Machine Learning-Based Classification of Human Behaviors and Falls in Restroom via Dual Doppler Radar Measurements

支持向量机 人工智能 多普勒雷达 雷达 混蛋 计算机科学 光谱图 随机森林 卷积神经网络 机器学习 模式识别(心理学) 遥感 加速度 电信 地理 物理 经典力学
作者
Kenshi Saho,Sora Hayashi,Mutsuki Tsuyama,Lin Meng,Masao Masugi
出处
期刊:Sensors [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:22 (5): 1721-1721 被引量:27
标识
DOI:10.3390/s22051721
摘要

This study presents a radar-based remote measurement system for classification of human behaviors and falls in restrooms without privacy invasion. Our system uses a dual Doppler radar mounted onto a restroom ceiling and wall. Machine learning methods, including the convolutional neural network (CNN), long short-term memory, support vector machine, and random forest methods, are applied to the Doppler radar data to verify the model's efficiency and features. Experimental results from 21 participants demonstrated the accurate classification of eight realistic behaviors, including falling. Using the Doppler spectrograms (time-velocity distribution) as the inputs, CNN showed the best results with an overall classification accuracy of 95.6% and 100% fall classification accuracy. We confirmed that these accuracies were better than those achieved by conventional restroom monitoring techniques using thermal sensors and radars. Furthermore, the comparison results of various machine learning methods and cases using each radar's data show that the higher-order derivative parameters of acceleration and jerk, and the motion information in the horizontal direction are the efficient features for behavior classification in a restroom. These findings indicate that daily restroom monitoring using the proposed radar system accurately recognizes human behaviors and allows early detection of fall accidents.
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