Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật máy tính: Phát hiện vận động bất thường (ngã) sử dụng cảm biến đeo

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, đề xuất phương pháp phát hiện VĐBTsửdụng kết hợp nhiều cảm biến đeo; tận dụng các tiến bộ của học sâu tiên tiến để đề xuất một mô hình học sâu hiệu quả cho trích chọn và biểu diễn các đặc trưng tự động từ nhiều nguồn cảm biến cho bài toán phát hiện VĐBT sử dụng kết hợp nhiều cảm biến đeo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Kỹ thuật máy tính: Phát hiện vận động bất thường (ngã) sử dụng cảm biến đeo BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNGHỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG NGUYỄN TUẤN LINH PHÁT HIỆN VẬN ĐỘNG BẤT THƯỜNG (NGÃ) SỬ DỤNG CẢM BIẾN ĐEO CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT MÁY TÍNH MÃ SỐ : 9.48.01.06 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2021Công trình hoàn thành tại: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thôngNgười hướng dẫn khoa học:1. TS. Vũ Văn Thoả2. PGS.TS. Phạm Văn CườngPhản biện 1:Phản biện 2:Phản biện 3:Luận án được bảo vệ trước Hội đồng cấp Học viện tại:Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông,Số 122 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội,Vào lúc:Có thể tìm hiểu luận án tại:1) Thư viện Quốc Gia Việt Nam2) Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 PHẦN MỞ ĐẦUA. Tính cấp thiết của đề tài Nghiên cứu các phương pháp phát hiện vận động bất thường (VĐBT) để sớm đưara các cảnh báo là lĩnh vực nghiên cứu nhận được nhiều sự quan tâm đáng kể của cácnhà khoa học trong lĩnh vực liên ngành là công nghệ thông tin, công nghệ cảm biến, yhọc về các bệnh vận động, thần kinh và chăm sóc sức khỏe. Theo cách thức sử dụng cảm biến, các nghiên cứu phát hiện VĐBT thường đượcchia làm 3 nhóm: sử dụng cảm biến đeo trên người (wearable sensing) [70, 84]; sử dụngcảm biến được tích hợp vào môi trường [24, 84] hoặc vật dụng (pervasive sensing) [24]và thị giác máy tính (computer vision) [111]. Mặc dù mỗi cách tiếp cận phát hiện VĐBT đều đã có những kết quả nghiên cứuđáng kể, nhưng cũng bộc lộ một số hạn chế nhất định. Đề tài với nội dung “Phát hiệnvận động bất thường (ngã) sử dụng cảm biến đeo” thực hiện trong khuôn khổ Luậnán Tiến sĩ góp phần giải quyết một số vấn đề còn hạn chế trong các phương pháp pháthiện VĐBT tập trung vào vận động ngã và nhận dạng hoạt động ở người sử dụng cảmbiến đeo.B. Mục tiêu của luận án Mục tiêu chính của luận án là đề xuất được phương pháp phát hiện VĐBT ở ngườidựa trên cảm biến đeo và học máy. Cụ thể, luận án sẽ tập trung vào các mục tiêu dưới đây: * Nghiên cứu, đề xuất phương pháp phát hiện VĐBT sử dụng kết hợp nhiều cảm biến đeo. * Tận dụng các tiến bộ của học sâu tiên tiến để đề xuất một mô hình học sâu hiệuquả cho trích chọn và biểu diễn các đặc trưng tự động từ nhiều nguồn cảm biến cho bàitoán phát hiện VĐBT sử dụng kết hợp nhiều cảm biến đeo.C. Bố cục của luận án Nội dung luận án được xây dựng thành 3 chương như sau: Chương 1. Giới thiệu tổng quan bài toán phát hiện VĐBT. Trình bày các nghiêncứu có liên quan đến phát hiện VĐBT, tập trung vào phát hiện ngã. Giới thiệu cácphương pháp trích chọn đặc trưng cho bài toán phát hiện VĐBT, tập dữ liệu sử dụng vàđộ đo đánh giá. Chương 2. Đề xuất phương pháp trích chọn đặc trưng thủ công kết hợp dữ liệu củacác cảm biến quán tính ở cấp độ đặc trưng cho bài toán phát hiện ngã [CT4]. Đề xuấtgiải pháp giúp giải quyết thách thức của việc thiếu dữ liệu huấn luyện đối với bài toánphát hiện VĐBT bằng phương pháp sử dụng hàm nhân phi tuyến hồi quy [CT3]. Tiếnhành thử nghiệm và đánh giá kết quả của các phương pháp đề xuất. Chương 3. Đề xuất kết hợp mạng CNN và mạng LSTM phát hiện VĐBT [CT2]. Đềxuất một mô hình kết hợp dữ liệu khung xương và dữ liệu quán tính ở cấp đặc trưng sửdụng các mạng nhân chập theo thời gian (deep temporal convolutional networks) đểnhận dạng các hoạt động phức tạp và VĐBT ở con người [CT1]. Tiến hành thử nghiệmđể đánh giá hiệu quả của các phương pháp đề xuất Kết luận: Tóm tắt các kết quả đã đạt được, các đóng góp mới và đề xuất hướng pháttriển của luận án. 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BÀI TOÁN PHÁT HIỆN VẬN ĐỘNG BẤT THƯỜNGTóm tắt: Giới thiệu tổng quan bài toán phát hiện VĐBT, các nghiên cứu có liên quan.Chỉ ra những ưu điểm, hạn chế, tồn tại của các phương pháp phát hiện VĐBT hiện có,từ đó xác định được hướng nghiên cứu của luận án. Trong chương 1 cũng giới thiệu cácphương pháp trích chọn đặc trưng cho bài toán phát hiện VĐBT, độ đo đánh giá và cáctập dữ liệu sử dụng.1.1. Bài toán1.1.1. Giới thiệu bài toán VĐBT là những vận động không có tính chủ ý, diễn ra khá nhanh và thường để lại hậu quả khôngmong muốn cho con người như bị chấn thương, va đập... Bài toán phát hiện VĐBT hiện đang thu hútđược sự quan tâm của cộng đồng nghiên cứu vì nó có nhiều ứng dụng thực tế.1.1.2. Tại sao phải phát hiện VĐBT Bài toán phát hiện VĐBT có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực chăm sóc sức khoẻ,an ninh - an toàn và bảo mật.1.2. Các nghiên cứu có liên quan1.2.1. Theo công nghệ cảm biến1.2.1.1. Tổng quan về các cảm biến sử dụng để nhận dạng hoạt động ở người Có nhiều loại cảm biến được sử dụng để nhận dạng hoạt động ở người như các cảmbiến y sinh, cảm biến hình ảnh, cảm biến môi trường, tuy nh ...