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基于智能手机传感器数据的人体活动识别:利用加速度计和陀螺仪在口袋中的测量结果来区分用户的站立、坐立等活动。

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简介:
本研究探索了通过分析手机内置加速度计与陀螺仪在用户衣兜中采集的数据,自动辨识人体处于站立、坐下等不同状态的技术方法。 人体活动识别数据集非常大(约1.4GB),因此将其划分为13个文件,并使用脚本compress_file.py和compress2.0.py对这些文件中的原始数据进行下采样,以生成13个压缩后的文件。接下来,通过merge.py和merge2.0.py这两个脚本来合并这些压缩过的文件,从而获得用于训练的数据集。其中,merge2.0.py专门用来整合加速度计与陀螺仪的记录信息。 本项目使用的编程库包括Keras、Scikit-Learn、Numpy、Matplotlib以及Pandas。整个项目的档案结构由8个主要文件构成:4个负责数据处理和预准备任务;另外4个则专注于机器学习算法的设计及实现,最后还有一个用于图表展示的脚本。

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    本研究探索了通过分析手机内置加速度计与陀螺仪在用户衣兜中采集的数据,自动辨识人体处于站立、坐下等不同状态的技术方法。 人体活动识别数据集非常大(约1.4GB),因此将其划分为13个文件,并使用脚本compress_file.py和compress2.0.py对这些文件中的原始数据进行下采样,以生成13个压缩后的文件。接下来,通过merge.py和merge2.0.py这两个脚本来合并这些压缩过的文件,从而获得用于训练的数据集。其中,merge2.0.py专门用来整合加速度计与陀螺仪的记录信息。 本项目使用的编程库包括Keras、Scikit-Learn、Numpy、Matplotlib以及Pandas。整个项目的档案结构由8个主要文件构成:4个负责数据处理和预准备任务;另外4个则专注于机器学习算法的设计及实现,最后还有一个用于图表展示的脚本。
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    本数据集通过智能手机传感器收集人类日常活动信息,涵盖多种场景与行为模式,旨在促进智能生活研究与发展。 类活动识别数据库是基于30名受试者的记录建立的,在进行日常生活活动(ADL)期间,他们携带了一个嵌入式惯性传感器的腰装智能手机。数据集中的每条记录提供以下信息:加速度计三轴加速度(总加速度)和估计的身体加速度;陀螺仪三轴角速度;包含时域和频域变量的561特征向量;活动标签以及参与实验主体的身份标识符。该实验在30名年龄介于19至48岁的志愿者中进行,每个人都在腰间佩戴了三星Galaxy S II智能手机,并进行了六项不同活动(行走、上楼、下楼、坐立、站立和躺卧)。
  • Human-Activity-Recognition系统
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    本研究开发了一套利用智能手机内置传感器数据的人体活动识别系统(Human Activity Recognition, HAR),旨在通过分析用户日常行为模式,实现对走路、跑步、骑车等不同活动类型的自动识别与分类。该系统具备高准确率及低能耗的特点,为智能健康监测和人机交互领域提供了新的解决方案。 人体活动识别通过智能手机上的传感器来识别人类的活动。所需的技术包括加速度计、Matlab以及基本机器学习知识,并且需要Android环境的支持。 在处理数据的过程中,原始数据数组长度为N,每个框架包含250个样本,相邻帧之间有重叠的50个样本。总的帧数量是frameNum,维度数是dimNum(8)。 主要变量包括: - rawData:合并了一个活动的所有文件中的所有数据,大小为(N * 3)。 - frame:将rawData重塑成(frameNum * frameSize * 3)的形式。 - 框架标签和frameData:原始的三轴数据扩展后的维度和大小是(frameNum * frameLen * dimNum)。 特征提取过程是从frameData中抽取,同时也会从训练数据集中进行特征提取。总的来说,只需要按照“数据处理”部分的操作步骤运行或遵循,并根据需要调整文件格式后将文件放入指定文件夹内即可。
  • TensorFlow集及LSTM RNN上六类示例 - Guil...
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    本文介绍了一种基于TensorFlow框架,在智能手机传感器数据集中应用长短期记忆递归神经网络(LSTM RNN)进行六类人类日常活动识别的方法。通过深度学习技术,该研究展示了在移动设备上实现智能感知和预测的潜力。 用于人类活动识别的LSTM利用智能手机数据集和长短期记忆递归神经网络(RNN)进行分析。该系统将运动类型分为以下六类:行走、上楼梯行走、下楼梯行走、坐姿、站立以及卧姿。相比传统方法,使用包含长短期记忆单元(LSTM)的递归神经网络无需或几乎不需要特征工程处理,可以直接将数据输入到类似黑匣子的神经网络中进行建模和分析。
  • 磁力++
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    本产品融合了磁力计、陀螺仪和加速度传感器技术,提供精准的姿态感应与运动追踪功能,适用于虚拟现实、无人机导航及智能穿戴设备等多种场景。 在IT行业中,传感器技术是物联网(IoT)和智能设备领域不可或缺的一部分。特别是运动传感器,在各种应用中起着至关重要的作用,如智能手机、无人机及健康监测设备等。飞思卡尔(现已被NXP半导体收购)在这个领域扮演了重要角色,并提供了多种集成的解决方案。 本段落将详细探讨“加速度+磁力计+陀螺仪”所涉及的知识点以及与“六轴 FXOS8700”和“九轴”相关的技术: 首先,我们来看一下这些传感器的功能: 1. **加速度计**:用于检测物体在三个正交方向(X、Y、Z)上的线性加速或减速。它被广泛应用于智能手机中以识别设备的朝向变化,并且可以用来计算步数和运动轨迹。 2. **磁力计**:也称为地磁传感器,能够测量地球磁场强度并确定方位角。在导航系统及指南针应用中至关重要,但其读取可能会受到环境中的电磁干扰影响,因此需要定期校准以保证准确性。 3. **陀螺仪**:用于检测设备绕三个轴的旋转速度或角度变化,确保精确的空间定位和定向,在游戏控制、飞行模拟器以及稳定摄像头等方面尤为重要。 接下来,“六轴 FXOS8700”是结合了加速度计与磁力计功能的一种集成传感器模块。它通常被称为“电子罗盘”,能提供设备的姿态信息(包括方向和倾斜角度)。FXOS8700由飞思卡尔设计,具备低功耗及高精度的特点,非常适合移动设备和物联网应用。 九轴传感器则是在六轴基础上增加了陀螺仪功能的组合解决方案。这种配置提供了全面的运动数据采集能力,涵盖线性加速度、旋转速率以及方向信息,在虚拟现实头盔、自动驾驶汽车或精密工业机器人等领域有着广泛的应用前景。 在飞思卡尔提供的源代码中,开发人员可以学习如何与这些传感器进行交互,并实现包括但不限于数据收集、滤波处理(如互补滤波和卡尔曼滤波)及姿态解算等操作。通过这类资源,工程师们能掌握重要的传感器融合技术以提高运动传感系统的准确性和稳定性。 总结来说,“加速度+磁力计+陀螺仪”的组合提供了全方位的移动感知能力,而“六轴 FXOS8700”和“九轴”则代表了不同级别的集成解决方案。理解这些设备的工作原理及其应用对于从事物联网、嵌入式系统或智能硬件开发的专业人士来说至关重要。
  • 原理及地磁介绍
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    本文章深入浅出地解析了陀螺仪的工作原理,并对比介绍了与之协同工作的加速度传感器和地磁传感器的功能及其在现代电子设备中的应用。 陀螺仪是一种角速度传感器,用于测量物体的旋转速率。它通过检测单位时间内角度的变化来工作,这个变化通常以每秒度数(degs)为单位表示。 MEMS陀螺仪的设计与工作机制多样,包括内框架驱动式、外框架驱动式、梳状驱动式和电磁驱动式等类型。然而,它们共同采用振动部件感应角速度的基本原理。大多数MEMS陀螺仪依靠相互垂直的振动运动以及旋转时产生的交变科里奥利力来实现这一功能。
  • smartphone-dataset:
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    Smartphone-Dataset项目利用来自智能手机的数据集来分析和识别人类日常活动中包含的各种模式。该资源提供了丰富的传感器记录,如加速度计、陀螺仪等信息,支持研究人员在人机交互领域开展深入研究。 为了使用智能手机数据集进行人类活动识别,请确保输入数据已放置在您的工作目录中。下载并解压缩文件后,“UCI HAR Dataset”目录应出现在工作目录内。此脚本依赖于plyr库,并假设该库已经安装完成。此外,脚本已在R版本3.2.1上进行了测试。
  • Android
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    本课程深入浅出地讲解了在Android平台上如何利用Java或Kotlin语言访问和使用手机内置的加速度计与陀螺仪传感器进行应用程序开发。 Android设备中的加速度传感器可以检测设备沿三个轴的线性加速变化,而陀螺仪传感器则用于测量设备绕着这三个轴旋转的速度。这两者结合使用可以帮助应用程序更准确地跟踪移动设备的位置、方向以及运动状态,从而实现更加丰富的互动体验和功能应用。
  • TensorFlowLSTM-RNN进行六类例子
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    本研究利用TensorFlow框架下的长短期记忆递归神经网络(LSTM-RNN)模型,在智能手机传感器数据集上实现了对六种不同类型的人类日常活动的有效分类与识别。通过实验验证,该方法展现了较高的准确率和实用性,为智能设备理解人类行为提供了新的技术路径。 使用智能手机数据集与长短期记忆递归神经网络(LSTM RNN)进行人类活动识别(HAR)。将运动类型分为六类:步行、上楼梯行走、下楼梯行走、坐下常设以及铺设。相较于传统方法,采用包含长短期记忆单元的RNN可以大大减少或完全不需要特征工程的过程。数据可以直接输入神经网络中,无需复杂的预处理步骤。 对于活动识别的数据集而言,通常会使用大量的信号处理技术进行特征提取和工程设计。相比之下,在此例中的方法显得非常简单且直接。我们将利用Google开发的深度学习库TensorFlow来展示LSTM的应用,这是一种适用于序列数据或时间序列的人工神经网络模型。 传感器信号(包括加速度计与陀螺仪)经过噪声滤波器预处理后,以2.56秒为固定窗口长度和50%重叠率进行采样(即每个窗口包含128个读数)。这些数据将用于训练LSTM模型来识别用户正在进行的活动类型。
  • 实时保存至TXT文件
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    本项目旨在开发一个应用程序,能够实时采集手机内置的加速度计及陀螺仪的数据,并将其精确记录于本地TXT文档中,便于后续数据分析与处理。 本段落主要是将手机的加速度和陀螺仪传感器数据实时存储到txt文件中。