亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于Wi-Fi信號(hào)的人體動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2019-03-14 07:17:50薛源殷鋒袁平
        現(xiàn)代計(jì)算機(jī) 2019年4期
        關(guān)鍵詞:載波方差濾波器

        薛源,殷鋒,袁平

        (1.四川大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院,成都 610065;2.西南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,成都 610041;3.重慶大學(xué)數(shù)學(xué)與信息工程學(xué)院,重慶 400044)

        0 引言

        近年來(lái),隨著人們對(duì)健康的重視,室內(nèi)人體運(yùn)動(dòng)識(shí)別受到了越來(lái)越多的關(guān)注,各種識(shí)別方式層出不窮。在人體動(dòng)作識(shí)別的發(fā)展過(guò)程中,識(shí)別技術(shù)不斷創(chuàng)新?;趫D像的識(shí)別技術(shù)對(duì)光線的要求較高,同時(shí)也需要被識(shí)別對(duì)象在視覺(jué)范圍內(nèi)才可以進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別;基于傳感器的可穿戴設(shè)備會(huì)在一定程度上對(duì)用戶的生活造成影響,而且其識(shí)別的準(zhǔn)確率也不能很好地保證。

        1 相關(guān)研究

        隨著Wi-Fi技術(shù)的發(fā)展,普通商用Wi-Fi設(shè)備開(kāi)始被人們所重視,一般的Wi-Fi設(shè)備就可以對(duì)人體動(dòng)作進(jìn)行研究。2013年,Pu等人提出了WiSee[4]系統(tǒng),用來(lái)對(duì)房間內(nèi)的人體手勢(shì)行為進(jìn)行識(shí)別,其準(zhǔn)確度達(dá)到了94%。

        2014年,B.Kellogg等人提出了AllSee[3],通過(guò)分析RSS信號(hào)對(duì)手勢(shì)動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別,該系統(tǒng)取得了97%的識(shí)別精度。2015年,Abdelnasser等人提出了WiGest[1]。它通過(guò)利用通用Wi-Fi設(shè)備的RSSI信號(hào)對(duì)上下變動(dòng)的七種手勢(shì)進(jìn)行分析,達(dá)到了87.5%(單AP)和96%(三AP)的精確度。該系統(tǒng)通過(guò)分析信號(hào)的上升沿、下降沿以及其停頓來(lái)描述復(fù)雜的手勢(shì)。2016年,Tan.S等人提出WiFinger[2]在處理環(huán)境影響方面有了較大的改進(jìn)。將頻域CSI信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域功率時(shí)延譜,可以去除延遲較長(zhǎng)的信號(hào)分量,從而減輕多經(jīng)效應(yīng)的影響。2018年,F(xiàn)an.T等人提出了WiCatch[5],與以往的識(shí)別系統(tǒng)不同,在該系統(tǒng)可以識(shí)別有限的雙手手勢(shì)動(dòng)作。

        2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)分為發(fā)射器和接收器兩部分。發(fā)射器是一部2.4GHz的單天線路由器,接收器是經(jīng)過(guò)改造的Wi-Fi雷達(dá)[8]。系統(tǒng)采集CSI信號(hào),并依據(jù)其變化情況進(jìn)而測(cè)定房間內(nèi)人體運(yùn)動(dòng)情況。

        2.1 CSI概述

        在無(wú)線通信中,通常使用信道沖擊響應(yīng)(Channel Impulse Response,CIR)對(duì)無(wú)線信道的多徑傳播進(jìn)行建模,系統(tǒng)輸出可表達(dá)為:

        其中,αi,θi和 τi分別表示多徑傳播下,第 i條傳播路徑的無(wú)線信號(hào)的幅度的衰減尺度、相位偏移的尺度以及時(shí)間延遲的大小。δ(τ)表示狄拉克脈沖函數(shù)。CIR和信道頻率響應(yīng)(Channel Frequency Response,CFR)互為傅立葉變換,因而可以通過(guò)對(duì)CFR的測(cè)量間接獲得CIR。本文中通過(guò)采集CSI(CFR的間隔采樣)信號(hào)獲取信息。

        CSI是物理層的信道信息,反映了無(wú)線信道的性能,它可以表示為:

        其中,H(fk)表示中心頻率為 fk的子載波的CSI,||H(fk)||表示該子載波的幅頻響應(yīng),∠H(fk)表示該子載波的相頻響應(yīng)。

        2.2 數(shù)據(jù)處理

        由于環(huán)境無(wú)線信號(hào)的存在和設(shè)備內(nèi)部的電流等因素,所獲取到的數(shù)據(jù)中包含著大量的噪聲,這些噪聲會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)分析。

        對(duì)于原始數(shù)據(jù),首先需要將個(gè)別離群點(diǎn)去除。因?yàn)樵O(shè)備原因,有時(shí)信號(hào)會(huì)出現(xiàn)明顯的突變。為此,本文采取了 Hampel濾波,將不在區(qū)間 [μ-γ×σ,μ+γ×σ]范圍內(nèi)的點(diǎn)都定義為離群點(diǎn)。其中,μ為數(shù)據(jù)平均值,σ為數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差,σ為倍數(shù),本文中將其定為3。樣本數(shù)據(jù)值與中值相差3倍的標(biāo)準(zhǔn)差,則用中值替換該樣本值。與中值濾波器簡(jiǎn)單地使用窗口數(shù)據(jù)的中值作為過(guò)濾后的數(shù)據(jù)值相比,Hampel濾波器對(duì)于數(shù)據(jù)的處理更加細(xì)致,因此減小了過(guò)度過(guò)濾的可能。

        由于人體動(dòng)作的頻率都集中在中低頻區(qū)間,在進(jìn)行過(guò)初步處理后,所取得的圖像中仍然具有很強(qiáng)的抖動(dòng)性。這是因?yàn)樗〉玫臄?shù)據(jù)是室內(nèi)多條多徑信號(hào)和電磁噪聲等多種噪聲疊加后產(chǎn)生的采樣結(jié)果,有大量無(wú)關(guān)信息。為了取得更直觀且更精確的動(dòng)作信息,我們需要將高頻分量和直流分量去除。對(duì)于不同的人體動(dòng)作,頻率范圍如表1所示。

        表1 常見(jiàn)行為頻率圖[6]

        本文采用數(shù)字濾波的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次處理。數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)可以表示如下:

        與之相對(duì)應(yīng)的表示濾波器輸入信號(hào)和輸出信號(hào)關(guān)系的常系數(shù)線性差分方程表示如下:

        本文采用常見(jiàn)的巴特沃斯濾波器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。對(duì)于巴特沃斯濾波器,其幅度平方函數(shù)為:

        其中,ω表示信號(hào)頻率,ωc表示濾波器的截止頻率,n表示濾波器的階數(shù)。巴特沃斯濾波器在過(guò)濾時(shí)能夠較好地保持通帶內(nèi)信號(hào)的幅值。由于研究目標(biāo)是人體動(dòng)作,根據(jù)表1,選擇基本頻率為0-300Hz。

        通過(guò)表中數(shù)據(jù)可以對(duì)濾波范圍進(jìn)行一定的估計(jì),濾波前后的圖形如圖1??梢钥闯觯h(huán)境噪聲對(duì)接收端的CSI測(cè)量值產(chǎn)生了較大影響,經(jīng)過(guò)濾波以后,情況得到了明顯改善。

        圖1 濾波前后的對(duì)比情況

        2.3 特征提取

        對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理后的信息包含了有效的動(dòng)作信息。但是在這些信息中,包含動(dòng)作信息的同時(shí),也包含了一些無(wú)動(dòng)作時(shí)的信息。為了對(duì)動(dòng)作進(jìn)行提取,首先需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行分割。

        在一個(gè)OFDM系統(tǒng)內(nèi),子載波之間的相關(guān)矩陣很容易求出,由此可以得到相關(guān)矩陣的特征向量和特征值。在安靜的環(huán)境下,第二個(gè)特征向量會(huì)在相鄰子載波之間隨機(jī)變化。在環(huán)境內(nèi)出現(xiàn)動(dòng)作時(shí),子載波之間出現(xiàn)一定的相關(guān)性,它的第一個(gè)插值會(huì)變得更小,該值可以表示為:

        其中,Nc是子載波的個(gè)數(shù),|q2()l-q2(l-1)|是相鄰子載波的系數(shù)差,通過(guò)來(lái)判斷是否有動(dòng)作出現(xiàn)。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)段的切分,可以將每個(gè)動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的時(shí)間域取出,方便進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

        在取得動(dòng)作片段以后,需要對(duì)動(dòng)作片段進(jìn)行分類(lèi)識(shí)別。由于不同的動(dòng)作所導(dǎo)致的CSI信號(hào)變化不同,從整體變化的方式來(lái)看,在同一時(shí)間段內(nèi),子載波之間雖然存在有微小的差異,但是其基本的變化趨勢(shì)是相同的。為了獲得更加精確的運(yùn)動(dòng)情況,在處理中,本文充分利用了30個(gè)子載波的數(shù)據(jù)構(gòu)造特征矩陣。

        基于上述原因,本文選擇方差作為動(dòng)作的特征值。對(duì)于任一CSI序列,其方差可以表示該段序列的離散程度和變化情況。根據(jù)所有子載波的這一特點(diǎn),結(jié)合SRC分類(lèi)算法,本文對(duì)t時(shí)間內(nèi)的CSI序列求移動(dòng)方差。

        對(duì)于一個(gè)CSI序列H={H1(1),H2(2),H3(3)…Hk(t)},計(jì)算其在滑動(dòng)窗口m內(nèi)的CSI序列方差的公式為:

        其中,Hk(t )代表在t時(shí)刻內(nèi),第k個(gè)子載波的CSI幅值,由該式可以計(jì)算得到一個(gè)特征方差矩陣,該矩陣包含了子載波的信號(hào)特征,同時(shí)也能反映出由于人體動(dòng)作所引起的CSI變化情況。不同的人體動(dòng)作(站起、行走)等動(dòng)作所引起的移動(dòng)方差有明顯的區(qū)別。

        2.4 動(dòng)作分類(lèi)

        在上述過(guò)程中,我們得到了不同動(dòng)作最具代表性的特征,需要一個(gè)正確的分類(lèi)器來(lái)進(jìn)行識(shí)別。本文采用支持向量機(jī)(SVM)對(duì)不同動(dòng)作進(jìn)行分類(lèi)。由于原始數(shù)據(jù)當(dāng)中的數(shù)據(jù)并不全部都是線性可分的,因此需要將其原始空間映射到高維空間,從而對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行區(qū)分。本文采用LIBSVM[7]進(jìn)行處理。

        3 結(jié)語(yǔ)

        本文設(shè)計(jì)了一套基于Wi-Fi信號(hào)的人體動(dòng)作識(shí)別系統(tǒng)。人體在Wi-Fi環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí),會(huì)對(duì)信號(hào)波形產(chǎn)生一定的影響,系統(tǒng)首先對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行采集,然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的去噪操作,接著對(duì)其進(jìn)行分割并計(jì)算其特征值,最終采用LIBSVM系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作分類(lèi),從而可以對(duì)人體運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的識(shí)別和判斷,具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

        猜你喜歡
        載波方差濾波器
        基于無(wú)擾濾波器和AED-ADT的無(wú)擾切換控制
        方差怎么算
        概率與統(tǒng)計(jì)(2)——離散型隨機(jī)變量的期望與方差
        從濾波器理解卷積
        電子制作(2019年11期)2019-07-04 00:34:38
        計(jì)算方差用哪個(gè)公式
        開(kāi)關(guān)電源EMI濾波器的應(yīng)用方法探討
        電子制作(2018年16期)2018-09-26 03:26:50
        方差生活秀
        基于TMS320C6678的SAR方位向預(yù)濾波器的并行實(shí)現(xiàn)
        應(yīng)急廣播系統(tǒng)中副載波的構(gòu)建與應(yīng)用
        低壓載波通訊測(cè)試儀的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
        校园春色人妻激情高清中文字幕| 欧美久久中文字幕| 色综久久综合桃花网国产精品| 蜜桃传媒网站在线观看| 网禁拗女稀缺资源在线观看| 久久久久无码国产精品不卡| 久久99老妇伦国产熟女高清| 成人久久精品人妻一区二区三区| 亚洲av中文无码乱人伦下载| aaaaaa级特色特黄的毛片| 亚洲精品国产综合久久一线| 国产自拍视频免费在线观看| 欧美性猛交xxxx免费看蜜桃| 亚洲av日韩av无码av| 免费大学生国产在线观看p| 国产亚洲综合另类色专区| 无码av不卡一区二区三区| 少妇人妻在线视频| 国产精品国产三级国产an| 极品尤物在线精品一区二区三区| 国产超碰女人任你爽| 久久天天躁狠狠躁夜夜爽蜜月| 国产后入内射在线观看| 国产熟人精品一区二区| 无码人妻av一二区二区三区| 亚洲精品综合第一国产综合| 国产亚洲精品一区二区在线播放| 色综合天天综合网国产成人网 | 老湿机香蕉久久久久久| 亚洲综合综合在线| 少妇又骚又多水的视频| 日本大骚b视频在线| 秋霞午夜无码鲁丝片午夜精品 | 亚洲中文字幕无码永久在线| 精品国产爱在线观看| 偷拍色图一区二区三区| 中国丰满熟妇xxxx性| 久久久久亚洲精品天堂| 国产另类人妖在线观看| 少妇粉嫩小泬喷水视频| 免费啪啪视频一区|