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如何实现高可靠性的摔倒检测功能?技术难点与解决方案

核心算法与流程

  1. 多模态数据采集

    • 视觉数据:双摄像头(RGB+红外)捕获多视角画面,红外摄像头解决低光问题。

    • 穿戴设备:通过蓝牙/Wi-Fi获取智能手环的加速度和陀螺仪数据(采样率≥100Hz)。

  2. 摔倒判定逻辑

    • 关键点分析:使用AlphaPose模型提取17个关键点,计算躯干中线与地面的实时夹角(阈值设定为30°)。

    • 运动轨迹检测:通过卡尔曼滤波预测人体质心运动轨迹,若垂直速度骤增后归零(如>2m/s²),判定为摔倒。

    • 上下文推理:结合场景信息(如医院床位、卫生间)调整判定阈值,减少误报。

  3. 模型训练与优化

    • 数据集:采用公开数据集(如UR Fall Detection)与自采集数据(涵盖不同年龄、体型)。

    • 数据增强:添加运动模糊、遮挡模拟(遮挡率20%-50%),提升泛化能力。

    • 模型架构:基于Two-Stream网络(空间流+时间流),融合视觉与传感器数据,AUC可达0.97。

系统集成与部署

  • 边缘-云端协同:本地设备实时处理,云端存储历史数据并训练全局模型。

  • 隐私合规:视频流经匿名化处理(模糊非目标人物),符合GDPR/CCPA要求。

应用与案例

  • 养老院:2023年某试点项目实现摔倒检测准确率92%,响应时间≤8秒。

  • 体育训练:监测运动员落地姿态,预防运动损伤。

核心算法与流程

  1. 多模态数据采集

    • 视觉数据:双摄像头(RGB+红外)捕获多视角画面,红外摄像头解决低光问题。

    • 穿戴设备:通过蓝牙/Wi-Fi获取智能手环的加速度和陀螺仪数据(采样率≥100Hz)。

  2. 摔倒判定逻辑

    • 关键点分析:使用AlphaPose模型提取17个关键点,计算躯干中线与地面的实时夹角(阈值设定为30°)。

    • 运动轨迹检测:通过卡尔曼滤波预测人体质心运动轨迹,若垂直速度骤增后归零(如>2m/s²),判定为摔倒。

    • 上下文推理:结合场景信息(如医院床位、卫生间)调整判定阈值,减少误报。

  3. 模型训练与优化

    • 数据集:采用公开数据集(如UR Fall Detection)与自采集数据(涵盖不同年龄、体型)。

    • 数据增强:添加运动模糊、遮挡模拟(遮挡率20%-50%),提升泛化能力。

    • 模型架构:基于Two-Stream网络(空间流+时间流),融合视觉与传感器数据,AUC可达0.97。

系统集成与部署

  • 边缘-云端协同:本地设备实时处理,云端存储历史数据并训练全局模型。

  • 隐私合规:视频流经匿名化处理(模糊非目标人物),符合GDPR/CCPA要求。

应用与案例

  • 养老院:2023年某试点项目实现摔倒检测准确率92%,响应时间≤8秒。

  • 体育训练:监测运动员落地姿态,预防运动损伤。

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