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年 第 卷 第 期
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
ISSN
CN T
引用格式蒋留兵 魏光萌 车俐基于字典学习的 GHz 雷达人体动作识别 J 科学技术与工程
Jiang Liubing Wei Guangmeng Che LiHuman motion recognition by GHz radar based on dictionary learning J Science Technology
and Engineering
基 于 字 典 学 习 的 77 GHz 雷 达 人 体 动 作 识 别
蒋留兵
魏光萌
车俐
桂林电子科技大学广西无线宽带通信与信号处理重点实验室 桂林
桂林电子科技大学计算机与信息安全学院 桂林
摘要基于视觉的人体动作识别方法对光线和视距环境较高 并且存在侵犯隐私的问题在应用中有局限性 为了解决这个
问题提出一种基于毫米波雷达和字典学习的人体动作识别方法 首先对人体动作的雷达回波信号进行时频分析得到时频图
再使用两种特征提取方法对时频图进行降维描述 将两种降维后的数据融合通过 LCKSVD 字典学习算法同时学习多特征字典
和一个线性分类器最后根据稀疏系数和线性分类器来识别动作 在此基础上设计 GHz 毫米波雷达动作识别实验系统结
果表明算法在 种人体动作数据集上达到了 的识别准确率可见所提方法实现了对人体动作的准确识别
关键词动作识别 毫米波雷达 时频图 字典学习
中图法分类号TN文献标志码A
收稿日期 修订日期
基金项目 国家自然科学基金 广西自然科学基金GXNSFAA广西重点研发计划 桂科 ABAB
第一作者 蒋留兵男汉族江苏泰兴人硕士研究员 研究方向雷达信号处理 Emailjlbnjcom
Human Motion Recognition by 77 GHz Radar Based on Dictionary Learning
JIANG Liubing
WEI Guangmeng
CHE Li
Guangxi Wireless Broadband Communication and Signal Processing Key Laboratory Guilin University of Electronic Technology
Guilin China School of Computer Science and Information Security Guilin University of
Electronic Technology Guilin China
AbstractThe visionbased human motion recognition method has high requirements of light intensity and stadia and there is a
problem of privacy violations there are limitations in application In order to solve this problem a human motion recognition method
based on millimeter wave radar and dictionary learning was proposed Firstly The timefrequency spectrogram was obtained by time
frequency analysis of the radar echo signals of the human motion Then the two feature extraction methods were used to describe the
timefrequency spectrogram and fused the two kinds of features Simultaneously learned a multi feature dictionary and a linear classifi
er by LCKSVD algorithmFinally realizes motion recognition base on sparse coefficients and the linear classifiers On this basis the
GHz millimeter wave radar motion recognition experimental system is designed and the results show that the algorithm achieves
recognition accuracy on kinds of human motion data sets It is concluded that the proposed method achieves accurate recog
nition of human motion
Key wordsmotion recognition millimeter wave radar timefrequency spectrogram dictionary learning
长期以来人体动作和行为识别一直是一个研
究热点在人机交互智慧安防辅助驾驶和医疗健
康监测方面具有很大前景目前普遍的动作识别解
决方案都是基于摄像机来完成
但实际应用时
仍存在一些问题比如摄像机在隐私保护上存在很
大漏洞并且对光线和视距要求较高 近年来随
着毫米波雷达技术的飞速发展雷达的探测精度和
性能越来越高因此研究者尝试将雷达应用在更多
领域 在人体动作识别领域雷达可以不受外界的
光照和视距因素干扰具有稳定的工作性能尤其
可以完全避免对个人隐私的侵犯 所以研究基于
雷达的人体动作识别有较大前景
基于雷达实现动作识别的关键在于从雷达回
波中提取出动作的特征信息微多普勒信息是最典
型的雷达动目标特征根据微多普勒效应当目标
相对于雷达天线运动时回波信号将产生频率变
化这就是微多普勒特征
已有研究者
通过
提取人体动作和手势的微多普勒特征采用不同识
别方法实现了人体动作识别 但现有的特征提取和
识别算法在复杂的雷达动作信号上往往识别率不高
也有文 献将 深度 学习 方法 应 用到雷 达 动作识 别
中
但深度学习算法对训练数据量要求极大并
万方数据