用于自动检测行为模式的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本公开提供了一种用于自动检测行为模式的方法和设备。该方法包括：(a)获取与待检测行为相关的一种或多种行为数据；(b)至少根据一种或多种行为数据中的全部或部分行为数据来确定行为特征向量；(c)确定所述行为特征向量与一个或多个行为特征参考向量的相似度；以及(d)将所述待检测行为的行为模式确定为与具有最高相似度的行为特征参考向量相对应的行为模式。
【专利说明】用于自动检测行为模式的方法和设备
【技术领域】
[0001] 本公开涉及模式识别领域，更具体地涉及用于自动检测行为模式的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 在现有的人类行为模式识别技术中，通常利用某一种传感器或某几种传感器的简 单组合来检测人的行为。其具有以下主要缺点：（1)功能通常比较单一，且通常只能预先指 定行为模式（例如，可穿戴健身配件"Jawbone"腕带需在使用前设定跑步、白天或睡眠模 式），而不能自动判定人类的复杂行为模式和行为模式的变化；(2)测量不够准确，严重依 赖某一传感器的精度，例如Jawbone、"健走伙伴"、Sports Tracker等对步伐和里程计算存 在较大误差，在若干次实测中，平均误差大于20%;以及（3)通常缺乏实时行为检测结果和 长期数据的分析：如Jawbone为离线统计，无法实时告知用户统计结果。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，提供了根据本发明的用于自动检测行为模式的方法和设备。
[0004] 根据本发明的第一方面，提供了一种用于自动检测行为模式的方法。该方法包括： (a)获取与待检测行为相关的一种或多种行为数据；(b)至少根据一种或多种行为数据中 的全部或部分行为数据来确定行为特征向量；(c)确定所述行为特征向量与一个或多个行 为特征参考向量的相似度；以及（d)将所述待检测行为的行为模式确定为与具有最高相似 度的行为特征参考向量相对应的行为模式。
[0005] 在一些实施例中，所述一种或多种行为数据是从以下至少一种传感器获取到的： 陀螺仪、加速度计、GPS、气压计、光照计、地磁仪、温度计、和/或湿度计。
[0006] 在一些实施例中，所述一种或多种行为数据至少包括以下各项：所述待检测行为 的加速度在设备坐标系中的各维度分量。
[0007] 在一些实施例中，步骤（b)还包括：将所述待检测行为的加速度在设备坐标系下 的各维度分量变换为在大地坐标系下的相应维度分量。
[0008] 在一些实施例中，所述大地坐标系的各维度正方向分别是：向北、向东、以及向地 心。
[0009] 在一些实施例中，所述行为特征向量包括以下至少一项：指示所述待检测行为的 加速度在指定周期内的平均振幅在大地坐标系中的各维度分量的布尔型指示；指示所述待 检测行为的加速度在指定周期内的低频振动在大地坐标系中的各维度分量的布尔型指示； 指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的中频振动在大地坐标系中的各维度分量的 布尔型指不；指不所述待检测彳丁为的加速度在指定周期内的1?频振动在大地坐标系中的各 维度分量的布尔型指示；和/或指示所述待检测行为在水平面上静止、运动、海拔变化的布 尔型指示。
[0010] 在一些实施例中，指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的平均振幅在大地 坐标系中的各维度分量的布尔型指示是通过下式得到的：
[0011]
【权利要求】
1. 一种用于自动检测行为模式的方法，包括： (a) 获取与待检测行为相关的一种或多种行为数据； (b) 至少根据一种或多种行为数据中的全部或部分行为数据来确定行为特征向量； (c) 确定所述行为特征向量与一个或多个行为特征参考向量的相似度；以及 (d) 将所述待检测行为的行为模式确定为与具有最高相似度的行为特征参考向量相对 应的行为模式。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种行为数据至少包括以下各项：所 述待检测行为的加速度在设备坐标系中的各维度分量。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，步骤（b)还包括： 将所述待检测行为的加速度在设备坐标系下的各维度分量变换为在大地坐标系下的 相应维度分量。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述行为特征向量包括以下至少一项： 指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的平均振幅在大地坐标系中的各维度分 量的布尔型指示； 指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的低频振动在大地坐标系中的各维度分 量的布尔型指示； 指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的中频振动在大地坐标系中的各维度分 量的布尔型指示； 指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的高频振动在大地坐标系中的各维度分 量的布尔型指示；和/或 指示所述待检测行为在水平面上静止、运动、海拔变化的布尔型指示。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的 平均振幅在大地坐标系中的各维度分量的布尔型指示是通过下式得到的：
其中，屯、屯、d2分别是指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的平均振幅在大地 坐标系中的各维度分量的布尔型指示，T为所述指定周期，△ t为取样间隔，Xk、yk、zk分别为 kX At时刻到（k+1) X At时刻的加速度的相应维度分量，以及Mx,thrsh、My, thrsh、Mz,th,sh分别 是相应维度的预定阈值。
6. 根据权利要求4所述的方法，其中，指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的 低频振动、中频振动和高频振动在大地坐标系中的各维度分量的布尔型指示是分别通过以 下公式得到的：
其中，d3、d4、d5分别是指示所述待检测行为的加速度在指定周期内的低频振动在大地 坐标系中的各维度分量的布尔型指示，d6、d7、d8分别是指示所述待检测行为的加速度在指 定周期内的中频振动在大地坐标系中的各维度分量的布尔型指示，d 9、d1(l、dn分别是指示所 述待检测行为的加速度在指定周期内的高频振动在大地坐标系中的各维度分量的布尔型 指示，τ为所述指定周期，f lOT和fhigh是用于区分低频、中频、高频振动的划分频率，Ax,lOT、A y, i?、Az,lmt分别是相应维度的低频振动阈值，Αχ,^、分别是相应维度的中频振动阈 值，4, 1^、、11^^分别是相应维度的高频振动阈值，以及4,11、',11、\, 11分别是相应维度上 频率为n/T的正弦波长振幅。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，4,11、',11、\,11分别通过以下傅立叶级数展开来得 到：
其中，At为取样间隔，Xk、yk、zk分别为kX At时刻到（k+l)X At时刻的加速度的相 应维度分量，\(|、\(|、\(|分别是常数振幅偏移，以及〇 !￡,11、（1^11、〇_分别是各维度的相 应正弦波的初相。
8. 根据权利要求4所述的方法，其中，指示所述待检测行为在水平面上静止、运动、海 拔变化的布尔型指示是通过以下公式得到的：
其中，P为所述待检测行为的速度，Vthrsh为速率阈值，Λρ为气压变化，以及Apt_s 气压变化阈值。
9. 根据权利要求7所述的方法，其中，当判断所述待检测行为的行为模式是行走时，所 述方法还包括用于获得步伐频率的以下步骤： 计算 Αζ,- 眶=arg maxn(|Az,n|)，n e [flw，fhigh]，其中，Αζ,- 隨是地心向中频[flOT， fhigh]频域的最大振幅，以及该振幅所对应频率fz,mid_ max ;以及 通过以下公式来得到步伐频率： f _ j fz,mid-max，·以丨 I 丄 Az,mid_max 2 Astep-thrsh 1 (〇， 如火 Az,mid-max < Astep"thrsh 其中Astep threh是用于判断步伐的振幅阈值。
10. -种用于自动检测行为模式的设备，包括： 行为数据获取单元，用于获取与待检测行为相关的一种或多种行为数据； 特征向量确定单元，用于至少根据一种或多种行为数据中的全部或部分行为数据来确 定行为特征向量； 相似度确定单元，用于确定所述行为特征向量与一个或多个行为特征参考向量的相似 度；以及 行为模式确定单元，用于将所述待检测行为的行为模式确定为与具有最高相似度的行 为特征参考向量相对应的行为模式。
【文档编号】G06F19/00GK104091053SQ201410295063
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】李南君 申请人:李南君