[发明专利]一种基于子动作感知的行为识别系统及其工作方法

权利要求书

1.一种基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，包括步骤如下：

1)用户左手或者右手穿戴可穿戴终端；

2)在用户运动过程中，可穿戴终端实时收集加速度、陀螺仪和磁力计数据；

3)根据可穿戴终端处理能力，在本地处理数据或者通过通信设备发送到云端处理服务器处理数据；

4)可穿戴终端或者云端处理服务器根据陀螺仪数据变化趋势切分动作，并将时域上相同的加速度和磁力计数据切分出来；

5)可穿戴终端或者云端处理服务器将加速度和磁力计数据由传感器局部坐标系转换到地球坐标系；

6)可穿戴终端或者云端处理服务器将加速度和磁力计数据由地球坐标系转换到人体局部坐标系；

7)可穿戴终端或者云端处理服务器抽取出人体前臂与人体局部坐标系坐标轴的夹角信息；

8)可穿戴终端或者云端处理服务器根据角度变化识别出子动作序列；

9)可穿戴终端或者云端处理服务器根据子动作序列，使用最少编辑距离识别出用户动作；

所述步骤9)子动作序列编辑距离的计算方法为：两个子动作的距离包括扇区距离和方向距离，利用公式(1)计算两个子动作的距离，利用公式(2)计算出两个子动作序列的编辑距离，通过与模板库里的子动作序列计算编辑距离，识别出用户动作，

其中，s_i与s_j分别表示扇区i与扇区j，d_s(m_i，m_j)表示两个子动作的扇区距离，d_r(m_i，m_j)表示两个子动作的方向距离，d(m_i，m_j)表示两个子动作的距离，L_a，b(i，j)表示子动作序列a位置i与子动作序列b位置j的编辑距离，μ是任意两个子动作的距离的平均值，在这里设置为经验值m/4。

2.根据权利要求1所述的基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，所述步骤5)中的求出地球坐标系的方法为：利用公式(3)算出地球坐标系，在公式(3)中，变量G表示重力加速度，由加速度经过低通滤波得到，变量M表示磁力，变量X_g、X_g、Z_g分别表示地球坐标系三个轴，公式(3)为：

3.根据权利要求1所述的基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，所述步骤6)中的人体局部坐标系的三个轴的方向为人体正前方、人体正侧方和竖直方向向上，与地球坐标系只在水平面上相差一个偏角，通过四元数将地球坐标系绕重力旋转一个偏角得到人体局部坐标系。

4.根据权利要求1所述的基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，所述步骤7)中的人体前臂与人体局部坐标系的夹角计算方法为：人体前臂与传感器局部坐标系x轴重合，通过计算x轴与人体局部坐标系的夹角获得人体前臂与之夹角；具体过程为利用公式(4)，计算出角度信息，利用公式(5)、公式(6)、公式(7)将角度信息投影到[0°，360°]范围；在公式(4)中X_b、Y_b、Z_b分别为人体局部坐标系的三个轴，分别为人体局部坐标系三个轴在传感器局部坐标系x轴上的投影，α′、β′、γ′为传感器局部坐标系x轴与人体局部坐标系坐标轴的夹角，取值范围[0°，180°]；在公式(5)、公式(6)、公式(7)中α、β、γ为人体前臂与人体局部坐标系坐标轴的夹角：

5.根据权利要求1所述的基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，所述步骤8)中的子动作的定义为：将[0°，360°]范围内角度按照阈值划分扇区，每一扇区有顺时针和逆时针两个子动作。

6.根据权利要求1所述的基于子动作感知的行为识别系统的工作方法，其特征在于，所述步骤8)中子动作的识别方法为：根据三个原则将原复杂动作切分为子动作序列，并利用动态时间规整算法计算出与模板库里子动作的相似度，识别出子动作，这三个原则具体为：

a.角度增减趋势发现变化时，应切分子动作；

b.角度增减幅度超过子动作阈值时，应切分子动作；

c.子动作持续时间不应超过经验阈值。