基于模式识别的人体跌倒检测仪设计与实现

摘要

现今我国正逐步走向老龄化，老年人所占比率逐渐增加，老年人的生活生命安全已成为社会的重要问题。据统计，有超过三分之一的老年人都有过跌倒经历，尤其是体现在年龄较大的老年人群。而老龄人跌倒往往具有很强的随机性，跌倒会直接造成老年人受伤，而若老年人跌倒在地但长期得不到救助，那么可能会造成更为严重的伤害，甚至死亡。数据显示，美国每年由于跌倒致死的老年人在一万人以上。如果能开发出一种人体跌倒检测仪，当老年人携带了这种检测仪，一旦发生跌倒立即启动报警。这对保障老年人生命健康，促进社会稳定和谐发展具有十分重要的意义。 本课题在分析和研究了当前国内外老年人跌倒检测系统的基础上，设计出一种人体跌倒检测仪，它采用了一种支持向量机的跌倒检测模式识别算法。首先，通过 MMA8451三轴加速度传感器来观察检测人体三维动态加速度值，并把这些采集的加速度特征值输入到检测算法中来识别跌倒行为，一经发现系统立刻启动报警；然后报警分为语音报警和远程报警，语音报警采用了取消报警和主动报警机制减小了误报和漏报，远程报警则利用无线模块的 GPS进行定位，并把跌倒者的位置信息生成短信通过GPRS网络发送给与检测仪绑定的亲属手机上实现报警。 大量实验数据表明：本系统综合正确率为96.7%，说明准确性和可靠性都较高，而且会随着算法的进一步优化和被测数据的日益增加,其有效性也会增加，该跌倒检测仪的设计达到了优良的性能。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及组织结构

第2章 跌倒检测仪总体方案设计

2.1 系统设计方案

2.2 关键技术

2.3 本章小结

第3章 跌倒检测算法研究

3.1 人体跌倒分析与跌倒模型建立

3.2 跌倒检测算法

3.3 特征向量提取

3.4 支持向量机分类器设计

3.5 本章小结

第4章 人体跌倒检测仪硬件设计

4.1 硬件总体结构设计

4.2 硬件各模块设计

4.3 本章小节

第5章 人体跌倒检测仪软件设计

5.1 跌倒检测系统的软件功能

5.2 跌倒检测仪的软件设计

5.3 本章小结

第6章 实验结果与分析

6.1 实验设计

6.2 跌倒实验数据分析

6.3 人体日常行为实验数据分析

6.4 跌倒远程报警

6.5 算法评估

6.6 本章小结

第7章 总结与展望

7.1 工作总结

7.2 未来展望

参考文献

致谢