面向智能护理机器人的行为识别方法研究

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1、分类号：TH11密级：公开UDC：621编号：201421202027河北工业大学硕士学位论文面向智能护理机器人的行为识别方法研究论文作者：刘欢欢学生类别：全日制学科门类：工学硕士学科专业：机械工程指导教师：张小俊职称：教授资助基金项目：国家青年科学基金（编号：61503119）河北省教育厅优秀青年基金（编号：YQ2014027）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONBEHAVIORRECOGNIT

2、IONMETHODFORTHEINTELLIGENTNURSING-CAREROBOTbyLiuHuanhuanSupervisor:Prof.ZhangXiaojunMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.61503119)andtheExcellentYouthFoundationofHebeiProvinceDepartmentofEducation(No.YQ2014027)原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所

3、取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：2017.5.19关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向

4、国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：2017.5.19导师签名：日期：2017.5.20摘要随着社会老龄化的加剧、人力资源的匮乏以及劳动力成本的提高，智能护理机器人有着广阔的发展前景。针对护理对象的行为识别技术是智能护理机器人的重要研究内容。但是目前针对护理对象的行为方式及其识别问题的研究较少，所以如何准确高效地对护理对象的行为进行识别，对于保证护理机器人在实际生活中正常工作具有重要意义。本文以此为研究背景对护理对象的行为识别方法进行研究。主要工作内容与创新性成果如下：1.以老年人为主要

5、研究对象，采用基于视频的行为识别方案实现行为的分类识别。目前由于缺少实验需要的公共数据库，本文选用医院护理场景为拍摄场地，由实验对象模拟老年人不同行为采集视频，进行数据库的构建，以保证数据库的实用性。本文最终建立的老年人行为数据库包含“行走”、“起床”、“站立”与“翻身”4种类别的训练样本与测试样本。2.针对视频中护理对象运动目标的检测精度与检测速度问题，研究了老年人运动目标的检测方法。基于本文构建的行为数据库，采用隔帧差分与Lucas-Kanade光流法相结合的隔帧光流法实现目标检测。通过实验验证了该方法在提高检测速度的同时达到了较好的检测精度，并为后续行为

6、识别提供了底层信息。3.针对行为识别中的特征提取速度与识别效果问题，结合老年人行为方式的特点，本文提出了利用跨层式卷积神经网络自主提取特征，结合支持向量机多类行为分类的护理对象行为识别方案，分别从网络结构、激活函数、分类机制以及参数选取等方面进行了设计。统计并对比了跨层式CNN-SVM模型与卷积神经网络以及其他识别算法的实验结果，证明了本文提出的方法具有较好的识别效果与实用意义。关键词：智能护理机器人，目标检测，行为识别，卷积神经网络，SVM多类行为分类器IABSTRACTWiththeagingofsociety,lackofhumanresourcesan

7、drisingcostsoflabor,intelligentnursing-carerobotshaveabroaddevelopmentprospect.Behaviorrecognitiontechnologyfornursingobjectsisakeenresearchtopicofintelligentnursing-carerobots.Nowadays,however,lessattentionispaidtothebehavioralpatternsofnursingobjectsandtheiridentificationtechnique

8、s.Therefore,howtoid