基于热释电红外无线传感网络人体定位和动作形态检测的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wac725725
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
室内人体定位与动作识别一直以来都是当代人工智能领域研究的热点之一,针对这两方面已有的研究成果非常多,但是从成本、实现复杂度和人体隐私等方面去考虑,现有的一些人体目标定位和动作识别算法存在使用的仪器昂贵、环境要求太高和容易泄露生活隐私等问题。本文针对上面的问题提出了利用人体运动时热释电红外传感器输出的模拟信号来对人体进行定位和动作识别。首先热释电红外传感器成本和功耗都低,其次它采集的信号是人体红外热辐射,既不会泄露隐私也不会干扰正常生活与工作,且它可以适应复杂多变的外部环境。因此本文利用PIR传感器输出的模拟信号,通过深度学习网络建立人体动作识别模型,通过信号的互相关特性建立人体目标定位模型,实现了在室内环境下人体目标的定位和动作识别。本文主要工作如下:(1)在分析PIR传感器输出的模拟信号的基础下,设计并搭建了一套分布式热释电红外传感器系统来采集人体运动的实时信号,为后续人体动作识别和人体目标定位方法模型的建立提供原始数据;(2)针对人体不同动作时PIR传感器节点输出数据的时序特征,提出了一种两层网络级联的混合深度学习网络模型作为人体动作的分类算法。第一层采用一维卷积神经网络对数据进行特征提取,第二层采用门控循环单元保存历史输入信息防止丢失有效特征,并利用softmax分类器输出五种基本动作的识别准确率,最终显示的平均识别准确率高达98%;(3)针对单PIR传感器对人体目标定位的方法定位准确度低和抗干扰能力差,提出了一种基于两路PIR传感器信号之间相关特性的人体目标定位模型,利用两路PIR模拟信号之间的相关系数和目标所在位置构建定位函数模型,从而通过两路信号之间的Pearson相关系数可以确定人体所在位置,经实验验证该模型具有平均定位偏差小和抗干扰能力强的特点,平均定位偏差仅为0.087m。实验表明,利用本文设计的人体热释电红外信息采集系统中采集到的人体运动信号可以进行室内人体目标定位和动作识别且拥有较高的准确率,具有重要的理论意义和应用价值。
其他文献
柔性应变传感器具有轻质、柔性、可弯曲、可贴附、曲面兼容性等众多特点,可应用于柔性穿戴器件,在人体运动监测、医疗健康以及人机交互等领域发挥重要作用。离子型应变传感器是其中的重要一类,它是由两侧的电极层和中间的聚电解质层所组成的三层结构器件,通过内部可移动离子在外部应力作用下的定向移动,从而在两侧电极上产生电势差,实现力-电能量转换以及对于应变的感知。离子型应变传感器具有对不同方向的应变的感知能力以及
自工业机器人问世以来,工业生产格局发生了很大变化。随着工业场景的复杂化以及任务的多样性,传统的六自由度工业机器人已不能完全满足需求。相比于传统六自由度机械臂,带有冗余关节设计的双臂七自由度机器人具有较好的容错性、柔顺性和避障能力,也提升了机械臂的工作效率。双臂协作也使机器人的作业能力得到巨大提升,双臂机器人的协作控制成为一个重要内容。机器人应用开发涉及到底层的数值计算、上层应用开发以及机器人位置控
我国应急管理体系建设时间尚短,应急管理基础支撑技术发展还比较薄弱,防范化解重大风险、高效应对重特大自然灾害仍然面临巨大的挑战。以“大智移云”为特征的新一代信息技术的快速发展,给应急管理的信息化、智能化和科学化提供了新的机遇和挑战。为此,应急管理部在《应急管理信息化发展战略规划框架(2018-2022年)》中明确提出,要利用大数据、人工智能、机器学习等新一代信息技术提高我国重特大自然灾害风险感知、监
拉曼光谱以其独特的分子光谱特性常被用于医疗、环保、安防、质检等多个领域。随着激光技术和制造业技术的发展,拉曼光谱技术越来越成熟,以该技术为基础的光谱仪也越来越多样化。为了满足户外实时检测、高温高压等特殊环境下的操作需求,手持式拉曼光谱仪应运而生。然而,目前已有的手持式拉曼光谱仪多存在有效信号微弱、应用范围窄、产品价格昂贵等不足,影响用户使用体验,因此本文意在研制一款成本较低、性能优良的高通量手持式
多智能体协作一直是人工智能的研究热点,有助于解决人类社会的许多问题。由于近些年来深度强化学习展现出的惊人决策能力,利用其解决多智能体协作问题成为热门,并诞生了多智能体深度强化学习这一研究方向。值分解是多智能体深度强化学习的主流方法,可以在环境平稳性和智能体拓展性之间取得平衡。但现有的一些值分解式方法没有充分利用历史轨迹进行学习,也忽视了智能体策略网络的重要性。因此,本文针对基于多智能体值分解深度强
人类视觉系统所拥有的一项非凡能力是:仅通过单个视图推理出物体的三维形状。即使在缺乏立体视觉或运动的几何提示情况下,人类视觉系统也能够推断出详细的表面或完整的隐藏细节。因此,理解图像的三维结构是许多计算机视觉应用的关键,三维图像比二维多出一维的信息,更能反映物体的细节纹理和空间位置信息,使得模型更加真实合理。在计算机视觉领域中,基于单视图的物体三维重建是一个长期存在且具有挑战性的研究问题,科研人员往
随着科学技术的发展和人工成本的不断增加,能够实现自动化装配、移载、分拣等功能的AGV(Automated Guided Vehicle)的发展和应用越来越受到行业的重视。路径跟踪控制技术作为AGV技术中重要的一环,其控制精度直接影响着整体任务的执行,与此同时,随着工作任务越来越复杂,对AGV的跟踪控制精度的要求也越来越高。但是,在AGV进行路径跟踪任务的过程中易受负载、外部干扰、系统参数摄动等干扰
高光谱图像分类是高光谱图像研究的一个重要分支。已经有很多研究人员提出了高精度的高光谱分类网络。但是这些网络需要占用相当多的处理资源和处理时间,限制了深度学习技术以及高光谱数据的应用和推广。轻量级网络在最近几年成为深度学习领域的一个新热点,然而现有的轻量级网络多为普通RGB图像处理所设计,并不适合处理高光谱图像。针对高光谱图像分类问题的轻量级网络进行研究,本文的主要工作有如下三个方面:1)本文从GP
大气偏振模式作为地球的自然属性,其中蕴含丰富的光学特性分布信息,并且大气偏振模式在天空中稳定存在,即使在复杂大气环境因素影响下,大气偏振模式仍然呈现出一系列的时空连续分布规律,因此其在自主导航、目标探测等领域具有广阔的应用前景。为了解决在大气偏振模式实测实验中有时会出现数据缺失或数据集断档的情况,本文设计一种基于序列信息的局部大气偏振模式信息重构网络,并通过仿真与实测偏振数据进行实验验证本文所提方
强化学习是人工智能的重要分支之一,近年来受到了广泛的关注与研究。强化学习以奖励为唯一的指导,利用不断试错的方式,使得智能体在与环境的频繁交互中逐渐学习到能够获得最大累计期望奖励的最优策略。但当奖励分布稀疏或奖励分配不均时,便会影响智能体的训练,造成智能体收敛速度缓慢和训练不足等问题,即稀疏奖励问题和信用分配问题。本文主要贡献如下:(1)针对稀疏奖励问题,提出了一种基于情感的异构多智能体强化学习奖励