Sleep posture is linked to several health conditions such as nocturnal cramps and more serious musculoskeletal issues. However, in-clinic sleep assessments are often limited to vital signs (e.g. brain waves). Wearable sensors with embedded inertial measurement units have been used for sleep posture classification; nonetheless, previous works consider only few (commonly four) postures, which are inadequate for advanced clinical assessments. Moreover, posture learning algorithms typically require longitudinal data collection to function reliably, and often operate on raw inertial sensor readings unfamiliar to clinicians. This paper proposes a new framework for sleep posture classification based on a minimal set of joint angle measurements. The proposed framework is validated on a rich set of twelve postures in two experimental pipelines: computer animation to obtain synthetic postural data, and human participant pilot study using custom-made miniature wearable sensors. Through fusing raw geo-inertial sensor measurements to compute a filtered estimate of relative segment orientations across the wrist and ankle joints, the body posture can be characterised in a way comprehensible to medical experts. The proposed sleep posture learning framework offers plug-and-play posture classification by capitalising on a novel kinematic data augmentation method that requires only one training example per posture. Additionally, a new metric together with data visualisations are employed to extract meaningful insights from the postures dataset, demonstrate the added value of the data augmentation method, and explain the classification performance. The proposed framework attained promising overall accuracy as high as 100% on synthetic data and 92.7% on real data, on par with state of the art data-hungry algorithms available in the literature.


翻译:睡眠姿势与若干健康条件相关联,如夜间抽筋和更严重的肌肉骨骼问题。然而,临床睡眠评估往往局限于生命迹象(如脑波),使用嵌入惯性测量器的微弱传感器用于睡眠姿势分类;然而,先前的工作仅考虑很少(通常为4个)姿势,这些姿势不足以进行先进的临床评估。此外,姿态学习算法通常需要收集纵向数据,以便可靠地发挥作用,而且往往使用临床医生不熟悉的原始惯性传感器阅读。本文件提议一个新的睡眠姿势分类框架,以最低限度的联合角度测量为基础。提议的框架在两个实验管道中由12种丰富的姿势组成(如脑波)加以验证:计算机动画以获得合成的后性静态数据,以及使用定制的微型磨损感应传感器进行人类参与者试点研究。通过原始的地理内脏感感感感感传感器测量,对手腕和脚关关关节的相对部位方向进行过滤估计,身体姿势可以向医学专家描述。拟议的睡眠姿势表姿势分类框架以最易理解的方式,拟议的睡眠姿势表态结构姿态缩和直位结构结构结构结构结构结构结构的轨值框架提供最新数据分析,通过模型分析方法进行数据变动数据变动数据分析,以展示数据分析,以展示数据变动数据分析。

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