Accelerometer signals generated through gait present a new frontier of human interface with mobile devices. Gait cycle detection based on these signals has applications in various areas, including authentication, health monitoring, and activity detection. Template-based studies focus on how the entire gait cycle represents walking patterns, but these are compute-intensive. Aggregate feature-based studies extract features in the time domain and frequency domain from the entire gait cycle to reduce the number of features. However, these methods may miss critical structural information needed to appropriately represent the intricacies of walking patterns. To the best of our knowledge, no study has formally proposed a structure to capture variations within gait cycles or phases from accelerometer readings. We propose a new structure named the PQRST Complex, which corresponds to the swing phase in a gait cycle and matches the foot movements during this phase, thus capturing the changes in foot position. In our experiments, based on the nine features derived from this structure, the accelerometer-based gait authentication system outperforms many state-of-the-art gait cycle-based authentication systems. Our work opens up a new paradigm of capturing the structure of gait and opens multiple areas of research and practice using gait analogous to the "QRS complex" structure of ECG signals related to the heart.


翻译:通过动作生成的加速度仪信号展示了与移动装置的人类界面的新前沿。基于这些信号的高特周期检测在各个领域都有应用,包括认证、健康监测和活动检测。基于模板的研究侧重于整个步态周期如何代表行走模式,但这些是计算密集型的。基于特征的综合研究提取整个步态周期的时间域和频率域的特征,以减少功能数量。然而,这些方法可能错过了适当代表行走模式复杂性所需的关键结构信息。根据我们的知识,没有任何研究正式提出一个结构来捕捉动作周期或从加速计读取阶段的变化。我们建议了一个名为PQRST综合体的新结构,这个结构与步态周期的周期周期周期周期相匹配,与这一阶段的步态运动相匹配,从而捕捉足姿位置的变化。在我们的实验中,基于这一结构的九个特征,基于加速度计的座椅认证系统超越了许多基于状态的座椅周期认证系统。我们的工作开启了一个名为PQRT 的新的结构,从而打开了与 ERC 相关的心脏结构的新的模型。

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