Representação simbólica de séries temporais para reconhecimento de atividades humanas no smartphone

• Main Authors: Quispe, Kevin Gustavo Montero, 092981721829, https://orcid.org/0000-0002-0550-4748
• Other Authors: [e-mail]
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal do Amazonas 2018
• Subjects: Atividades humanas - Reconhecimento; Representação simbólica; Sensores Inerciais; Smartphone; Human Activity Recognition; Symbolic representation; Inertial sensors; CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
• Online Access: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6734

Submitted by Kevin Quispe ([e-mail]) on 2018-10-26T19:02:31Z No. of bitstreams: 1 dissertação-kevin-quispe-final.pdf: 2744401 bytes, checksum: cf4d3337afb0d9fa244abbd4ec3d1a5a (MD5) === Approved for entry into archive by Secretaria PPGI ([e-mail]) on 2018-10-26T19:07:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação-kevin-quispe-final.pdf: 2744401 bytes, checksum: cf4d3337afb0d9fa244abbd4ec3d1a5a (MD5) === Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central ([e-mail]) on 2018-10-26T19:15:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertação-kevin-quispe-final.pdf: 2744401 bytes, checksum: cf4d3337afb0d9fa244abbd4ec3d1a5a (MD5) === Made available in DSpace on 2018-10-26T19:15:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertação-kevin-quispe-final.pdf: 2744401 bytes, checksum: cf4d3337afb0d9fa244abbd4ec3d1a5a (MD5) Previous issue date: 2018-08-14 === Human activity recognition (RAH) through sensors embedded in wearable devices such as smartphones has allowed the development of solutions capable of monitoring human behavior. However, such solutions have presented limitations in terms of efficiency in the consumption of computational resources and generalization for different application or data domain configurations. These limitations are explored in this work in the feature extraction process, in which existing solutions use a manual approach to extract the characteristics of the sensor data. To overcome the problem, this work presents an automatic approach to feature extraction based on the symbolic representation of time series --- representation defined by sets of discrete symbols (words). In this context, this work presents an extension of the symbolic representation of the Bag-Of-SFA-Symbols (BOSS) method to handle the processing of multiple time series, reduce data dimensionality and generate compact and efficient classification models. The proposed method, called Multivariate Bag-Of-SFA-Symbols (MBOSS), is evaluated for the classification of physical activities from data of inertial sensors. Experiments are conducted in three public databases and for different experimental configurations. In addition, the efficiency of the method is evaluated in aspects such as computing time and data space. The results, in general, show an efficiency of classification equivalent to the solutions based on the traditional approach of manual extraction, highlighting the results obtained in the database with nine classes of activities (UniMib SHAR), where MBOSS obtained an accuracy of 99% and 87% for the custom and generalized template, respectively. The efficiency results of MBOSS demonstrate the low computational cost of the solution and show the feasibility of application in smartphones. === O reconhecimento de atividade humanas (RAH) por meio de sensores embutidos em dispositivos vestíveis como, por exemplo, smartphones tem permitido o desenvolvimento de soluções capazes de monitorar o comportamento humano. No entanto, tais soluções têm apresentado limitações em termos de eficiência no consumo dos recursos computacionais e na generalização para diferentes configurações de aplicação ou domínio de dados. Essas limitações são exploradas neste trabalho no processo de extração de características, na qual as soluções existentes utilizam uma abordagem manual para extrair as características dos dados de sensores. Para superar o problema, este trabalho apresenta uma abordagem automática de extração de características baseada na representação simbólica de séries temporais --- representação definida por conjuntos de símbolos discretos (palavras). Nesse contexto, este trabalho apresenta uma extensão do método de representação simbólica Bag-Of-SFA-Symbols (BOSS) para lidar com o processamento de múltiplas séries temporais, reduzir a dimensionalidade dos dados e gerar modelos de classificação compactos e eficiêntes. O método proposto, denominado Multivariate Bag-Of-SFA-Symbols (MBOSS), é avaliado para a classificação de atividades físicas a partir de dados de sensores inerciais. Experimentos são conduzidos em três bases de dados públicas e para diferentes configurações experimentais. Além disso, avalia-se a eficiência do método em aspectos como tempo de computação e espaço de dados. Os resultados, em geral, demostram uma eficácia de classificação equivalente as soluções baseadas na abordagem comun de extração manual de características, destacando os resultados obtidos na base de dados com nove classes de atividades (UniMib SHAR), onde o MBOSS obteve uma acurácia de 99% e 87% para o modelo personalizado e generalizado, respectivamente. Os resultados de eficiência do MBOSS demostram o baixo custo computacional da solução e mostram a viabilidade de aplicação em smartphones.