有关摔倒检测数据集(fall detection databases)
发布日期:2021-05-07 16:02:38 浏览次数:20 分类:精选文章

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摔倒检测数据集分析

近期对室内摔倒检测领域的学习,深入接触了两套重要的摔倒数据集,分别为UR Fall Detection Dataset(URFD)和Fall Detection Dataset(FDD)。以下将详细介绍这两套数据集的特点及相关技术细节。


UR Fall Detection Dataset (URFD)

URFD数据集由热舒夫大学(University of Rzeszow)团队构建,主要用于室内跌倒行为识别研究。该数据集包含70个序列,其中30个为跌倒案例,40个为日常生活活动(ADL)案例。

数据集特点:

  • 采集设备:使用2台Microsoft Kinect相机和配套加速度计,确保多角度数据采集。
  • 数据类型
    • 深度图像(Depth Data):包括从不同角度(平行地面和向上)采集的深度图像序列。
    • 视频图像(RGB Data):同时记录颜色图像。
    • 同步数据(Synchronization Data):包含时间戳信息。
    • 加速度计数据(Accelerometer Data):记录跌倒时的加速度变化。
  • 数据组织
    • 每个视频流以PNG格式存储,形成独立的ZIP存档。
    • 数据按“跌倒序列”和“日常生活活动序列”分类管理,便于研究使用。
  • 数据特性:

    • 深度图像的深度定义为每像素所需存储位数,决定了图像的色彩分辨率和灰度级数。
    • 数据集支持多模态学习,通过深度图像和加速度计数据实现精准跌倒检测。

    Fall Detection Dataset (FDD)

    FDD数据集专为室内跌倒检测算法设计,包含多组高质量图像数据。以下是FDD的主要特点:

    数据特点:

  • 图像尺寸:320x240像素,来自未校准的Kinect传感器。
  • 数据量:总计22636张图像,其中16794张用于训练,3299张用于验证,2543张用于测试。
  • 参与者信息
    • 5位不同参与者,其中包括2位男性(32岁和50岁)和3位女性(19岁、28岁和40岁)。
    • 每位参与者代表5种不同的姿势:站立、坐着、躺着、弯曲和爬行。
  • 数据生成方式:参与者活动按顺序录制,且每张图像与其水平翻转版本(augmentation)结合,增加数据多样性。
  • 数据集应用:

    • FDD数据集广泛用于室内跌倒检测算法的研究,尤其在基于卷积神经网络(CNN)的方法中表现优异。
    • 2017年IAPR国际会议论文《Activity recognition for indoor fall detection using convolutional neural network》使用该数据集进行实验验证。

    数据特征提取

    URFD数据集提取了丰富的深度图像特征,包括以下内容:

  • 高宽比(HeightWidthRatio):限定框高度与宽度的比率。
  • 主次轴比(MajorMinorRatio):基于人体分割的包围框主轴与次轴的比率。
  • 包围框占比(BoundingBoxOccupancy):人体像素占包围框总像素的比例。
  • 最大标准差(MaxStdXZ):基于质心的X轴和Z轴像素的标准差。
  • 身高比例(HHmaxRatio):人体在包围框中的实际身高与站立时身高的比率。
  • 实际身高(H):以毫米为单位的人体实际高度。
  • 深度(D):人体中心到地面的深度(毫米为单位)。
  • P40比率:40厘米高度长方体点云数量与人体实际高度长方体点云数量的比率。

  • 摔倒检测算法应用

    FDD数据集为多种摔倒检测算法提供了训练、验证和测试数据支持。研究者通过深度学习模型(如CNN和R-CNN)对图像数据进行分析,实现了高精度的跌倒检测。

    算法优势:

    • 基于多模态数据融合:将深度图像和加速度计数据结合,提升检测性能。
    • 实现了对不同姿势的区分能力:如站立、坐着、躺着、弯曲和爬行等。

    总结

    URFD和FDD数据集为室内摔倒检测研究提供了重要的数据支持。URFD数据集注重多角度采集和多模态数据融合,而FDD数据集则专注于大规模多样化图像数据的构建。两套数据集在技术研究和算法开发中发挥了重要作用,为跌倒检测领域的进步奠定了坚实基础。

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