一种基于加速度信息的上肢动作识别研究方法.pdfVIP

２０１４年８月 机床与液压 Ａｕｇ２０１４ 第４２卷第１５期 ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｖｏｌ４２Ｎｏ１５ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１－３８８１２０１４１５０１３ 一种基于加速度信息的上肢动作识别研究方法 洪俊，赵子恺 （中国计量学院电工与电子技术研究所，浙江杭州３１００１８） 摘要：提出一种基于ＧＭ阈值的二叉判决分析法，应用于人体上肢动作的分类识别研究。选用ＭＥＭＳ三轴加速度传感 器ＡＤＸＬ３４５，设计一套人体动作的加速度采集系统。自定义上肢动作进行实验，采集人体执行上肢动作时的三维加速度信 号后，进行小波阈值去噪的预处理过程，提取上肢动作的几何均值ＧＭ （ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＭｅａｎ）作为特征值进行阈值的选取。实 验结果表明：结合小波分析理论方法，基于ＧＭ阈值的方法实现了人体上肢动作的分类识别，并验证了系统设计及理论算 法的简便性、高效性，对基于加速度传感器的动作识别研究具有一定的参考价值。 关键词：上肢动作识别；三轴加速度传感器；小波变换；ＧＭ特征值 中图分类号：ＴＰ３９１４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００１－３８８１ （２０１４）１５－０５０－４ ＡＲｅｓｅａｒｃｈＭｅｔｈｏｄｏｆＨｕｍａｎＵｐｐｅｒＬｉｍｂＭｏｔｉｏｎＲｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎＢａｓｅｄｏｎ ＡｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＳｉｇｎａｌ ＨＯＮＧＪｕｎ，ＺＨＡＯＺｉｋａｉ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎａＪｉｌｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨａｎｇｚｈｏｕＺｈｅｊｉａｎｇ３１００１８，Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｂｉｎａｒｙｄｅｃｉｓｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄＧＭｔｈｒｅｓｈｏｌｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ａｐｐｌｙｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ ｏｆｈｕｍａｎｕｐｐｅｒｌｉｍｂｍｏｔｉｏｎ．Ｔｈｅｈｕｍａｎｍｏｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭＥＭＳｔｒｉａｘｉａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒＡＤＸＬ３４５．Ｔｈｒｏｕｇｈｄｅｆｉｎｅｄｔｙｐｅｓｏｆａｃｔｉｏｎｓｔｏｄｏｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ａｆｔｅｒｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ （３Ｄ）ａｃｃｅｌｅｒ ａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｆｔｈｅｂｏｄｙｔｏｐｅｒｆｏｒｍｕｐｐｅｒｌｉｍｂａｃｔｉｏｎｓ，ｆｉｒｓｔｔｈｅｗａｖｅｌｅｔｔｈｒｅｓｈｏｌｄｄｅｎｏｉｓｉｎｇｗａｓｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｅｄ，ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅＧｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｅａｎ （ＧＭ）ｏｆｕｐｐｅｒｌｉｍｂａｃｔｉｏｎｓａｓｆｅａｔｕｒｅｔｏｓｅｌｅｃｔｔｈｒｅｓｈｏｌｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＧＭｔｈｒｅｓｈｏｌｄａｃｈｉｅｖｅｓｔｈｅｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｙｐｅｏｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｈｕｍａｎｕｐｐｅｒｌｉｍｂ，ａｎｄｖａｌｉｄａｔｅｓｔｈｅ ｓｉｍｐｌｉｃｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ，ｗｈｉｃｈｈａｓｓｏｍｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｈｕｍａｎｍｏ ｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｓｅｎｓｏｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｕｐｐｅｒｌｉｍｂｍｏｔｉｏｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ；Ｔｒｉａｘｉａｌａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ；Ｗａｖｅｌｅｔａｎａｌｙｓｉｓ；ＧＭｆｅａｔｕｒｅｖａｌｕｅ 　　对人体动作识别的研究一直是世界各国研究者关 空间范围广，人体动作复杂，比如上肢动作包括手 注的热点，国内外已有许多研究者从不同的角度、不