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Enregistrement W2947016638 · doi:10.1186/s12938-019-0677-7

Would a thermal sensor improve arm motion classification accuracy of a single wrist-mounted inertial device?

2019· article· en· W2947016638 sur OpenAlexafffund
Jordan Lui, Carlo Menon

Notice bibliographique

RevueBioMedical Engineering OnLine · 2019
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueContext-Aware Activity Recognition Systems
Établissements canadiensSimon Fraser University
Organismes subventionnairesCanada Research ChairsSimon Fraser UniversityCanadian Institutes of Health ResearchCanadian Network for Research and Innovation in Machining Technology, Natural Sciences and Engineering Research Council of CanadaNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaMcMaster University
Mots-clésInertial measurement unitWearable computerComputer scienceArtificial intelligenceAccelerometerComputer visionSimulationInterface (matter)BluetoothEmbedded system

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: Inertial Measurement Unit (IMU)-based wearable sensors have found common use to track arm activity in daily life. However, classifying a high number of arm motions with single IMU-based systems still remains a challenging task. This paper explores the possibility to increase the classification accuracy of these systems by incorporating a thermal sensor. Increasing the number of arm motions that can be classified is relevant to increasing applicability of single-device wearable systems for a variety of applications, including activity monitoring for athletes, gesture control for video games, and motion classification for physical rehabilitation patients. This study explores whether a thermal sensor can increase the classification accuracy of a single-device motion classification system when evaluated with healthy participants. The motions performed are reproductions of exercises described in established rehabilitation protocols. METHODS: A single wrist-mounted device was built with an inertial sensor and a thermal sensor. This device was worn on the wrist, was battery powered, and transmitted data over Bluetooth to computer during recording. A LabVIEW Graphical User Interface (GUI) instructed the user to complete 24 different arm motions in a pre-randomized order. The received data were pre-processed, and secondary features were calculated on these data. These features were processed with Principal Component Analysis (PCA) for dimensionality reduction and then several machine learning models were applied to select the optimal model based on speed and accuracy. To test the effectiveness of the scheme, 11 healthy subjects participated in the trials. RESULTS: Average personalized classification model accuracies of 93.55% were obtained for 11 healthy participants. Generalized model accuracies of 82.5% indicated that the device can classify arm motions on a user without prior training. The addition of a thermal sensor significantly increased classification accuracy of a single wrist-mounted inertial device, from 75 to 93.55%, (F(1,20) = 90.53, p = 7.25e-09). CONCLUSION: This study found that the addition of the thermal sensor improved the classification accuracy of 24 arm motions from 75 to 93.55% for a single-device system. Our results provide evidence that a single device can be used to classify a relatively large number of arm motions from arm rehabilitation protocols. While this study provides a conceptual proof-of-concept with a healthy population, additional investigation is required to evaluate the performance of this system for specific applications, such as activity classification for physically affected stroke survivors undergoing home-based rehabilitation.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,027
Tête enseignante GPT0,267
Écart entre enseignants0,241 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2019
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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