面向护理场景的人体姿态射频感知方法研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mydxh
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着“万物互联”概念的提出与快速发展,人体状态感知已成为未来智能护理场景中必不可少的一部分,然而单纯依靠视觉识别难以克服环境遮挡及光线干扰等问题。射频识别技术(RFID)作为物联网中关键技术的重要一环,具有非视距、免接触、读取速度快、成本低等优点。国内外学者已开发的RFID定位系统主要面向物联网应用,在成本与使用条件上不适合用于人体姿态感知。针对以上问题,本文面向未来智能护理场景,开发了一种基于RFID技术的适用于人体模型的姿态捕获系统,初步解决了有遮挡情况时视觉技术难以有效识别人体姿态的难题。首先,本文对RFID系统的工作原理与系统架构进行分析,并对超高频波段的系统进行物理层分析,将提取到的底层相位信息作为实现定位方法的重要参数。针对标签特性(移动、旋转、耦合)进行实验设计与分析,克服了标准测向模型中的阵列孔径限制、旋转相位偏移、近场耦合干扰等问题,得出了修正后的测向模型。其次,通过分析标签阵列旋转与标签位置变化关系构建基于相位差的肢体关节测向模型。针对人体运动特点提出多刚体联合运动的细粒度肢体运动模型,并构建似然函数来进行关节角度搜索,最终将具有最大概率的角度值作为输出角度。该方法克服了原有测向系统对只有单个旋转中心的刚体进行测向的限制,能够有效测量多刚体联合运动中各个运动链上肢体关节的旋转角度。再次,针对人体结构与室内空间的合理配置提出45°式双天线系统进行三维肢体角度估计,通过多天线的数据融合计算了肢体关节的俯仰角和方位角。结合人体正运动学来构建人体姿态,通过卡尔曼滤波得到平滑的运动姿态。最后,搭建实验平台,并编写了阅读器与Kinect 2.0设备的控制软件。通过将可穿戴柔性RFID标签附着于人体衣物,对本文所提出的双天线系统进行实验分析,验证了所研究方法和系统的可靠性。实验结果显示,在无遮挡时以Kinect 2.0的数据为标准,四肢平均关节位置估计误差约5 cm;在人体被毯子遮挡时,肢体关节位置标准差约为4 cm。相比于视觉识别或惯性传感器等传统姿态捕获方法,本方法可简单有效准确地实时监测护理场景中的人体姿势,克服了毯子覆盖等有遮挡场景难以识别的难题。本方法将有益于各种智能护理应用,例如协助护理机器人进行人机交互或在医院、家庭环境中的无线监控。
其他文献
动态化是指赋予系统通过自身状态调整适应使用情景变化的能力,提高系统动态化程度是保证系统在复杂多变的条件下正常、可靠工作的必然要求,是技术系统进化的重要趋势之一。形态转换是指系统为了实现功能和性能的动态化,改变自身形态的行为。通过形态转换实现动态化是一种资源节约型的技术路径,研究形态转换设计方法具有重要的理论意义和实用价值。形态转换设计的基本任务是在发现动态化需求基础上,通过形态转换结构设计实现系统
学位
二氧化氮(NO2)是日常生活中常见的有害气体,严重污染大气环境并对人体呼吸系统产生极大危害,迫切需要对低浓度NO2气体进行长期实时的检测,因此,对传感器的气敏性能和可穿戴性提出了更高的要求。石墨烯材料由于其比表面积大、离子迁移率高等特点被广泛用于气体检测,但是仍存在选择性差、灵敏度低、制备工艺复杂等难题,另一方面常用的高分子柔性基底材料透气性差,降低了穿戴的舒适性,限制了柔性气体传感器的应用。本论
学位
由于AGV的造价成本小于人工成本且可靠性高、可以代替人执行危险任务、能提高工厂的生产效率等优势,所以投入了大量人力物力研究。本文对室内复杂环境下AGV导航系统深入研究,因为系统存在易受环境影响、柔性差、运输效率低和避障效果不良等多个问题。因此,本文使用不受光线干扰的激光导航方式搭建AGV导航系统,并从建图定位和路径规划两方面深入研究。在整个激光导航系统的研究与设计实现上,本文的主要工作与贡献如下:
学位
在能源石化、建筑施工和船舶制造等作业场景下,焊接机器人需要移动作业位置,根据现场环境提取焊接轨迹。传统固定安装焊接机器人因其位置固定且焊接路径预先设定,无法满足非结构化场景下的自主焊接需求。移动焊接机器人具有作业灵活等优点,更适用于复杂工件的现场焊接。为实现移动式焊接机器人的精准高效获取作业轨迹,本文提出了一种基于智能感知的移动焊接机器人智能示教方法。当移动焊接机器人变换作业场景后,首先通过深度相
学位
黑龙江省在2022年2季度开展了资质外经营现状和效益情况抽样调查.本文从我省小微建筑业企业的基本情况、经营现状以及面临的困难等方面进行研究,进一步了解和分析当前制约小微建筑业企业效益的各种主要因素并提出对策建议。
期刊
目的:通过监测血液系统疾病患者伏立康唑谷浓度(Cmin),评估血液病患者伏立康唑清除的影响因素及其不良反应,为伏立康唑的临床合理使用提供理论依据。方法:选取武汉市第一医院2018年5月至2019年12月给予伏立康唑预防及治疗的血液病患者136例,分析患者C-反应蛋白、白蛋白及肌酐与伏立康唑Cmin的相关性,检测糖皮质激素处理后伏立康唑Cmin水平的改变,并通过分层分析探究伏立康唑不良反应事件。结果
期刊
氮氧化物(Nitrogen Oxides,NOx)是环境的主要污染物,易造成酸雨和光化学烟雾,同时也是人体代谢的产物,是呼吸道系统疾病的标志性气体,在超过25 ppb(十亿分之一)浓度即可对人体气道造成危害,因此对传感器的性能提出了更高的要求。近几年,石墨烯材料由于其比表面积大、离子迁移率高等特点,成为极具潜力的传感材料。但是,石墨烯作为室温传感材料,其选择性差、灵敏度低、难以快速恢复、受环境湿度
学位
近年来,新型冠状病毒感染疫情给全球医疗、政治、经济领域带来了巨大的影响。自新型冠状病毒感染疫情流行开始以来,我们对新型冠状病毒感染影响的了解有了几何数级的增长,近期国内新型冠状病毒感染疫情变化迅速,对于肺部发现肿瘤性病变患者的外科手术如何开展也因近期疫情的变化而出现了争议。一些研究表明,接受肺癌手术的患者感染新型冠状病毒后较普通患者更易发生呼吸衰竭和围术期死亡事件,然而,癌症治疗的推迟也与患者死亡
期刊
在创新驱动引领时代变革的21世纪,利用创新手段使资源合理开发并可持续利用对企业未来的发展有重要意义。基于此,集成创新应运而生。本文基于TRIZ理论,从产品设计角度对机械产品技术集成创新理论进行研究。技术集成创新方法建立在对已有技术资源分析的基础上,通过将技术进行集成,实现产品在技术上创新,进而得到满足用户需求的新产品。本文从技术集成机理入手主要从以下几个方面展开研究:(1)研究技术集成的相关理论。
学位
随着我国科学技术的不断发展,建造能力与技术得到提升,公路隧道建设速度加快,隧道是高速公路的重要组成部分,而隧道灯具除尘、隧道内壁裂纹检测等管养工作是保证隧道畅通性、安全性的重要环节。为了提高管养工作效率,在进行管养工作时不影响正常交通运输等需求,本文设计了一种搭载在巡检平台之上的隧道管养机器人一体化机电设备系统,将巡检平台及机械臂的移动轨道布置在隧道边侧,根据不同管养工作需求来设计机械臂末端,通过
学位