Falls are the public health issue for the elderly all over the world since the fall-induced injuries are associated with a large amount of healthcare cost. Falls can cause serious injuries, even leading to death if the elderly suffers a "long-lie". Hence, a reliable fall detection (FD) system is required to provide an emergency alarm for first aid. Due to the advances in wearable device technology and artificial intelligence, some fall detection systems have been developed using machine learning and deep learning methods to analyze the signal collected from accelerometer and gyroscopes. In order to achieve better fall detection performance, an ensemble model that combines a coarse-fine convolutional neural network and gated recurrent unit is proposed in this study. The parallel structure design used in this model restores the different grains of spatial characteristics and capture temporal dependencies for feature representation. This study applies the FallAllD public dataset to validate the reliability of the proposed model, which achieves a recall, precision, and F-score of 92.54%, 96.13%, and 94.26%, respectively. The results demonstrate the reliability of the proposed ensemble model in discriminating falls from daily living activities and its superior performance compared to the state-of-the-art convolutional neural network long short-term memory (CNN-LSTM) for FD.


翻译:跌倒是全球老年人的公共卫生问题,因为跌倒所致的伤害与大量的医疗保健成本有关。跌倒可能会造成严重的伤害,甚至导致死亡,如果老年人长时间躺在地上不能得到救助。因此,需要可靠的跌倒检测系统为急救提供紧急警报。由于可穿戴设备技术和人工智能的进步,一些跌倒检测系统已经使用机器学习和深度学习方法来分析从加速度计和陀螺仪收集的信号。为了实现更好的跌倒检测性能,本研究提出了一种混合模型,其结合了粗细卷积神经网络和门控循环单元。本模型使用并行结构设计来还原空间特征的不同粒度,并捕获特征表示的时间依赖性。这项研究应用了FallAllD公共数据集,以验证所提出模型的可靠性,其得分率,精度和F分数分别为92.54%,96.13%和94.26%。结果证明,所提出的集成模型在区分跌倒和日常活动方面具有可靠性,并且与CNN-LSTM的最新卷积神经网络长时记忆性能相比具有优势。

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