Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Application of artificial neural networks in fall prediction

Walczak Tomasz, Sopa Martyna, Pogorzała Adam M.

Vibrations in Physical Systems

|

2021

|

Vol. 32, nr 2

art. no. 2021210

EN

The problem of fall is still unsolved even though it is a serious problem, especially in group of elderly. Also, another difficulty is to analyse falls that occur in day-to-day life. Those events are hard to observe by specialists and so it is hard to analyse them. Following work contains a description of experimental process for external force-caused fall observation with the use of motion capture system and dynamometric platforms. Data collected according to this protocol were later used for time series neural networks. Obtained results of analysis were compared to popular model of human stability. Conducted inquiry proves that it is possible to detect fall even before it occurs and while it is external force-caused fall the loss of stability develops earlier than it was assumed.

2

System lokalizacyjny do monitorowania osób z zaburzeniami poznawczymi

Kołakowski Jerzy, Djaja-Jośko Vitomir, Kołakowski M., Cichocki Jacek

Przegląd Telekomunikacyjny + Wiadomości Telekomunikacyjne

|

2019

|

nr 6

453--456, CD

PL

Systemy lokalizacyjne pełnią ważną rolę w procesie wspomagania i diagnostyki osób z zaburzeniami poznawczymi. W referacie przedstawiono system zrealizowany w ramach projektu IONIS. Opisano architekturę systemu, budowę węzłów i etykiet, przedstawiono wymianę informacji pomiędzy urządzeniami. System umożliwia wykorzystanie do wyznaczania położenia wyników pomiarów wykonanych w interfejsach UWB i Bluetooth Low Energy. Ilustracją działania systemu są przykładowe wyniki lokalizacji osób w domu opieki.

EN

Localization systems are important component of platforms supporting persons with cognitive impairments. The paper presents a positioning system developed within IONIS project. System's architecture, design of anchor nodes and tags, exchange of data between devices are briefly described. Localization algorithms implemented in the system utilize results of measurements carried out in UWB and Bluetooth Low Energy interfaces. Exemplary results illustrating system operation are also included.

3

Fall detection of the elderly using a smartphone

Dobosz K., Wreczycki P.

Journal of Medical Informatics & Technologies

|

2016

|

Vol. 25

19--27

EN

Fall detection of the elderly is a major public health problem. The probability of falls makes them dependent on others and restricts their freedom of movement. Although many fall detection methods have been developed to recognize falls in a real-time, most are inaccurate and inconvenient to use. In this paper we describe two methods for detecting the fall of a human body that can be implemented for the smartphones with built-in accelerometer. The first one used the raw data obtained from the sensor, and the second one - filtered data. In addition to the measuring a load factor, an important role in the algorithms has also a mobile device orientation to the ground. The assumption for the study was the localization of the smartphone in a right pocket of trousers - common in right-handed people. The experiment consisted in simulation the falls from different initial postures (standing, sitting, kneeling) in four directions (front, back, left, right). The results are satisfactory for detection of falls from a standing position. In conclusion, correct detection of falls based on the accelerometer built into the smartphone is possible after the filtration of the raw data, although the location of this device, the initial body position and direction of the fall have significant impact.

4

Badania eksploatacyjne czterosensorowego detektora upadków

Wójtowicz B., Dobrowolski A. P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2015

|

Vol. 64, nr 2

45-58

PL

Zaprezentowane w niniejszym artykule badania stanowią kontynuację dotychczasowych prac mających na celu opracowanie mobilnego detektora upadków. Przedstawiony algorytm opiera się na dyskretnej transformacji falkowej sygnałów z dostępnych w detektorze sensorów oraz pojedynczym klasyfikatorze w postaci sieci wektorów nośnych - SVM (ang. Support Vector Machine). Do procesu redukcji cech zastosowano miarę istotności Fishera. W wyniku zmniejszenia liczby cech zmniejszeniu uległa również liczba wektorów nośnych sieci SVM, mająca bezpośredni wpływ na górne oszacowanie błędu klasyfikacji. Na podstawie otrzymanych wyników wyznaczono parametry klasyfikatora pozwalające na zaprezentowanie opracowanej koncepcji w polu krzywych ROC (ang. Receiver Operating Characteristics) oraz porównanie ich z wynikami otrzymanymi dla pojedynczych sensorów detektora. Opracowana koncepcja daje zdecydowanie lepsze rezultaty niż każdy z sensorów działający niezależnie. Rezultaty przeprowadzonych badań dały bardzo dobre wyniki w porównaniu z dotychczasowymi wynikami, przy znacznej redukcji liczby wymaganych deskryptorów. Z uwagi na ścisłą zależność pomiędzy liczbą danych uczących oraz liczbą wektorów nośnych, które bezpośrednio wpływają na górne oszacowanie błędu klasyfikacji, dokonano redukcji deskryptorów. W rezultacie uzyskano zadowalające efekty przy redukcji liczby deskryptorów z 38 do zaledwie 6, zapewniając, że górne oszacowanie błędu klasyfikacji, w zbiorze nowych danych testowych nie przekracza 5,3%.

EN

The studies presented in this article are the continuation of previous work to develop a mobile fall detector. The algorithm is based on a discrete wavelet transform of the signals from the sensors available at the detector and a linear support vector machine as a classifier. Fisher score method is used for feature selection in the proposed algorithm. As a result of reducing the number of features, the number of support vectors has been also reduced - it has a direct impact on the upper estimate of the classification error. On the basis of the obtained results, the classifier parameters have been calculated. This allows presenting the developed concept in the field of ROC curves (Receiver Operating Characteristics) and their comparison with the results obtained for individual sensors. The developed concept gives much better results than each of the sensors acting independently. The findings of this study have given very good results in comparison with the previous findings, with a significant reduction in the number of required features. Due to the close relationship between the number of training data and the number of support vectors which directly affect the upper estimate of the classification error, the number of features has been reduced. Finally, satisfactory results have been obtained with the reduction of the number of features from 38 to just six, ensuring that the upper estimation of the classification error in the set of the new test data does not exceed 5.3%.

5

Multisensoryczny detektor upadków wykorzystujący dyskretną dekompozycję falkową oraz klasyfikator SVM

Wójtowicz B., Dobrowolski A. P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2014

|

R. 60, nr 9

729--732

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań opracowanego mechanizmu detekcji upadków. Wysoką niezawodność oraz niski poziom fałszywych alarmów uzyskano w wyniku zastosowania czterech niezależnych sensorów różnych wielkości fizycznych oraz wyrafinowanych metod przetwarzania sygnałów i eksploracji danych. Przeprowadzone badania pozwalają na stwierdzenie, że pominięcie znaku deskryptorów znacznie poprawia skuteczność prawidłowej klasyfikacji upadków. Z tego powodu w dalszych pracach zostanie przyjęty algorytm wykorzystujący wartości bezwzględne wyznaczanych cech. W trakcie badań zaobserwowano, że zwiększanie liczby cech użytych w procesie uczenia oraz testowania nie prowadzi do zwiększenia jakości klasyfikacji. Wynika stąd potrzeba dobrania optymalnej liczby deskryptorów. Dlatego istotnym warunkiem poprawy skuteczności systemu jest przeprowadzenie właściwej selekcji cech, co jest głównym celem kolejnego etapu badań.

EN

The paper presents the results of research on a fall detection algorithm. The high reliability and a low level of false alarms were obtained by the use of four independent sensors of various physical quantities as well as sophisticated methods of signal processing and data mining. The algorithm was implemented and tested in Matlab. It was based on the discrete wavelet transform and a support vectors machine. The source of the data was processed by the detector presented in [5, 6]. The device integrates four MEMS sensors. It includes an atmospheric pressure sensor and three triaxial sensors, such as an accelerometer, a gyroscope and a magnetometer. The signal from each of the available sensors was sampled at a frequency of 25 Hz. The processed and analyzed frame had the length of 100 samples, which equaled four-second registration. The scheme of the measurement system is shown in Figure 3. The obtained findings were the basis for the presentation of each sensor in the field of ROC curves in two variants (taking into account an extracted feature with the sign and with its omission). Definitely, better results were obtained using the absolute values of the descriptors in the process of learning/testing. The best results of fall detection were received for a gyroscope and an accelerometer, followed by a magnetometer and a barometric pressure sensor. From the studies one can draw a conclusion that the omission of the sign descriptors significantly improves the correct classification of falls. For this reason, in further work there will be adopted an algorithm using the absolute values of extracted features. During the study it was observed that the increase in the number of features used in learning and testing did not lead to the increase in the quality of classification. This calls for the selection of the optimum number of descriptors. Therefore, an important prerequisite to improve the efficiency of the system is a proper feature selection, which is the main objective of the next stage of investigations. In further research, we plan to implement the data fusion algorithm in order to increase the effectiveness of the mechanisms developed.

6

Detektor upadków oparty na dyskretnej transformacie falkowej oraz niezależnych klasyfikatorach SVM

Wójtowicz B., Dobrowolski A. P.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 3

22-26

PL

Artykuł prezentuje algorytm do detekcji niekontrolowanych upadków człowieka. Wiele dostępnych rozwiązań bazuje na pojedynczych sensorach, a uzyskiwane rezultaty są zazwyczaj wynikiem implementacji algorytmów bazujących na progach, po przekroczeniu których uruchamiana jest procedura alarmowa. W odróżnieniu do takiego podejścia w artykule zaprezentowano i przebadano algorytm detekcji upadków bazujący na dekompozycji falkowej oraz liniowej sieci wektorów nośnych. Uzyskane wyniki dały w rezultacie poprawną klasyfikację wszystkich badanych zdarzeń upadków, z niewielką liczbą zgłaszanych fałszywych alarmów. Zaprezentowane badania są kontynuacja prac mających na celu opracowanie mobilnego detektora upadków.

EN

This article presents an algorithm for the detection of uncontrolled falls. Many of the available solutions are based on data from individual sensors. The results obtained through them are usually based on thresholds algorithms beyond which the alarm is triggered. In contrast to this approach, in this article falls detection algorithm based on wavelet decomposition and linear support vector machine has been presented and tested. The results have given the correct classification of all fall events, with a small number of false positives. The presented study is the continuation of the work to develop a mobile fall detector.

7

Bezprzewodowy detektor upadków

Wójtowicz B., Dobrowolski A.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2014

|

Vol. 55, nr 3

72-75

PL

Upadki są bardzo istotnym problemem zdrowia publicznego. Ponieważ średnia wieku społeczeństwa wzrasta problem ten coraz częściej dotyka ludzi starszych, których układ kostny jest osłabiony, a szybkość reakcji nie pozwala na uniknięcie przypadkowych kontuzji. Upadki mogą prowadzić do bardzo skomplikowanych powikłań, a nawet śmierci człowieka. Niewątpliwie bardzo dużym wyzwaniem staje się opracowanie systemu pozwalającego na szybką detekcję upadku, przyczyniając się do skrócenia czasu oczekiwania na pierwszą pomoc medyczną i w efekcie krótszą hospitalizację oraz zmniejszenie ryzyka powikłań pourazowych. W artykule zaprezentowano bezprzewodowy system do detekcji niekontrolowanych upadków człowieka. Jego zasadniczym elementem jest bezprzewodowy detektor, który posiada cztery wbudowane sensory: żyroskop, akcelerometr, magnetometr oraz sensor ciśnienia. Zastosowanie fuzji i integracji danych sensorycznych zwiększa skuteczność działania systemu. Bezprzewodową komunikację zapewnia wbudowany w urządzenie moduł WIFI, pozwalający na komunikację m.in. z komputerem lub telefonem komórkowym. Uruchomienie procedury alarmowania następuje wskutek wypracowania decyzji przez moduł decyzyjno-wnioskujący, który bazuje na danych kolekcjonowanych z wbudowanych sensorów. System zaopatrzono w mechanizm minimalizujący możliwość zgłaszania fałszywych alarmów.

EN

Nowadays, falls are a very important problem of public health care system. The problem more often affects elderly people due to the fact that the average age of population is increasing. The aged people tend to have more fragile bones, thus accidental falls can lead to serious injuries or even death. The care for elderly people can be improved by using monitoring system, which reduces the potential risks of serious complications of injuries. This paper presents wireless system to detect uncontrolled falls, which can be widely used in emergency situation. Through immediate detection of uncontrolled falls, the hospitalization time can be shortened. Designed device consists of four sensors: gyroscope, accelerometer, magnetometer and pressure sensor. Data fusion and integration increases effectiveness of designed system. The use of WIFI module allows wireless transmission, i.e. with a computer or mobile phone. To decrease the number of potentially false alarms, all detected events can be interrupted by the user. In this study we describe experiments conducted using designed sensor.

8

A solution to detect and prevent the falls of geriatric patients

Pławiak-Mowna A., Zając W., Andrzejewski G.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 12

350-352

EN

Advanced technologies are effectively used in healthcare applications. One of areas is support of taking care of older adults, which is a growing problem in contemporary societies. The research results in designing new systems and solutions, dedicated to solve particular problems or to cover the caretaking problem in general. Among such systems and solutions, the special ones are systems designed to help to solve the fall detection problem. In this paper, the review of such solutions is presented, advantages and disadvantages are discussed. The novel conception of such system is presented and discussed and conclusion is drawn.

PL

Ochrona zdrowia coraz efektywniej wykorzystuje rozwiązania, oparte na nowoczesnych technologiach. Jednym z obszarów ich stosowania są systemy wspierania opieki nad osobami starszymi, które to zagadnienie stanowi narastający problem współczesnych społeczeństw. Wyniki badań pozwalają na projektowanie różnorodnych systemów i urządzeń, zarówno przeznaczonych do rozwiązywania określonego problemu opieki, jak też wspierających cały proces. Pośród nich szczególną klasę stanowią rozwiązania przeznaczone do wspomagania nadzorowania możliwości wystąpienia upadku. W niniejszym artykule zaprezentowano przegląd istniejących rozwiązań w tej klasie i omówiono ich charakterystykę. Przedstawiono także nowatorską koncepcję systemu tej klasy.

9

Projekt integratora danych sensorycznych do detekcji niekontrolowanych upadków

Wójtowicz B., Dobrowolski A. P.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2013

|

Vol. 62, nr 4

229-240

PL

Co trzeci człowiek powyżej 65. roku życia przynajmniej raz do roku narażony jest na upadek [1, 2]. W roku 2002 z powodu upadków zmarło 391 tysięcy ludzi [1]. Upadki oraz urazy nimi spowodowane stanowią istotny problem zdrowia publicznego i często wymagają natychmiastowej pomocy medycznej. Bardzo szybka detekcja niekontrolowanego upadku pozwala na skrócenie czasu hospitalizacji, a przede wszystkim zmniejszenie potencjalnego ryzyka wystąpienia groźnych powikłań pourazowych. W niniejszym artykule zaprezentowano projekt bezprzewodowego urządzenia do detekcji niekontrolowanych upadków. Zaprojektowane urządzenie zaopatrzone jest w cztery sensory: żyroskop, akcelerometr, magnetometr oraz sensor ciśnienia. Dane z sensorów przetwarzane są w mikrokontrolerze, który w pierwszym etapie dokonuje operacji związanych z fuzją i integracją danych. Następnie w module decyzyjno-wnioskującym podejmowana jest decyzja o detekcji upadku i wyzwoleniu procedury alarmowej. Zgłoszenie alarmu odbywa się za pośrednictwem sieci bezprzewodowej, umożliwiającej podłączenie urządzenia do integratora sensorycznego, którym może być np. telefon komórkowy z dedykowaną aplikacją.

EN

At least once a year every third person over 65 years of age is exposed to a fall [1, 2]. 391,000 people died due to falls in 2002 [1]. Falls and injuries caused by them are an important public health problem and often require immediate medical attention. Very fast detection of uncontrolled falls shortens the duration of hospitalization and reduces the potential risk of serious complications of injuries. This paper presents the design of a wireless device for the detection of uncontrolled falls. The device consists of four sensors: a gyroscope, an accelerometer, a magnetometer, and a pressure sensor. Data from the sensors are processed in the microcontroller, which performs the operations of data fusion and integration. The decision about the fall detection is made in the next step and if it is needed, it triggers an alarm. Alarm notification is sent via wireless network. The device can be connected to the sensor integrator, i.e. a mobile phone with the dedicated application, which can call for help.