智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)中基于傳感器的半監(jiān)督智能行為識別方法研究

黨文遠(yuǎn) 于茜 王艷 殷蘇姣 宋雪鑾 張娜 大連科技學(xué)院 數(shù)字技術(shù)學(xué)院

引言

我國已步入老齡化社會，到2050年獨(dú)居和空巢老年人將占總?cè)丝诘?4%以上，這些老人面臨著年老體弱、無人贍養(yǎng)、就醫(yī)困難等問題，子女贍養(yǎng)、養(yǎng)老院等傳統(tǒng)養(yǎng)老模式需要升級，智能化養(yǎng)老成必然趨勢，智能養(yǎng)老已經(jīng)得到了國家和政府的積極支持，“十三五”規(guī)劃清晰地設(shè)計(jì)了社會養(yǎng)老服務(wù)體系，特別提出了運(yùn)用現(xiàn)代科技成果，提高養(yǎng)老服務(wù)管理水平。智能養(yǎng)老系統(tǒng)中的一個(gè)重要核心內(nèi)容是識別用戶的日常行為，它是其他所有功能的基礎(chǔ)。所以本文基于非侵入式傳感器進(jìn)行智能養(yǎng)老系統(tǒng)中的半監(jiān)督行為識別方法研究，得到行為知識模型，采用半監(jiān)督行為識別方法進(jìn)行識別，從而發(fā)現(xiàn)住戶異常行為并進(jìn)行預(yù)警。

1 行為數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理

數(shù)據(jù)是行為識別的關(guān)鍵，從住戶角度分類有單用戶、多用戶等不同類型，從標(biāo)注角度分類有標(biāo)注和非標(biāo)注數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)類型，本文研究的半監(jiān)督行為識別需要少量標(biāo)注數(shù)據(jù)。人工標(biāo)注數(shù)據(jù)錯(cuò)誤較多，所以要對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)處理的方式是通過編程統(tǒng)一排查數(shù)據(jù)中的標(biāo)注錯(cuò)誤并進(jìn)行修改，形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行行為識別。主要的預(yù)處理手段有刪除無效數(shù)據(jù)、補(bǔ)充數(shù)據(jù)缺失項(xiàng)、數(shù)據(jù)標(biāo)記配對處理等。

2 提取知識建立行為模型

行為模型研究是在特征傳感器基礎(chǔ)上提取知識建立行為模型，針對能區(qū)分所有行為的特征傳感器，提取其特征值，形成每種行為的知識模型，該知識模型是行為識別的基礎(chǔ)。本文從少量標(biāo)記數(shù)據(jù)中采用相似度比較、聚類等方法提取行為知識模型，并找到特征屬性，進(jìn)行屬性的約簡和降維，并最終得到可遷移的行為知識模型。采用此種方法提取的行為知識模型在知識模型數(shù)量、特征數(shù)量等方面都可進(jìn)行控制，相對靈活度比較大，可根據(jù)具體情況由用戶來自行選擇。

3 半監(jiān)督行為識別方法

現(xiàn)有的半監(jiān)督行為識別方法比較單一，一般是采用相似度測量方法將行為與行為知識模型進(jìn)行比較，從而計(jì)算匹配程度確定行為所述類別。為了更為準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)行為與行為知識模型進(jìn)行匹配，本文從三個(gè)不同的角度出發(fā)衡量行為與知識模型間的相似情況，并采用多數(shù)投票法最終確定行為的分類，這樣能更為準(zhǔn)確的確定分類，提高識別率。

4 結(jié)束語

本文提出了只需要少量標(biāo)記數(shù)據(jù)就能解決行為知識模型提取和提高識別率的半監(jiān)督行為識別方法，進(jìn)而解決了智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)中的關(guān)鍵核心問題——行為識別問題。系統(tǒng)通過傳感器自動(dòng)獲取數(shù)據(jù)，依據(jù)行為模型自動(dòng)識別行為，并對異常行為自動(dòng)發(fā)布預(yù)警和提醒，完全不需要人工服務(wù)，住戶可在安靜不受打擾的環(huán)境下享受系統(tǒng)的智能服務(wù)，使得智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)更人性化、智能化、高效化、準(zhǔn)確化，提升了智能居家養(yǎng)老系統(tǒng)的品質(zhì)。