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Enregistrement W3185246004 · doi:10.2196/24402

Upper-Limb Motion Recognition Based on Hybrid Feature Selection: Algorithm Development and Validation

2021· article· en· W3185246004 sur OpenAlexvenueno aff
Qiaoqin Li, Yongguo Liu, Jiajing Zhu, Zhi Chen, Lang Liu, Shangming Yang, Guanyi Zhu, Bin Zhu, Juan Li, Rongjiang Jin, Lidian Chen

Notice bibliographique

RevueJMIR mhealth and uhealth · 2021
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueContext-Aware Activity Recognition Systems
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésArtificial intelligenceComputer scienceFeature selectionFeature (linguistics)Pattern recognition (psychology)Naive Bayes classifierInertial measurement unitFeature extractionFilter (signal processing)Computer visionSupport vector machine

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

BACKGROUND: For rehabilitation training systems, it is essential to automatically record and recognize exercises, especially when more than one type of exercise is performed without a predefined sequence. Most motion recognition methods are based on feature engineering and machine learning algorithms. Time-domain and frequency-domain features are extracted from original time series data collected by sensor nodes. For high-dimensional data, feature selection plays an important role in improving the performance of motion recognition. Existing feature selection methods can be categorized into filter and wrapper methods. Wrapper methods usually achieve better performance than filter methods; however, in most cases, they are computationally intensive, and the feature subset obtained is usually optimized only for the specific learning algorithm. OBJECTIVE: This study aimed to provide a feature selection method for motion recognition of upper-limb exercises and improve the recognition performance. METHODS: Motion data from 5 types of upper-limb exercises performed by 21 participants were collected by a customized inertial measurement unit (IMU) node. A total of 60 time-domain and frequency-domain features were extracted from the original sensor data. A hybrid feature selection method by combining filter and wrapper methods (FESCOM) was proposed to eliminate irrelevant features for motion recognition of upper-limb exercises. In the filter stage, candidate features were first selected from the original feature set according to the significance for motion recognition. In the wrapper stage, k-nearest neighbors (kNN), Naïve Bayes (NB), and random forest (RF) were evaluated as the wrapping components to further refine the features from the candidate feature set. The performance of the proposed FESCOM method was verified using experiments on motion recognition of upper-limb exercises and compared with the traditional wrapper method. RESULTS: Using kNN, NB, and RF as the wrapping components, the classification error rates of the proposed FESCOM method were 1.7%, 8.9%, and 7.4%, respectively, and the feature selection time in each iteration was 13 seconds, 71 seconds, and 541 seconds, respectively. CONCLUSIONS: The experimental results demonstrated that, in the case of 5 motion types performed by 21 healthy participants, the proposed FESCOM method using kNN and NB as the wrapping components achieved better recognition performance than the traditional wrapper method. The FESCOM method dramatically reduces the search time in the feature selection process. The results also demonstrated that the optimal number of features depends on the classifier. This approach serves to improve feature selection and classification algorithm selection for upper-limb motion recognition based on wearable sensor data, which can be extended to motion recognition of more motion types and participants.

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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Autre devis · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,995
Score d'incertitude au seuil0,827

Scores Codex et Gemma par catégorie

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

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 Opus0,055
Tête enseignante GPT0,319
Écart entre enseignants0,264 · 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 tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeAutre devis
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
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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