一種非綁定式射頻標(biāo)簽健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練輔助設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種基于相位差的非綁定式射頻標(biāo)簽 健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前基于動(dòng)作識(shí)別的研宄有很多，在RFID中，如華盛頓大學(xué)研發(fā)的AllSee系統(tǒng)， 從RF信號(hào)中提取出RSSI包絡(luò)高精度地識(shí)別8種預(yù)先定義的簡(jiǎn)單手勢(shì)，但它修改了硬件設(shè) 備，并且只能識(shí)別簡(jiǎn)單手勢(shì)，而且由于AllSee考慮到低能耗，所以很容易受到其他因素的 干擾導(dǎo)致識(shí)別結(jié)果不準(zhǔn)確；清華大學(xué)研發(fā)的Tagoram系統(tǒng)利用相位差與全息圖技術(shù)，實(shí)時(shí) 追蹤物體移動(dòng)，使得在定位與追蹤中有著極高的精度，但它屬于綁定式定位，需要用戶(hù)身體 貼上標(biāo)簽，而且用了多根天線布置在不同方位，應(yīng)用場(chǎng)景十分有限。而在wif i領(lǐng)域，美國(guó)麻 省理工學(xué)院研發(fā)的WiTrack和WiSee系統(tǒng)能夠穿墻識(shí)別人體的手勢(shì)或移動(dòng)，WiSee利用FFT 和OFDM技術(shù)從接收到的wifi信號(hào)中提取多普勒偏移信息，通過(guò)多普勒的變化映射到手勢(shì) 的不同，它能夠識(shí)別9種手勢(shì)；WiTrack改造 USRP設(shè)備能夠識(shí)別人體的移動(dòng)，同時(shí)識(shí)別簡(jiǎn)單 的手勢(shì)，但他們都需要用到代價(jià)昂貴的USRP，同時(shí)需要多根天線，并且需要修改現(xiàn)有設(shè)備。
[0003] 上述是目前比較流行而且是最前沿的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，一些其他的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)， 如基于圖像的處理技術(shù)和紅外遙感等技術(shù)目前也已經(jīng)十分成熟，但還無(wú)法應(yīng)用到RFID領(lǐng) ±或。由于RFID具有其獨(dú)特的體積小、成本低、壽命長(zhǎng)、穿透性好、重復(fù)利用性好、不怕污染和 適應(yīng)各種環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，成為動(dòng)作識(shí)別的重要實(shí)現(xiàn)方式。而基于相位的方法是近年來(lái)新 興的方式，相比于RSSI，其檢測(cè)準(zhǔn)確度高，實(shí)時(shí)性好，受被檢測(cè)物體的動(dòng)作影響更大，更適合 用于行為檢測(cè)和識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種快速高效的非綁定式射頻 標(biāo)簽健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)不改動(dòng)已有的硬件設(shè)備，不需要人體攜帶任 何設(shè)備或標(biāo)簽，能識(shí)別出整個(gè)人體的多個(gè)不同健身動(dòng)作。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
[0006] 一種非綁定式射頻標(biāo)簽健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控方法，包括以下步驟：
[0007] -、系統(tǒng)對(duì)健身數(shù)據(jù)收集階段
[0008] 1)為用戶(hù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0009] 2)獲得動(dòng)作波形；
[0010] 所述獲得動(dòng)作波形是用戶(hù)在正對(duì)標(biāo)簽的前方設(shè)置健身動(dòng)作，然后連續(xù)做多次標(biāo)準(zhǔn) 的該健身動(dòng)作，則該動(dòng)作設(shè)置完畢；
[0011] 3)將波形保存為配置文件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0012] 動(dòng)作波形設(shè)置成功后，系統(tǒng)會(huì)為用戶(hù)自動(dòng)生成一個(gè)配置文件，該文件存儲(chǔ)處理后 的用戶(hù)收集動(dòng)作時(shí)的相位變化信息；健身計(jì)劃設(shè)置完畢后會(huì)與該用戶(hù)設(shè)置的配置文件一起 保存到以該用戶(hù)的用戶(hù)名命名的數(shù)據(jù)庫(kù)中；
[0013] 二、健身計(jì)劃設(shè)置階段
[0014] 4)用戶(hù)自定義健身計(jì)劃：
[0015] 所述獲得訓(xùn)練計(jì)劃是用戶(hù)自定義健身計(jì)劃，從已經(jīng)收集到的健身動(dòng)作中選擇將要 進(jìn)行健身的動(dòng)作，并設(shè)置每個(gè)動(dòng)作訓(xùn)練的組數(shù)以及每組的次數(shù)；
[0016] 5)用戶(hù)開(kāi)始健身動(dòng)作；
[0017] 6)系統(tǒng)將健身動(dòng)作與配置文件進(jìn)行識(shí)別與匹配；
[0018] 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)的動(dòng)作，標(biāo)簽收集用戶(hù)的相位信息，同樣需要經(jīng)過(guò)構(gòu)建配置文件時(shí) 的步驟獲得健身動(dòng)作的特征波形，然后將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的配置文件進(jìn)行DTW算法比對(duì)；
[0019] 7)系統(tǒng)得到識(shí)別結(jié)果并返回給用戶(hù)提示；
[0020] 8)用戶(hù)完成訓(xùn)練計(jì)劃，則系統(tǒng)返回。
[0021] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟3)將波形保存為配置文件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中還包 括以下步驟：
[0022] 3. 1)、相位提?。簭臉?biāo)簽接收到的信息中提取得到多個(gè)標(biāo)簽的相位信息；
[0023] 3. 2)、預(yù)處理：從Reader接收到的信息中，對(duì)收集到的相位信息做預(yù)處理，
[0024] 設(shè)相位為P =也，P2，…，PJ，其中η為標(biāo)簽數(shù)量，Pi= Ix (1)，x(2)，…，x(m)}，X為 相位值，需要依次作如下處理： 「00251 將相份倌變換至丨丨「-π/2. π/21 :差分：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非綁定式射頻標(biāo)簽健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控方法，其特征在于：包括以下步驟： 一、 系統(tǒng)對(duì)健身數(shù)據(jù)收集階段 1) 為用戶(hù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)； 2) 獲得動(dòng)作波形； 所述獲得動(dòng)作波形是用戶(hù)在正對(duì)標(biāo)簽的前方設(shè)置健身動(dòng)作，然后連續(xù)做多次標(biāo)準(zhǔn)的該 健身動(dòng)作，則該動(dòng)作設(shè)置完畢； 3) 將波形保存為配置文件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)； 動(dòng)作波形設(shè)置成功后，系統(tǒng)會(huì)為用戶(hù)自動(dòng)生成一個(gè)配置文件，該文件存儲(chǔ)處理后的用 戶(hù)收集動(dòng)作時(shí)的相位變化信息；健身計(jì)劃設(shè)置完畢后會(huì)與該用戶(hù)設(shè)置的配置文件一起保存 到以該用戶(hù)的用戶(hù)名命名的數(shù)據(jù)庫(kù)中； 二、健身計(jì)劃設(shè)置階段 4) 用戶(hù)自定義健身計(jì)劃： 所述獲得訓(xùn)練計(jì)劃是用戶(hù)自定義健身計(jì)劃，從已經(jīng)收集到的健身動(dòng)作中選擇將要進(jìn)行 健身的動(dòng)作，并設(shè)置每個(gè)動(dòng)作訓(xùn)練的組數(shù)以及每組的次數(shù)； 5) 用戶(hù)開(kāi)始健身動(dòng)作； 6) 系統(tǒng)將健身動(dòng)作與配置文件進(jìn)行識(shí)別與匹配； 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶(hù)的動(dòng)作，標(biāo)簽收集用戶(hù)的相位信息，同樣需要經(jīng)過(guò)構(gòu)建配置文件時(shí)的步 驟獲得健身動(dòng)作的特征波形，然后將其與數(shù)據(jù)庫(kù)中的配置文件進(jìn)行DTW算法比對(duì)； 7) 系統(tǒng)得到識(shí)別結(jié)果并返回給用戶(hù)提示； 8) 用戶(hù)完成訓(xùn)練計(jì)劃，則系統(tǒng)返回。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非綁定式射頻標(biāo)簽健身動(dòng)作識(shí)別監(jiān)控方法，其特征在 于：步驟3)將波形保存為配置文件保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中還包括以下步驟： 3. 1)、相位提?。簭臉?biāo)簽接收到的信息中提取得到多個(gè)標(biāo)簽的相位信息； 3. 2)、預(yù)處理：從Reader接收到的信息中，對(duì)收集到的相位信息做預(yù)處理， 設(shè)相位為P=也，P2，…，PJ，其中n為標(biāo)簽數(shù)量，Pi={x(1)，x(2)，? ? ?，xw}，x為相位 值，需要依次作如下處理： 將相位值變換到[_ 31 /2, 31 /2];差分： diff(Pi) = {Xi(2)-Xi⑴，Xi?-Xi⑵，? ? ?，Xi?-Xi(rf} (i) 獲得跳變點(diǎn)：絕對(duì)值小于n/2的點(diǎn)為跳變點(diǎn)，全部記錄到dp_corr= (diff^Pi) +Jr/2)modJr-ji/2-(11打的） (2) 將跳變點(diǎn)處的相位都設(shè)置為0 ; 將相位加上跳變點(diǎn)的累積和，再變換區(qū)間： 3. 3)、歸一化處理：將相位值壓縮到[-1，1]， (3) (4) 3. 4)、移動(dòng)均值濾波：在做切分之前需要先去除噪音，使曲線更平滑，調(diào)用matlab函數(shù)phase=smooth(phase, 5,，moving，），窗寬為 5，艮口
(5) 3.5)、Savitzky-G〇lay濾波器波形切分：按照下公式（6)做信號(hào)切分，獲得特征波形，
其中，1和xk分別是滑