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Master's Dissertation
DOI
Document
Author
Full name
Larissa Cardoso Zimmermann
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2019
Supervisor
Committee
Pimentel, Maria da Graça Campos (President)
Neris, Vânia Paula de Almeida
Ponti, Moacir Antonelli
Silva, Diego Furtado
Title in English
Elderly activity recognition using smartphones and wearable devices
Keywords in English
Context awareness
Human activity recognition
Ubiquitous computing
Abstract in English
Research that involves human-beings depends on the data collection. As technology solutions become popular in the context of healthcare, researchers highlight the need for monitoring and caring patients in situ. Human Activity Recognition (HAR) is a research field that combines two areas: Ubiquitous Computing and Artificial Intelligence. HAR is daily applied in several service sectors including military, security (surveillance), health and entertainment. A HAR system aims to identify and recognize the activities and actions a user performs, in real time or not. Ambient sensors (e.g. cameras) and wearable devices (e.g. smartwatches) collect information about users and their context (e.g. localization, time, companions). This data is processed by machine learning algorithms that extract information and classify the corresponding activity. Although there are several works in the literature related to HAR systems, most studies focusing on elderly users are limited and do not use, as ground truth, data collected from elder volunteers. Databases and sensors reported in the literature are geared towards a generic audience, which leads to loss in accuracy and robustness when targeted at a specific audience. Considering this gap, this work presents a Human Activity Recognition system and corresponding database focusing on the elderly, raising requirements and guidelines for supportive HAR system and the selection of sensor devices. The system evaluation was carried out checking the accuracy of the activity recognition process, defining the best statistical features and classification algorithms for the Elderly Activity Recognition System (EARS). The results suggest that EARS is a promising supportive technology for the elderly, having an accuracy of 98.37% with KNN (k = 1).
Title in Portuguese
Reconhecimento de atividades de pessoas idosas com smartphone e dispositivos vestíveis
Keywords in Portuguese
Computação ubíqua
Reconhecimento de atividades humanas
Sensibilidade ao contexto
Abstract in Portuguese
Pesquisas e serviços no campo da saúde se valem da coleta, em tempo real ou não, de dados de ordem física, psicológica, sentimental, comportamental, entre outras, de pacientes ou participantes em experimentos: o objetivo é melhorar tratamentos e procedimentos. As soluções tecnológicas estão se tornando populares no contexto da saúde, pesquisadores da área de saúde destacam a necessidade de monitoramento e cuidado dos pacientes in situ. O campo de pesquisa de Reconhecimento de Atividade Humana (sigla em inglês HAR, Human Activity Recognition) envolve as áreas de computação ubíqua e de inteligência artificial, sendo aplicado nos mais diversos domínios. Com o uso de sensores como câmeras, microfones e acelerômetros, entre outros, um sistema HAR tem por tarefa identificar as atividades que uma pessoa realiza em um determinado momento. As informações coletadas pelos sensores e os dados do usuário são processados por algoritmos de aprendizado de máquina para identificar a atividade humana realizada. Apesar de existirem vários trabalhos na literatura de sistemas HAR, poucos são voltados para o público ancião. Bases de dados e sensores reportados em trabalhos relacionados são voltadas para um público genérico, perdendo precisão e robustez quando se trata de um público específico. Diante dessa lacuna, este trabalho propõe um sistema de Reconhecimento de Atividade Humana voltado para o idoso, levantando requisitos para o sistema HAR assistido e selecionando os dispositivos sensores. Um banco de dados HAR com dados coletados de voluntários mais velhos também é fornecido e disponibilizado. A avaliação do sistema foi realizada verificando a acurácia do processo de reconhecimento da atividade, definindo as melhores características estatísticas e algoritmos de classificação para o sistema de reconhecimento de atividades do idoso. Os resultados sugerem que esse sistema é uma tecnologia de suporte promissora para idosos, tendo uma acurácia de 98.37% com KNN (k = 1).
 
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Publishing Date
2019-06-10
 
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