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基于加速度传感器的人体姿态识别系统研究

作　者: 薛玉玺
导　师: 陈书旺
学　校: 河北科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 姿态识别加速度传感器安卓系统加速度模值算法监测技术
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 8次
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内容摘要

基于加速度传感器的人体姿态识别和监测技术是一种新型的人体姿态识别和监测技术，与传统的人体姿态识别和监测技术相比较，具有很多的优势，如检测方法简单，不受环境和场地的限制，可保护人们的隐私等等。因此该系统容易被人们所接受。本文采用带有加速度传感器的安卓（Android）系统手机作为硬件平台，采用时域以及其频域算法，对人体姿态进行识别和监测。该系统将硬件设备和软件处理方法相结合，构建了软、硬件结合的人体姿态识别和监测系统，在遇到紧急情况时，可以自动拨打电话或是发送短信给监护人来获取救助，研究的内容包括以下几个方面。1)硬件平台的优化设计基于加速度传感器的人体姿态识别和监测系统的硬件设备，以前使用的是基于可穿戴式传感器的姿态监测硬件设备，处理器一般采用单片机，其原理就是把该设备穿戴于人体的不同位置，从中获取相应的数据来识别人体的姿态。对该设备进行优化，采用带有加速度传感器的安卓手机作为硬件设备，解决了可穿戴式传感器设备的供电问题和固定问题，提高了数据采集的能力，方便了人们的使用。2)人体姿态数据采集及改进措施编写数据采集程序，把采集的数据直接存储到手机的内置存储或是外置存储卡上，这样便于数据采集和数据分析，从而证实了基于安卓手机硬件平台的人体姿态识别和监测系统优化装置的可行性。3)基于时域和频域方法的分析研究基于时域即加速度模值算法的人体姿态研究方法，提高了人体姿态识别的速率，但是单一的利用该方法会导致姿态的漏判和误判。为了提高人体姿态识别的正确率，进而从频域的角度入手，分析该信号的频域特性，用于区分人体的姿态（特别是跌倒姿态），从而提高了人体姿态识别的正确率。4)软件设计及实现利用Eclipse集成开发工具，实现了安卓手机自带的图形界面功能以及拨打电话、发送短信、GPS和网络定位的功能，完成了识别和监测人体姿态的系统软件。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 国外研究现状  9-10
    1.2.2 国内研究状况  10-11
    1.2.3 发展趋势  11-12
第2章课题的研究内容与设计方案  12-14
  2.1 课题的主要研究内容  12
    2.1.1 数据获取与存储  12
    2.1.2 模型建立与算法实现  12
    2.1.3 应用程序及软件实现  12
  2.2 课题的设计方案  12-13
  2.3 本课题的创新之处  13
  2.4 本章小结  13-14
第3章硬件所用的加速度传感器  14-22
  3.1 获取手机中的加速度传感器  14-16
  3.2 手机中的加速度传感器 LIS3DH  16-17
  3.3 手机加速度传感器中数据的获取与存储  17-20
  3.4 本章小结  20-22
第4章人体姿态识别的算法实现以及实验分析  22-48
  4.1 人体的姿态  23-24
  4.2 人体姿态的检测算法  24-29
    4.2.1 数据预处理  25
    4.2.2 人体姿态的时域检测算法  25-26
    4.2.3 人体姿态的频域检测算法  26-29
  4.3 固定手机方向的人体姿态时域分析  29-37
    4.3.1 人体站立姿态  30-32
    4.3.2 人体走路姿态  32-34
    4.3.3 人体跑步姿态  34-35
    4.3.4 人体跌倒姿态  35-37
  4.4 手机任意方向的人体姿态时域分析  37-43
    4.4.1 人体站立姿态  38-39
    4.4.2 人体走路姿态  39-40
    4.4.3 人体跑步姿态  40-41
    4.4.4 人体跌倒姿态  41-43
  4.5 人体姿态的频域分析  43-45
  4.6 实验结果  45-47
  4.7 本章小结  47-48
第5章人体姿态识别的软件设计  48-60
  5.1 Android 的开发环境  49-51
    5.1.1 JDK 和 Eclipse 的安装  50
    5.1.2 Android SDK 的安装  50-51
    5.1.3 ADT 插件的安装  51
    5.1.4 Android NDK  51
  5.2 说明模块  51-52
  5.3 测试模块  52-53
  5.4 设置模块  53
  5.5 姿态识别模块  53-56
    5.5.1 人体姿态识别和监测  53-54
    5.5.2 报警处理  54-55
    5.5.3 网络定位  55-56
    5.5.4 GPS 定位  56
  5.6 一键发送模块  56-57
  5.7 调试运行  57-58
  5.8 本章小结  58-60
结论  60-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间所发表的论文  66-68
致谢  68

基于加速度传感器的人体姿态识别系统研究

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