Lydbølger omgår visuelle begrænsninger for at genkende menneskelig aktivitet

Videokameraer bliver fortsat udbredt til at overvåge menneskelige aktiviteter med henblik på overvågning, sundhedspleje, hjemmebrug og mere, men der er privatliv og miljømæssige begrænsninger i, hvor godt de fungerer. Akustiske bølger, lyde og andre former for vibrationer, er et alternativt medie, der kan omgå disse begrænsninger.

I modsætning til elektromagnetiske bølger, som dem der bruges i radar, akustiske bølger kan bruges ikke kun til at finde objekter, men også til at identificere dem. Som beskrevet i et nyt papir i 28. maj-udgaven af Anvendt fysik bogstaver , forskerne brugte et todimensionelt akustisk array og foldede neurale netværk til at detektere og analysere lydene af menneskelig aktivitet og identificere disse aktiviteter.

"Hvis identifikationsnøjagtigheden er høj nok, et stort antal applikationer kan implementeres, " sagde Xinhua Guo, lektor ved Wuhan University of Technology. "For eksempel, et lægealarmsystem kunne blive aktiveret, hvis en person falder i hjemmet, og det opdages. Dermed, øjeblikkelig hjælp kunne ydes og med lidt privatliv lækket på samme tid."

Ved at bruge et todimensionalt akustisk array med 256 modtagere og fire ultralydssendere, forskerne var i stand til at indsamle data relateret til fire forskellige menneskelige aktiviteter - siddende, stående, gå og falde. De brugte et 40-kilohertz-signal til at omgå enhver potentiel forurening fra almindelig rumstøj og skelne den fra de identificerende lyde.

Deres test opnåede en samlet nøjagtighed på 97,5 % for tidsdomænedata og 100 % for frekvensdomænedata. Forskerne testede også arrays med færre modtagere (otte og fire) og fandt ud af, at de producerede resultater med lavere nøjagtighed af den menneskelige aktivitet.

Guo sagde, at akustiske systemer er en bedre detektionsenhed end vision-baserede systemer på grund af manglen på udbredt accept af kameraer på grund af privatlivsproblemer. Ud over, svag belysning eller røg kan også hæmme synsgenkendelsen, men lydbølger påvirkes ikke af de særlige miljøsituationer.

"I fremtiden, vi vil fortsætte med at studere kompleks aktivitet og situation med tilfældig positionering, " sagde Guo. "Som vi ved, menneskelige aktiviteter er komplicerede, tage faldet som eksempel, og kan præsenteres i forskellige stillinger. Vi håber på at indsamle flere datasæt med faldende aktivitet for at opnå højere nøjagtighed."

Guo sagde, at de vil eksperimentere med forskellige antal sensorer og deres effektivitet til at opdage og bestemme menneskelige aktiviteter. Han sagde, at der er et optimalt antal for arrayet, der ville gøre dette levedygtigt til kommerciel og personlig brug i boliger og bygninger.