Determining an optimal approach for human occupancy recognition in a study room using non-intrusive sensors and machine learning

Mänskligt igenkännande med användning av sensorer och maskininlärning är ett fält med många praktiska tillämpningar. Det finns några kommersiella produkter som på ett tillförlitligt sätt kan känna igen människor med hjälp av videokameror. Dock ger videokameror ofta en oro för inkräktning i privatliv...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Korduner, Lars, Sundquist, Mattias
Format: Others
Language:English
Published: Malmö universitet, Fakulteten för teknik och samhälle (TS) 2019
Subjects:
Online Access:http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mau:diva-20632
Description
Summary:Mänskligt igenkännande med användning av sensorer och maskininlärning är ett fält med många praktiska tillämpningar. Det finns några kommersiella produkter som på ett tillförlitligt sätt kan känna igen människor med hjälp av videokameror. Dock ger videokameror ofta en oro för inkräktning i privatlivet, men genom att läsa det relaterade arbetet kan man hävda att i vissa situationer är en videokamera inte nödvändigtvis mer tillförlitlig än billiga, icke-inkräktande sensorer. Att känna igen antalet människor i ett litet studie / kontorsrum är en sådan situation. Även om det har gjorts många framgångsrika studier för igenkänning av människor med olika sensorer och maskininlärningsalgoritmer, kvarstår en fråga om vilken kombination av sensorer och maskininlärningsalgoritmer som är allmänt bättre. Denna avhandling utgår från att testa fem lovande sensorer i kombination med sex olika maskininlärningsalgoritmer för att bestämma vilken kombination som överträffade resten. För att uppnå detta byggdes en arduino prototyp för att samla in och spara läsningarna från alla fem sensorer i en textfil varje sekund. Arduinon, tillsammans med sensorerna, placerades i ett litet studierum på Malmö universitet för att samla data vid två separata tillfällen medan studenterna använde rummet som vanligt. Den insamlade datan användes sedan för att träna och utvärdera fem maskininlärningsklassificerare för var och en av de möjliga kombinationerna av sensorer och maskininlärningsalgoritmer, för både igenkänningsdetektering och igenkänningsantal. I slutet av experimentet konstaterades det att alla algoritmer kunde uppnå en precision på minst 90% med vanligtvis mer än en kombination av sensorer. Den högsta träffsäkerheten som uppnåddes var 97%. === Human recognition with the use of sensors and machine learning is a field with many practical applications. There exists some commercial products that can reliably recognise humans with the use of video cameras. Video cameras often raises a concern about privacy though, by reading the related work one could argue that in some situations a video camera is not necessarily more reliable than low-cost, non-intrusive, ambient sensors. Human occupancy recognition in a small sized study/office room is one such situation. While there has been a lot of successful studies done on human occupancy recognition with various sensors and machine learning algorithms, a question about which combination of sensors and machine learning algorithms is more viable still remains. This thesis sets out to test five promising sensors in combination with six different machine learning algorithms to determine which combination outperformed the rest. To achieve this, an arduino prototype was built to collect and save the readings from all five sensors into a text file every second. The arduino, along with the sensors, was placed in a small study room at Malmö University to collect data on two separate occasions whilst students used the room as they would usually do. The collected data was then used to train and evaluate five machine learning classifier for each of the possible combinations of sensors and machine learning algorithms, for both occupancy detection and occupancy count. At the end of the experiment it was found that all algorithms could achieve an accuracy of at least 90% with usually more than one combination of sensors. The highest hit-rate achieved was 97%.