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以聲音為基礎之居家離床行為識別系統

以聲音為基礎之居家離床行為識別系統. 報告人：黃琨義 2014/10/30. Outline. Problems & Rationales Literatures Review Purpose Materials & Methods Expected Results. Problems & Rationales. Problems & Rationales. 長期照護需求浮現. Problems & Rationales. 老人與慢性病. 65 ％認為需要居家照顧服務 72 ％ 認為需要緊急救援連線. Problems & Rationales.

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以聲音為基礎之居家離床行為識別系統

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Presentation Transcript

  1. 以聲音為基礎之居家離床行為識別系統 報告人：黃琨義 2014/10/30

  2. Outline • Problems & Rationales • Literatures Review • Purpose • Materials & Methods • Expected Results

  3. Problems & Rationales

  4. Problems & Rationales • 長期照護需求浮現

  5. Problems & Rationales • 老人與慢性病 65％認為需要居家照顧服務 72％認為需要緊急救援連線

  6. Problems & Rationales • 老人照護模式 • 最好的照護模式→以家庭為中心的老人社區發展性支持網路

  7. Problems & Rationales • 老人常見的意外發生狀況 • 老人跌倒事故佔老人死因排名第七位，傷害第二位 • 造成跌倒的原因有45%為個體老化 • 個體老化的程度指標：日常活動力 (ADL)

  8. Literatures Review • 格斯理的行為理論[2] • 人在生活中，會有重覆成功動作形式的傾向，這個過程稱之定型化，而定型化就是習慣養成的重要關鍵 • 當人每天遇到同樣的事情就會依照習慣動作反應與執行相同的事情，這些習慣動作的歷程中，每個狀態中就會產生一連串聲音的狀態

  9. Literatures Review • 離床動聲種類

  10. Literatures Review • Voice Recognization Models • Hidden Markov Model，HMM • Gaussian Mixture Model，GMM • 語音結構具有狀態轉移之特性 • HMM 是一種可描述狀態轉移之機率模型 • 連續型 HMM 圖例 • State：3，內轉機率：0.6，外轉機率：0.4 • Mixture：4

  11. Literatures Review • HTK 訓練流程

  12. Literatures Review • HTK 辨識流程

  13. Purpose • 應用聲學訊號處理科技，主動偵測與追蹤 居家老人之行為聲音，以識別老人居家行為，以輔助： • 估算老人日常生活活動力(Active Daily Living，ADL)，以監測老人健康情形 • 偵測老人行為危險之情況 • 提供老人居家的行為事件訊息給照護相關人員， 作為老人居家照護之依據 以達到減少老人居家之意外問題，並提升老人居家照顧品質

  14. Materials & Methods • 動聲情境語料收集 • 動聲情境感知與行為事件特徵之資料庫建立 • 動聲情境之行為事件模式分析與探勘演算法 • 動聲情境之行為事件模式建立 • 建立與調適動聲識別模組

  15. 系統架構圖

  16. 動聲情境語料收集 • 單人臥室之聲音收集實驗場地

  17. 動聲情境語料收集 • 訊號擷取系統架構

  18. 動聲情境語料收集 • 收集的語料 拿水瓶(與桌子摩擦)+倒水聲+放下水瓶(撞擊桌面聲)+拿杯子(與桌子摩擦)+放下杯子(撞擊桌面聲) 喝水 睡眠 床上行為 鼾聲+咳嗽+咳痰聲+翻身聲響 腳落地+開關燈(夜間)+腳步聲+小便落水聲+馬桶沖水聲+腳步聲+開關燈(夜間)+上床聲響 上廁所 求救 老人識別情境 日常行為 護士小姐(國)+救命啊(國) 跌倒撞擊聲+啊+唉唷 意外 上廁所意外 危險行為 腳落地+開關燈(夜間)+腳步聲+開浴室門聲+腳步聲+跌倒撞擊聲+啊+唉唷+救命啊(國)

  19. 動聲情境語料收集 • 收集方式 • 導引式 • 收集流程 • 為了讓實驗者有休息時間，以避免過累而影響語料的收集，流程的設計會讓實驗者交叉換著跑

  20. 動聲情境感知與行為事件特徵之資料庫建立 • 動聲訊號預處理 • 語料檢視 • 使用者資料核對 • 使用者與情境行為之對應整理 • 動聲情境行為特徵標註 • 定訂標註之事件特徵 • 專家進行聲音行為特徵之標註

  21. 動聲情境感知與行為事件特徵之資料庫建立 • 標註介面

  22. 動聲情境感知與行為事件特徵之資料庫建立

  23. 動聲情境之行為事件模式分析與探勘演算法 • 聲音事件型為狀態偵測演算法 • Step1. 使用最大字串比對演算法將短程聲音事件代號序列S1~SN兩兩比對，以取得最大相似度字串B1~Bk • Step2. 求得聲音事件出現機率Prob(Bi)與長度Length(Bi) • Step3. 設定機率與長度門檻值，以求得符合之預選字串

  24. 動聲情境之行為事件模式建立

  25. 建立與調適動聲識別模組 • 聲學識別模組：HMM(HTK) • 3State，8Mixture • 參數：13MFCC，13Delta-MFCC， 13Delta-Delta-MFCC

  26. 建立與調適動聲識別模組 • 識別文法樹

  27. Expected Results • 提升老人居家照護品質 • 提升老人居家意外的處理速度 • 減少醫療資源之浪費 • 建立離床行為情境識別模組 • 居家老人之離床動聲偵測與追蹤 • 提供老人居家行為資訊

  28. 可能遭遇困難 • 必須符合一般居家之情況 • 雜音干擾問題 • 事件特徵標註，可能會因人員素質不同，而產生資料錯誤

  29. Thank you

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