基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统.pdf

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1、第23卷第6期传感技术学报Vo1．23No．62010年6月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJun．2010MotionRecognitionSystemforUpperLimbsBasedon3DAccelerationSensorsWANGChangxi一，YANGXianjun，XUQiang，MAZuchang，SUNYiningfLl，2：．CDhepint置e．seofAAc幻audtoe．m，yUofniSvecriesni。tcyesof，SHcefiee&nic2e3

2、a0n0d2a7Tn，edcChAnhdoinvla0gn；yceofdRCohbionat，TeHchefneoilo2g3y0,02In，。sCtihtuinate把Pn∞肘∞n’])1Abstract：Thispaperpresentsamotionrecognitionsystemforupperlimbsbasedon3Daccelerationsensors．Ac—celerationdatacollectedbytwo3Daccelerationsensorsareusedforclassifyingsome

3、motionbysupportvectorma-chine．Dataprecessingstepscontainpreprocessing，wavelettransformandfeatureselectionusedbytheantcolonyalgorithm，thusfeaturevectorstakeshape．Theresultsshowthatthesystemcanquicklyandeffectivelyclassifysomemotion．Keywords：acceleration；motionrecog

4、nition；wavelettransform；antcolonyalgorithm；suppo~vectormachineEEACC：7230J；7320E基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统王昌喜，杨先军，徐强，马祖长，孙怡宁＼2．中国科墨学裹技术大茎学耆自动化系，合肥2重30031)帽科学院合肥械研究所’△肥2。。)／摘要：设计一种基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统。该系统通过采集两个三维加速度传感器的加速度数据，对数据进行预处理、使用小波变换后得到特征向量，利用蚁群算法进行特征选择，最终由支持向量机进行动作类

5、型分类。实验结果表明，该系统能快速地、有效地对动作信号进行分类判别。关键词：加速度，动作识别，小波变换，蚁群算法，支持向量机中图分类号：TP212．6文献标识码：A文章编号：1004—1699(2010)06-0816-04人体动作识别技术在机器人研究中是一个重要系统结构及硬件设计的研究方向，是改善人们日常生活的不可或缺的一门技术，无需借助任何计算机系统的传统的输入设为了准确而全面地获得上肢在挥动过程中的加备就能够识别用户意图⋯。在人体动作识别研究速度信息，本系统信号采集需要两个三维加速度传主要有两个方向：基于视觉传感器的

6、人体动作识感器，加速度传感器装入盒子中，盒子外接有系带并别和基于可穿戴的传感器的人体动作识别I4J。做成手表状，分别佩戴在右手臂的前臂和后臂上。基于加速度传感器的人体动作识别技术属于后者，如图1所示，基于三维加速度传感器上肢动作识别加速度传感器在交互式游戏中得到广泛的应用，但系统包括数据采集子系统和数据分析子系统。是绝大多数交互式游戏并没有利用加速度传感器的数据对动作进行识别，没有实现真正意义上的交互，严重影响了使用者的乐趣。本文阐述的基于加速度传感器的上肢动作识别系统通过对加速度数据的处理、建模，得到基于加速度传感器的上

7、肢动作模型，在上肢动作识别上有较分析子系统j高的识别率，有效的解决了交互式游戏中的动作识图1系统结构图别问题收稿日期：2009—12—14修改日期：2010—01～25第6期王昌喜，杨先军等：基于三维加速度传感器的上肢动作识别系统817数据采集子系统硬件设计模块图如图2所示。信号进行预处理。本系统数据采集子系统是一种增益可调的通用数据(2)动作起始点判别如图3所示为找到动作采集器，采集器可对输入的6路幅度在一5V～+5起始点后的正抽动作信号图，在动作起始点寻V之间的模拟信号进行数据采集、经过中间步骤的找上，本套系统的采样频

8、率比较低(200Hz)所以用处理并存储，最后通过USB接口向上位机传输采集斜率而不能用过零率。50的数据，图2中的中间步骤包括信号经过双4选10匕二===二======二===堕，-50电子开关ADG609、±5V到0～3．3V电压变换器0O．10．20．30．40．50．60．7500P496、数字电