一种姿态识别装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种姿态识别装置及方法，能够提高姿态识别精度。所述装置包括：多个测试节点和一个主控节点；其中，每个测试节点，用于获取相应测量部位的状态信息，并将所述状态信息发送至所述主控节点；所述主控节点，用于根据接收的所述每个测试节点发送的所述状态信息提取状态特征值，还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，且通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练；其中，所述状态转移图表示人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系。本发明专利技术适用于姿态识别技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及姿态识别
，特别是指一种姿态识别装置及方法。
技术介绍
姿态识别是目前最具潜力的研究领域之一，并且已经广泛应用到人们生活的多个方面，例如，体感游戏，应急救援，老人摔倒检测及智能家具检测等。现有技术中，主流的姿态识别方法包括：计算机视觉、无线射频相机等。其中，基于计算机视觉的姿态识别方法需要提前部署相机，不能满足紧急救援等场景；此外，相机捕捉的大规模的图像信息和复杂算法在实际应用中很难满足实时性的要求。基于无线射频的姿态识别是通过接收信号的强度计算距离，但是容易受多径效应和其他信号的影响，识别精度有限。且基于计算机视觉的姿态识别方法或基于无线射频的姿态识别方法都将每个状态看成是独立的，不考虑前后状态之间的联系，因此识别出的状态可能存在一些不合理情况，例如，人在上一个状态是躺着的时候当前状态是直接变为跑步、上下楼或者乘坐电梯的状态是不合理的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种姿态识别装置及方法，以解决现有技术所存在的姿态识别方法考虑前后状态之间的联系，导致识别结果可信度低的问题。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种姿态识别装置，包括：多个测试节点和一个主控节点；其中，每个测试节点，用于获取相应测量部位的状态信息，并将所述状态信息发送至所述主控节点；所述主控节点，用于根据接收的所述每个测试节点发送的所述状态信息提
取状态特征值，还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，且通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练；其中，所述状态转移图表示人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系。进一步地，所述测试节点的数量为5个，分别固定在人体的肩部、腰部、膝部、脚部及手部；每个测试节点包括：惯性传感器、磁力传感器、气压传感器、存储模块、第一主控模块、第一无线通讯模块及第一复位按键；所述惯性传感器，用于获取相应测量部位的三轴加速度值、三轴陀螺仪值；所述磁力传感器，用于获取相应测量部位的三轴磁力计值；所述气压传感器，用于获取相应测量部位的气压值；当以脚部测试节点为基准时，还用于获取肩部、腰部、膝部及手部与脚部的相对气压差；所述存储模块，用于存储获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气压值及相对气压差；所述第一主控模块，用于对获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气压值及相对气压差进行预处理，并将预处理后的数据通过所述第一无线通讯模块同步发送至所述主控节点；所述第一复位按键，用于重置所述第一复位按键对应的测试节点。进一步地，所述第一主控模块，具体用于对获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气压值及相对气压差进行平滑处理，并根据平滑处理后的三轴加速度值、三轴陀螺仪值及三轴磁力计值得到所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力值的矢量和，同时对平滑处理后的气压值进行校正。进一步地，所述主控节点包括：第二无线通讯模块、第二主控模块及第二复位按键；所述第二复位按键，用于将与所述主控节点进行通信连接的所有测试节点进行复位；所述第二主控模块，用于通过所述第二无线通讯模块同步接收所述每个测试节点发来的预处理后的状态信息，并根据所述状态信息提取状态特征值；还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，且通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练；还用于发送开始同步指令同时启动所述主控节点及与所述主控节点进行通信连接的每个测试节点。进一步地，所述第二主控模块，具体用于根据接收的所述每个测试节点发来的预处理后的状态信息提取状态特征值；其中，所述状态特征值包括：均值、方差、过均值率、四分位差、峰峰值、中位数、拟合直线斜率、均方根、同一气压传感器不同时间的气压差及不同气压传感器之间的气压差；所述同一气压传感器不同时间的气压差表示人体同一部位在预设时间段内的垂直高度变化量；所述不同气压传感器之间的气压差表示人体不同部位在同一时刻的垂直高度变化量。进一步地，所述第二主控模块，具体用于根据人体在运动过程中，不同状态之间的转移关系建立一阶状态转移图，依据建立的一阶状态转移图，结合当前状态与前一状态及下一个状态之间的转移关系建立二阶状态转移图。进一步地，所述第二主控模块，具体用于根据不同状态的运动属性建立状态分类决策树；其中，所述运动属性包括：运动强度、运动方向、运动速度中的一种或多种。进一步地，所述姿态识别包含：识别人体趟、站、走、跑、走楼梯上楼和下楼、乘坐电梯上楼和下楼以及不同姿态间转换的中间过程。本专利技术实施例还提供一种姿态识别方法，包括：通过多个测试节点获取每个测试节点相应测量部位的状态信息；通过主控节点根据获取的所述状态信息提取状态特征值；建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，其中，所述状态转移图表示人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系；通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练。进一步地，所述测试节点的数量为5个；所述通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练之后，还包括：当有新待测者进行姿态识别时，将5个测试节点分别固定在新待测者的肩部、腰部、膝部、脚部及手部；通过所述5个测试节点获取每个测试节点相应测量部位的状态信息；将获取到的所述状态信息输入到训练后的所述状态转移决策树模型，由所述状态转移决策树模型识别新待测者的姿态。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，通过每个测试节点获取人体相应测量部位的状态信息，并由所述主控节点建立状态分类决策树及表示当前状态与前后状态之间的转移关系的所述状态转移图，再根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，最后，通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练。这样，当有新待测者进行姿态识别时，可以通过训练后的构建状态转移决策树模型对新待测者进行姿态识别，训练后的构建状态转移决策树模型考虑了人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系，排除了不合理的状态转移关系，从而能够提高姿态识别精度。附图说明图1为本专利技术实施例提供的姿态识别装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的姿态识别装置的固定位置示意图；图3为图1中测试节点11的详细结构示意图；图4为图1中主控节点12的详细结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的姿态识别装置的工作流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的一阶状态转移图；图7为本专利技术实施例提供的一阶状态转移为二阶状态的转移过程示意图；图8为本专利技术实施例提供的状态分类决策树示意图；图9为本专利技术实施例提供的姿态示意图；图10为本专利技术实施例提供的姿态识别方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本专利技术针对现有的姿态识别方法没有考虑前后状态之间的联系，导致识别结果可信度低的问题，提供一种姿态识别装置及方法。实施例一参看图1所示，本专利技术实施例提供的一种姿态识别装置，包括：多个测试节点11和一个主控节点12；其中，每个测试节点11，用于获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种姿态识别装置，其特征在于，包括：多个测试节点和一个主控节点；其中，每个测试节点，用于获取相应测量部位的状态信息，并将所述状态信息发送至所述主控节点；所述主控节点，用于根据接收的所述每个测试节点发送的所述状态信息提取状态特征值，还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，且通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练；其中，所述状态转移图表示人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系。

【技术特征摘要】
1.一种姿态识别装置，其特征在于，包括：多个测试节点和一个主控节点；其中，每个测试节点，用于获取相应测量部位的状态信息，并将所述状态信息发送至所述主控节点；所述主控节点，用于根据接收的所述每个测试节点发送的所述状态信息提取状态特征值，还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构建状态转移决策树模型，且通过提取的所述状态特征值对所述状态转移决策树模型进行训练；其中，所述状态转移图表示人体在运动过程中，当前状态与前后状态之间的转移关系。2.根据权利要求1所述的姿态识别装置，其特征在于，所述测试节点的数量为5个，分别固定在人体的肩部、腰部、膝部、脚部及手部；每个测试节点包括：惯性传感器、磁力传感器、气压传感器、存储模块、第一主控模块、第一无线通讯模块及第一复位按键；所述惯性传感器，用于获取相应测量部位的三轴加速度值、三轴陀螺仪值；所述磁力传感器，用于获取相应测量部位的三轴磁力计值；所述气压传感器，用于获取相应测量部位的气压值；当以脚部测试节点为基准时，还用于获取肩部、腰部、膝部及手部与脚部的相对气压差；所述存储模块，用于存储获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气压值及相对气压差；所述第一主控模块，用于对获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气压值及相对气压差进行预处理，并将预处理后的数据通过所述第一无线通讯模块同步发送至所述主控节点；所述第一复位按键，用于重置所述第一复位按键对应的测试节点。3.根据权利要求2所述的姿态识别装置，其特征在于，所述第一主控模块，具体用于对获取的所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力计值、气
\t压值及相对气压差进行平滑处理，并根据平滑处理后的三轴加速度值、三轴陀螺仪值及三轴磁力计值得到所述三轴加速度值、三轴陀螺仪值、三轴磁力值的矢量和，同时对平滑处理后的气压值进行校正。4.根据权利要求2所述的姿态识别装置，其特征在于，所述主控节点包括：第二无线通讯模块、第二主控模块及第二复位按键；所述第二复位按键，用于将与所述主控节点进行通信连接的所有测试节点进行复位；所述第二主控模块，用于通过所述第二无线通讯模块同步接收所述每个测试节点发来的预处理后的状态信息，并根据所述状态信息提取状态特征值；还用于建立状态转移图与状态分类决策树，并根据建立的所述状态转移图与所述状态分类决策树构...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡海飘，何杰，徐诚，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11