Smartphone-based fall detection system for the elderly

Falls can be severe enough to cause disabilities especially to frail populations. Thus, prompt health care provision is essential to prevent and restore any harm. The purpose of this study is to develop a smartphone-based fall detection system. This thesis first presents valid reports to illustrate...

Full description

Bibliographic Details
Main Author: Τσίγγανος, Παναγιώτης
Other Authors: Σκόνδρας, Αθανάσιος
Format: Thesis
Language:English
Published: 2017
Subjects:
Online Access:http://hdl.handle.net/10889/10524
id nemertes-10889-10524
record_format dspace
spelling nemertes-10889-105242022-09-05T05:38:04Z Smartphone-based fall detection system for the elderly Ανάπτυξη συστήματος βασισμένου σε κινητή συσκευή για την αυτόματη ανίχνευση της πτώσης ηλικιωμένων Τσίγγανος, Παναγιώτης Σκόνδρας, Αθανάσιος Μπερμπερίδης, Κωνσταντίνος Δερματάς, Ευάγγελος Tsigganos, Panagiotis Fall detection Smartphones Machine learning Signal processing Android Accelerometers Ανίχνευση πτώσης Κινητά τηλέφωνα Μηχανική μάθηση Επεξεργασία σήματος Επιταχυνσιόμετρα 617.103 Falls can be severe enough to cause disabilities especially to frail populations. Thus, prompt health care provision is essential to prevent and restore any harm. The purpose of this study is to develop a smartphone-based fall detection system. This thesis first presents valid reports to illustrate the necessity of a fall detection system and then related work and research is discussed. The volume of the literature and the development of high performance systems prove the need to tackle the fall detection problem. To this effect, the appropriate data processing techniques and development tools are presented. Specifically, signal processing methods and machine learning notions are briefly explained. In addition, it presents the Android architecture and developer tools that allow for the development of a fall detection application. Then, each part of the proposed implementation is shown, i.e. data collection, feature extraction, and classification. The most significant aspects of the Android application are the personalization of the classification system and the regulation of battery drain. Finally, the performance of the developed system is evaluated and compared with other relevant attempts. In conclusion, the results show that the implementation of a fall detection system based on smartphones is possible and high performance can be achieved. In a future work, the evaluation of the system on real world data, as well as the improvement of the detection and personalization components will be studied. Οι πτώσεις μπορεί να είναι αρκετά σοβαρές ώστε να προκληθεί αναπηρία ιδιαίτερα σε ευπαθείς πληθυσμούς, όπως οι ηλικιωμένοι. Γι’ αυτό, η άμεση παροχή ιατρικής περίθαλψης είναι απαραίτητη για την πρόληψη και την αποκατάσταση πιθανής βλάβης. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η ανάπτυξη ενός συστήματος ανίχνευσης πτώσης που βασίζεται σε smartphone κινητό τηλέφωνο. Αρχικά, η εργασία παρουσιάζει έγκυρα στατιστικά δεδομένα υπογραμμίζοντας την αναγκαιότητα ενός συστήματος ανίχνευσης πτώσης και στη συνέχεια γίνεται αναφορά σε σχετικές εργασίες. Ο όγκος της βιβλιογραφίας και η ανάπτυξη συστημάτων υψηλής απόδοσης αποδεικνύουν την ανάγκη αντιμετώπισης του προβλήματος. Για το σκοπό αυτό, παρουσιάζονται κατάλληλες τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων και εργαλεία ανάπτυξης εφαρμογών. Συγκεκριμένα, μέθοδοι επεξεργασίας σήματος και έννοιες μηχανικής μάθησης εξηγούνται εν συντομία. Επιπλέον, η παρούσα εργασία παρουσιάζει την αρχιτεκτονική Android και τα εργαλεία προγραμματισμού που επιτρέπουν την ανάπτυξη ενός συστήματος ανίχνευσης πτώσης. Στη συνέχεια, αναλύεται κάθε μέρος της προτεινόμενης εφαρμογής, δηλ. η συλλογή δεδομένων, η εξαγωγή χαρακτηριστικών και η κατηγοριοποίηση. Σημαντικά τμήματα αποτελούν η εξατομίκευση (personalization) και η ρύθμιση της κατανάλωσης ισχύος της εφαρμογής. Τέλος, αξιολογείται η απόδοση του προτεινόμενου συστήματος και συγκρίνεται με άλλες σχετικές προσπάθειες. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η υλοποίηση ενός συστήματος ανίχνευσης πτώσης βασισμένου σε κινητό είναι δυνατή και μπορεί να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια. Μελλοντικές επεκτάσεις της εφαρμογής αποτελούν η αξιολόγηση με πραγματικά δεδομένα πτώσεων, καθώς και η βελτίωση των συστημάτων ανίχνευσης και εξατομίκευσης. 2017-08-24T09:20:52Z 2017-08-24T09:20:52Z 2017-06-14 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10524 en 0 application/pdf
institution UPatras
collection Nemertes
language English
topic Fall detection
Smartphones
Machine learning
Signal processing
Android
Accelerometers
Ανίχνευση πτώσης
Κινητά τηλέφωνα
Μηχανική μάθηση
Επεξεργασία σήματος
Επιταχυνσιόμετρα
617.103
spellingShingle Fall detection
Smartphones
Machine learning
Signal processing
Android
Accelerometers
Ανίχνευση πτώσης
Κινητά τηλέφωνα
Μηχανική μάθηση
Επεξεργασία σήματος
Επιταχυνσιόμετρα
617.103
Τσίγγανος, Παναγιώτης
Smartphone-based fall detection system for the elderly
description Falls can be severe enough to cause disabilities especially to frail populations. Thus, prompt health care provision is essential to prevent and restore any harm. The purpose of this study is to develop a smartphone-based fall detection system. This thesis first presents valid reports to illustrate the necessity of a fall detection system and then related work and research is discussed. The volume of the literature and the development of high performance systems prove the need to tackle the fall detection problem. To this effect, the appropriate data processing techniques and development tools are presented. Specifically, signal processing methods and machine learning notions are briefly explained. In addition, it presents the Android architecture and developer tools that allow for the development of a fall detection application. Then, each part of the proposed implementation is shown, i.e. data collection, feature extraction, and classification. The most significant aspects of the Android application are the personalization of the classification system and the regulation of battery drain. Finally, the performance of the developed system is evaluated and compared with other relevant attempts. In conclusion, the results show that the implementation of a fall detection system based on smartphones is possible and high performance can be achieved. In a future work, the evaluation of the system on real world data, as well as the improvement of the detection and personalization components will be studied.
author2 Σκόνδρας, Αθανάσιος
author_facet Σκόνδρας, Αθανάσιος
Τσίγγανος, Παναγιώτης
format Thesis
author Τσίγγανος, Παναγιώτης
author_sort Τσίγγανος, Παναγιώτης
title Smartphone-based fall detection system for the elderly
title_short Smartphone-based fall detection system for the elderly
title_full Smartphone-based fall detection system for the elderly
title_fullStr Smartphone-based fall detection system for the elderly
title_full_unstemmed Smartphone-based fall detection system for the elderly
title_sort smartphone-based fall detection system for the elderly
publishDate 2017
url http://hdl.handle.net/10889/10524
work_keys_str_mv AT tsinganospanagiōtēs smartphonebasedfalldetectionsystemfortheelderly
AT tsinganospanagiōtēs anaptyxēsystēmatosbasismenousekinētēsyskeuēgiatēnautomatēanichneusētēsptōsēsēlikiōmenōn
_version_ 1771297147424079872