Detecting Gait Events from Accelerations Using Reservoir Computing
Notice bibliographique
Résumé
Segmenting the gait cycle into multiple phases using gait event detection (GED) is a well-researched subject with many accurate algorithms. However, the algorithms that are able to perform accurate and robust GED for real-life environments and physical diseases tend to be too complex for their implementation on simple hardware systems limited in computing power and memory, such as those used in wearable devices. This study focuses on a numerical implementation of a reservoir computing (RC) algorithm called the echo state network (ESN) that is based on simple computational steps that are easy to implement on portable hardware systems for real-time detection. RC is a neural network method that is widely used for signal processing applications and uses a fast-training method based on a ridge regression adapted to the large quantity and variety of IMU data needed to use RC in various real-life environment GED. In this study, an ESN was used to perform offline GED with gait data from IMU and ground force sensors retrieved from three databases for a total of 28 healthy adults and 15 walking conditions. Our main finding is that despite its low complexity, ESN is robust for GED, with performance comparable to other state-of-the-art algorithms. Our results show the ESN is robust enough to obtain good detection results in all conditions if the algorithm is trained with variable data that match those conditions. The distribution of the mean absolute errors (MAE) between the detection times from the ESN and the force sensors were between 40 and 120 ms for 6 defined gait events (95th percentile). We compared our ESN with four different state-of-the-art algorithms from the literature. The ESN obtained a MAE not more than 10 ms above three other reference algorithms for normal walking indoor and outdoor conditions and yielded the 2nd lowest MAE and the 2nd highest true positive rate and specificity when applied to outdoor walking and running conditions. Our work opens the door to using the ESN as a GED for applications in wearable sensors for long-term patient monitoring.
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 enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».