通过动态步行事件识别器实现实时步行分析中的自适应检测
Yifan Liu1, Xing Liu1,2, Qianhui Zhu1
1Shenzhen International Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen 518055, China.
Bioengineering (Basel, Switzerland)
|August 29, 2024
概括
动态步行事件识别器 (DGEI) 准确地检测使用IMU数据的步行事件,如脚跟撞击和脚脱落. 该方法针对嵌入式系统进行了优化,实现了实时步态分析的高精度.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 可穿戴技术可穿戴技术
- 信号处理 信号处理
背景情况:
- 步态分析对于理解人类运动和诊断疾病至关重要.
- 实时步行事件检测对于开发响应式可穿戴系统至关重要.
- 现有的方法往往在嵌入式应用程序中的准确性和效率方面扎.
研究的目的:
- 为实时步行事件检测引入动态步行事件标识符 (DGEI).
- 开发一种适合嵌入式系统设计和优化的方法.
- 准确识别关键步行事件,包括脚跟撞击 (HS),脚脱落 (TO),步行开始 (WS) 和步行暂停 (WP).
主要方法:
- 软件和硬件共同设计方法用于步态分析.
- 实时数据分析使用第一阶差异函数和滑窗技术.
- 动态特征提取,包括差分集成,加权睡眠时间分析和IMU信号的自适应值.
主要成果:
- 实现了97.82%的准确度,用于脚跟撞击 (HS) 检测.
- 实现了99.03%的准确度,用于脚 (TO) 检测.
- 证明了与人类注释的近乎完美的对齐 (在99.2%的案例中不到一个的差异).
结论:
- DGEI为实时步行事件检测提供了高度准确和高效的解决方案.
- 该方法的准确性和适用于嵌入式系统的适用性通过广泛的实验结果得到验证.
- DGEI在可穿戴和嵌入式应用中为步态分析设定了新的标准.
