Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers (전자공학회논문지)

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Fall Recognition Algorithm Using Gravity-Weighted 3-Axis Accelerometer Data

3축 가속도 센서 데이터에 중력 방향 가중치를 사용한 낙상 인식 알고리듬

  • Kim, Nam Ho (Department of Software Engineering, DongyangMirae University) ;
  • Yu, Yun Seop (Department of Electrical, Electronic and Control Engineering, Hankyong National University)
  • 김남호 (동양미래대학교 소프트웨어정보학과) ;
  • 유윤섭 (한경대학교 전기전자제어공학과)
  • Received : 2013.01.28
  • Published : 2013.06.25
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Abstract

A newly developed fall recognition algorithm using gravity weighted 3-axis accelerometer data as the input of HMM (Hidden Markov Model) is introduced. Five types of fall feature parameters including the sum vector magnitude(SVM) and a newly-defined gravity-weighted sum vector magnitude(GSVM) are applied to a HMM to evaluate the accuracy of fall recognition. A GSVM parameter shows the best accuracy of falls which is 100% of sensitivity and 97.96% of specificity, and comparing with SVM, the results archive more improved recognition rate, 5.2% of sensitivity and 4.5% of specificity. GSVM shows higher recognition rate than SVM due to expressing falls characteristics well, whereas SVM expresses the only momentum.

중력 방향에 대한 가중치를 적용한 3축 가속도 센서 데이터를 낙상 특징 변수로 사용해서 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model; HMM)에 적용한 새로운 낙상 인식 알고리듬을 제안한다. 기존에 낙상인식에 많이 사용되는 변수인 3축 가속도의 벡터 합(Sum Vector Magnitude, SVM)과 새롭게 정의한 변수인 중력방향가중치를 적용한 3축 가속도의 벡터 합(Gravity-weighted Sum Vector Magnitude, GSVM)를 포함한 다섯 가지 낙상특징변수를 은닉 마르코프 모델에 적용하여 낙상 인식률을 평가하였다. 실험을 통해 얻은 가장 좋은 결과는 중력방향가중치를 적용한 3축 가속도의 벡터 합 변수를 적용한 결과이고 100% 민감도(sensitivity)와 97.96% 특이성(specificity)를 얻었다. 이것은 단순 3축 가속도의 벡터 합 변수에 비해 민감도는 5.2%와 특이성은 4.5% 정도 향상되었다. 단순히 운동량만을 표현하는 3축 가속도의 벡터 합 변수에 비해 중력방향가중치를 적용한 3축 가속도의 벡터 합 변수가 낙상의 움직임에 대한 특징을 잘 표현하기 때문에 높은 인식률을 나타내었다.

Keywords

References

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