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专利号: 2019112405444
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多特征融合CNN‑BLSTM的人体复杂行为识别方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

步骤1,通过滑动窗口对连续的传感器数据进行分割;

步骤2,对分割后的传感器数据提取特征,并进行标准化处理,通过特征选择算法,对这一系列人工提取特征进行筛选,保留优势特征;

步骤3,将分割后的行为数据输入深度学习模型进行训练,首先通过卷积神经网络进行一维卷积池化处理,再通过双向长短期记忆神经网络,使用平均池化层对双向长短期记忆神经网络输出的状态进行显著性特征提取;

步骤4,将池化后的特征向量与先前提取的优势特征向量融合,作为全连接网络的输入特征。

2.如权利要求1所述的一种基于多特征融合CNN‑BLSTM的人体复杂行为识别方法,其特征在于:所述步骤1的过程为:选择窗口大小为200进行50%的数据重叠分割,窗口大小200指传感器频率为50Hz,一共收集4s,作为一个输入数据;50%数据重叠指有重复的分割,每一个窗口大小为200的当前输入数据,后100个数据作为下一个输入数据的前100个数据。

3.如权利要求1或2所述的一种基于多特征融合CNN‑BLSTM的人体复杂行为识别方法,其特征在于:所述步骤2的过程为:对200窗口大小的数据进行特征提取,提取的特征值包括:均值、均方根、标准差、均值的模、标准差的模、绝对中位差、最小值、最大值、峰度、偏度和相关系数,将特征中的值进行标准化处理,即转换为均值为0,方差为1的正态分布,公式如下:

通过序列前向选择算法和网络权重值来衡量特征的重要性进而选择特征,操作是将得到的所有特征,逐个添加至神经网络,与经过网络平均池化后的特征向量进行线性融合,融合后的向量作为全连接层的输入,通过输出的结果精度进行取舍,若模型结果精度有所提升,则保留当前特征,若模型精度下降,则剔除该特征;对于添加特征值后模型精度值变化在±0.001之间的特征,读取网络模型全连接层的权重,通过比较特征值之间的权重大小来判断是否保留该特征,如该特征值权重大于已选择的优势特征值权重,则保留该特征值,否则剔除该特征,最终得到优势特征向量。

4.如权利要求1或2所述的一种基于多特征融合CNN‑BLSTM的人体复杂行为识别方法,其特征在于:所述步骤3的过程为:将手腕以及脚踝位置的加速度计和陀螺仪一共4个传感器数据作为CNN‑BLSTM网络的输入,每个传感器有x、y、z三轴数据,一共12维数据,每个数据窗口大小为200;将原始数据首先通过一维卷积神经网络,得到有时序的高维特征,并将这个带时序的高维特征作为双向长短期记忆神经网络的输入,经过双向长短期记忆神经网络对高维特征进行充分地学习后得到网络输出的状态信息为其中 为t=i时刻前向长短期记忆神经网络的输出, 为t=i时刻反向长短期记忆神经网络的输出,通过平均池化层对双向长短期记忆神经网络输出的状态信息进行特征提取,其公式如下所示:

5.如权利要求1或2所述的一种基于多特征融合CNN‑BLSTM的人体复杂行为识别方法,其特征在于:所述步骤4的过程为:通过步骤2和步骤3得到了两组特征向量,一组为序列前向选择算法得到的向量组合Z,另一组为CNN‑BLSTM经过训练学习得到的向量组合Y,现在对这两个特征向量进行线性融合,得到一个新的特征向量,公式如下所示:得到的特征向量 作为全连接层的输入,经过全连接层得到最后的样本分类标签,其计算公式如下所示:

其中W为特征向量的权重系数,b为特征向量的偏差,output为经过全连接层之后的输出。