[发明专利]一种基于运动手环的人体运动模式识别方法

权利要求书

1.一种基于运动手环的人体运动模式识别方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一、利用运动手环采集人体运动的加速度数据；

步骤二、对步骤一中采集到的数据进行分段，选取合适的窗口宽度；

步骤三、将每个窗口三个方向上的加速度数据进行滤波处理；

步骤四、对经步骤三滤波处理后的加速度数据进行特征提取；

步骤五、利用特征选择算法筛选步骤四中提取的特征，舍弃对分类算法没有贡献的特征；

步骤六、将筛选出的特征数据送入分类模型，并调整参数模型，使模型达到最优；

所述的步骤四中，特征值分别利用下列公式进行提取：

S1、反映人体在运动时，每个方向剧烈程度的特征值：三个方向加速度均值利用公式(2)、(3)、(4)计算得出，

式中，a_x,k，a_y,k，a_z,k为一个窗口中第k个采样点得到的X，Y，Z三轴加速度信号；n为每个窗口采样点数；

S2、体现某一个运动模式的综合剧烈程度的特征值：合成加速度均值利用公式(5)、(6)计算得出，

(5)式中，a_k为窗口中第k个采样点三轴合速度的模，将a_k带入式(6)得到合成加速度均值

S3、三个方向加速度方差和标准差，加速度方差σ²_x，σ²_y，σ²_z由公式(7)、(8)、(9)计算得出，

对加速度方差σ²_x，σ²_y，σ²_z开平方得到加速度标准差σ_x，σ_y，σ_z；

S4、合成加速度方差σ²，由公式(10)计算得出，

S5、加速度峰谷值a_pv，为加速度的最大值Max(a)和最小值Min(a)的差值，

a_pv＝Max(a) -Min(a)                     (11)

利用公式(11)分别得到合加速度的峰谷值和三个方向加速度峰谷值；

S6、三个方向加速度两两相关系数ρ(X,Y)、ρ(X,Z)、ρ(Y,Z)，

其中，cov(X,Y)，cov(X,Z)，cov(Y,Z)为两个方向加速度的协方差，计算公式如下：

cov(X,Y)＝E(XY)-E(X)E(Y)                  (15)

cov(X,Z)＝E(XZ)-E(X)E(Z)                  (16)

cov(Y,Z)＝E(YZ)-E(Y)E(Z)                  (17)

式中，(X)为4秒内X方向加速度期望，E(Y)为Y方向加速度期望，E(Z)为Z方向加速度期望，E(XY)为X和Y方向加速度乘积的期望，E(XZ)为X和Z方向加速度乘积的期望，E(YZ)为Y和Z方向加速度乘积的期望。

2.根据权利要求1所述的一种基于运动手环的人体运动模式识别方法，其特征在于：所述的步骤一中，得到运动数据后，将其他动作加速度数据去除，只保留走路、跑步、打羽毛球、打乒乓球、划船五种运动的加速度数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于运动手环的人体运动模式识别方法，其特征在于：所述的步骤二中，设定X，Y，Z三个方向上的加速度为a_x，a_y，a_z，并选取4秒作为窗口宽度，相邻窗口重合百分之五十。