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基于随机森林的跌倒检测算法
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:《计算机应用》
  • 时间:0
  • 分类:TP274[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京邮电大学国际学院,北京100083, [2]中国科学院计算技术研究所普适计算研究中心,北京100190
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61374214);深圳市战略性新兴产业发展专项(深发改[2014]1787号).
中文摘要:

针对现有跌倒检测算法由于缺乏真实老人跌倒样本以及使用年轻人仿真跌倒样本规模较小导致的过拟合和适应性不足等问题,提出了基于随机森林的跌倒检测算法。该算法采用滑动窗口机制,对窗口内的加速度数据进行时间域和变换域处理,提取时间域和变换域特征参数后,在所有样本集中进行有放回的Bootstrap随机抽样和属性随机选择,构建多个基于最佳属性分割的支持向量机(SVM)基本分类器。在线跌倒检测阶段,对多个SVM基本分类器的分类结果采用少数服从多数的原则,给出最终判定结果。实验表明,随机森林跌倒检测算法可获得95.2%的准确率、90.6%的敏感度和93.5%的特异性,明显优于基于SVM和反向传播(BP)神经网络跌倒检测算法,反映出随机森林跌倒检测算法能更准确地检测跌倒行为,具有较强的泛化能力和鲁棒性。

英文摘要:

To handle the over fitting and inadaptability problem of current fall detection algorithms caused by lack of real fall samples of elderly people and the use of small size of fall samples collected by young people, a fall detection algorithm based on random forest was proposed. By adopting sliding window mechanism, the sequentially collected acceleration data within the window were firstly processed to extract feature parameters of time domain and frequency domain, and then the Bootstrap approach was employed to randomly select partial samples with the same number from the whole training sample collection, after that random selection of features was performed to construct a collection of basic SVM (Support Vector Machine) classifiers with best feature partition. On the online fall detection stage, the final classification result was obtained with vote of results by multiple basic SVM classifiers according to the majority criteria. The experimental results demonstrate that the proposed algorithm outperforms the SVM and BP ( Back Propagation) neural network algorithms with 95.2% accuracy, 90.6% sensitivity and 93.5% specificity, and reflects that the fall detection algorithm based on random forest can accurately recognize the fall activity, and has strong generalization ability and robustness.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679