復(fù)性運(yùn)動時推算出這種運(yùn)動狀態(tài)開始時刻并且識別出這種運(yùn)動的運(yùn)動類型，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第三監(jiān)測模式；如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，重置所述監(jiān)測 模式參數(shù)為第一監(jiān)測模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的重復(fù)性運(yùn)動的運(yùn)動類型的識別方法包括:提取重復(fù)性運(yùn)動的基本動作特征，并將該基本動作特征與已有的知識庫中的所有知識點(diǎn)，一一進(jìn)行相似度比較，根據(jù)比較結(jié)果判斷上述基本動作特征所述的運(yùn)動類型；其中相似度比較獲得若干評分序列，取評分序列中最小的評分?jǐn)?shù)的運(yùn)動類型是所述基本動作特征。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的重復(fù)性運(yùn)動的基本動作特征的提取方法包括:將所述的三維加速度分量與三維陀螺儀分量構(gòu)成與運(yùn)動節(jié)拍同步的六維數(shù)據(jù)序列片段，并計算出各維的期望與方差；將六維數(shù)據(jù)序列片段重新構(gòu)造并得到數(shù)據(jù)浮動比例矩陣；根據(jù)設(shè)定參數(shù)對數(shù)據(jù)浮動比例矩陣進(jìn)行縱向分割與計算，得到數(shù)據(jù)浮動比例描述序列；根據(jù)六維數(shù)據(jù)序列片段各維的期望與方差以及數(shù)據(jù)浮動比例描述序列，得到相應(yīng)運(yùn)動節(jié)拍所標(biāo)示的基本動作特征。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述設(shè)定參數(shù)包括分割段數(shù)和分割尺度，該分割段數(shù)用于設(shè)置所述數(shù)據(jù)浮動比例矩陣縱向分割的段數(shù)，該分割尺度用于設(shè)置數(shù)據(jù)浮動比例矩陣各維分隔段的數(shù)據(jù)長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述分割段數(shù)為3~10段。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述知識點(diǎn)的生成方法包括:獲得若干基本動作特征，并計算每個基本動作特征對應(yīng)位置上的數(shù)據(jù)所構(gòu)成數(shù)列的期望與方差；根據(jù)生成的期望與方差構(gòu)成某一運(yùn)動的基本動作的知識點(diǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第三策略包括:如果與已知運(yùn)動基本動作不同的動作連續(xù)出現(xiàn)的次數(shù)達(dá)到一定數(shù)目，就認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束了已知類型的運(yùn)動，根據(jù)已知類型運(yùn)動的基本動作的個數(shù)計算出已知運(yùn)動狀態(tài)結(jié)束時刻，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第二監(jiān)測模式；如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第一監(jiān)測模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第三監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)已知類型運(yùn)動的基本動作的個數(shù)，計算出所消耗的能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第一策略包括:如果發(fā)現(xiàn)活動幅度低于靜止與運(yùn)動的臨界值，就累計靜止?fàn)顟B(tài)持續(xù)時間，如果發(fā)現(xiàn)活動幅度超過靜止與運(yùn)動的臨界值的次數(shù)達(dá)到一定程度時，就計算出靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)束時刻，重置所述監(jiān)測模式參數(shù)為第二監(jiān)測模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第一監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)靜止?fàn)顟B(tài)結(jié)束時刻與靜止?fàn)顟B(tài)開始時刻，計算出這段時間所消耗的能量。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第一監(jiān)測模式的處理包括:在所述的第一數(shù)據(jù)隊列中查找出所有靜止段的開始位置與結(jié)束位置以及所有運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置，返回最長的靜止段的開始位置與結(jié)束位置，同時返回最長的運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的相對穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)主要包括:被測對象坐著時的無規(guī)則運(yùn)動、躺著時的無規(guī)則運(yùn)動、以及一些其他的輕微抖動。
14.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理指:針對每一個三維陀螺儀分量構(gòu)成三維向量，將它本身的長度以及在緩沖數(shù)據(jù)隊列中排在它前面所有歷史向量所對應(yīng)的長度加在一起再求平均值，計算結(jié)果作為第一數(shù)據(jù)隊列中相應(yīng)位置上的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理指:針對每一個三維加速度分量構(gòu)成三維向量，將三維加速度分量進(jìn)行求和的處理，計算結(jié)果作為第二數(shù)據(jù)隊列中相應(yīng)位置上的值。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15任一項所述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述第二監(jiān)測模式的處理和所述第三監(jiān)測模式的處理均包括: 在第一數(shù)據(jù)隊列進(jìn)行運(yùn)動段與靜止段查找，其具體包括:在所述的第一數(shù)據(jù)隊列中查找出所有靜止段的開始位置與結(jié)束位置以及所有運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置，返回最長的靜止段的開始位置與結(jié)束位置，同時返回最長的運(yùn)動段的開始位置與結(jié)束位置；以及， 根據(jù)運(yùn)動段的開始位置與運(yùn)動段的結(jié)束位置，查找所述的第二數(shù)據(jù)隊列中的特定運(yùn)動段中的節(jié)拍鏈的信息。
17.根據(jù)權(quán)利要求16述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的節(jié)拍鏈的信息包括節(jié)拍波形的特征信息、節(jié)拍的個數(shù)、每個節(jié)拍的開始位置與結(jié)束位置、第一個節(jié)拍的開始位置以及最后一個節(jié)拍的結(jié)束位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17述的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的第三監(jiān)測模式包括至少一子類型，每個子類型對應(yīng)于一種已經(jīng)識別出的運(yùn)動的基本動作；所述第三監(jiān)測模式的處理還包括:根據(jù)所述的節(jié)拍鏈信息的第一個節(jié)拍的開始位置和結(jié)束位置從傳感器數(shù)據(jù)緩存隊列截取出與節(jié)拍同步的三維加速度計信號片段和三維陀螺儀信號片段，再從這個六維數(shù)據(jù)序列片段提取相應(yīng)的波形特征作為這種運(yùn)動基本動作的特征，并進(jìn)而根據(jù)這種運(yùn)動基本動作的特征確定第三監(jiān)測模式的子類型。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的在第一數(shù)據(jù)隊列進(jìn)行運(yùn)動段與靜止段查找的過程具體包括: 首先，設(shè)置運(yùn)動段編號為O，靜止段編號為O ; 然后，按照從前到后的順序?qū)⒌谝粩?shù)據(jù)隊列的數(shù)據(jù)依次與人體運(yùn)動與靜止的臨界值進(jìn)行比較: 對于第一數(shù)據(jù)隊列的第I個元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)第I個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，將運(yùn)動段編號自加1，并且將編號I存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置，緊接著查找第2個元素的值，如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么退出；如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么會將編號I存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，同時計算并存儲該運(yùn)動段的長度，同時將靜止段編號自加1，將編號2存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置；當(dāng)發(fā)現(xiàn)第I個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，會將靜止段編號自加1，并且將編號I存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置，緊接著查找第2個元素的值，如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，退出；如果發(fā)現(xiàn)第2個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值，那么會將編號I存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，同時計算并存儲該靜止段的長度，同時將運(yùn)動段編號自加1，將編號2存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置； 對于第一數(shù)據(jù)隊列的第η個元素，該第η個元素為第I個元素與最后元素之間的元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)第η個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值并且第η+1個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，將編號η存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，計算并存儲該運(yùn)動段的長度，將靜止段編號自加1，同時將編號η+1存儲為靜止段編號所指的靜止段的開始位置；當(dāng)發(fā)現(xiàn)第η個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值并且第η+1個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將編號η存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，計算并存儲該靜止段的長度，將運(yùn)動段編號自加1，同時將編號η+1存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的開始位置； 對于第一數(shù)據(jù)隊列的最后一個元素，當(dāng)發(fā)現(xiàn)最后一個元素的值大于等于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將最后一個元素的編號存儲為運(yùn)動段編號所指的運(yùn)動段的結(jié)束位置，計算并存儲該運(yùn)動段的長度；當(dāng)發(fā)現(xiàn)最后一個元素的值小于人體運(yùn)動與靜止的臨界值時，則將最后一個元素的編號存儲為靜止段編號所指的靜止段的結(jié)束位置，計算并存儲該靜止段的長度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的查找所述的第二數(shù)據(jù)隊列中的特定運(yùn)動段中的節(jié)拍鏈的信息的處理采用了二級聚類分析方法，所述的二級聚類分析方法的第一級聚類采用了基于差值比較進(jìn)行分類的C-means算法，所述的二級聚類分析方法的第二級聚類采用了基于相似性比較進(jìn)行分類的C-means算法。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的人體運(yùn)動的模式識別方法，其特征在于:所述的第一級聚類的過程具體包括: 提供人體重復(fù)性運(yùn)動的一個節(jié)拍{aj 計算該節(jié)拍的期望與方差
22.根據(jù)權(quán)利要求20的監(jiān)測與識別方法，其特征在于:所述的第二級聚類的過程具體包括: 節(jié)拍A為
23.一種智能穿戴設(shè)備，其特征在于，包括一模塊，用以完成人體運(yùn)動的模式識別，所述模塊包括: 初始化處理單元，用以進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維陀螺儀分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體活動幅度的一第一數(shù)據(jù)隊列的處理；進(jìn)行將采集到的數(shù)據(jù)隊列中的三維加速度分量轉(zhuǎn)換成一個一維的用以衡量人體周期性運(yùn)動的變化節(jié)拍的一第二數(shù)據(jù)隊列的處理；以及，將監(jiān)測模式參數(shù)置為第一監(jiān)測模式； 模式處理單元，用以根據(jù)當(dāng)前的監(jiān)測模式參數(shù)而分別調(diào)用第一監(jiān)測模式處理子單元、第二監(jiān)測模式處理子單元或者第三監(jiān)測模式處理子單元； 滑動處理單元，用以用新的數(shù)據(jù)隊列重新生成所述的第一數(shù)據(jù)隊列以及所述的第二數(shù)據(jù)隊列，供上述的模式處理單元進(jìn)行處理； 其中，所述第一監(jiān)測模式處理子單元用以搜索相對穩(wěn)定的靜止?fàn)顟B(tài)，計算出靜止?fàn)顟B(tài)開始時刻，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第一策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第二監(jiān)測模式處理子單元用以搜索相對穩(wěn)定的重復(fù)性運(yùn)動，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第二策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的重置；所述第三監(jiān)測模式處理子單元用以通過運(yùn)動節(jié)拍的特征的相似性比較對已經(jīng)識別出的運(yùn)動的基本動作的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，監(jiān)測活動幅度，依據(jù)第三策略進(jìn)行所述監(jiān)測模式參數(shù)的 重置。
【文檔編號】A61B5/11GK103908259SQ201410134364
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】夏波, 王志偉, 謝隴 申請人:深圳市德凱瑞科技有限公司