Nghiên cứu phát hiện tần suất hoạt động của trẻ tự kỷ bằng vòng đeo tay thông minh (tt)

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

NGUYỄN THỊ HẠNH
NGHIÊN CỨU PHÁT HIỆN TẦN SUẤT HOẠT ĐỘNG CỦA TRẺ TỰ
KỶ BẰNG VÒNG ĐEO TAY THÔNG MINH

Chuyên ngành
Mã số

: Khoa học máy tính
: 8.48.01.01

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI - 2018


HÀ NỘI – 2017

Luận văn được hoàn thành tại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Phạm Văn Cường

Phản biện 1: .....……………………………………………………………
.....…………………………………………………………… …………....
.....…………………………………………………………… …………....
Phản biện 2: .…..…………………………………………………………..
.....…………………………………………………………… …………....
.....…………………………………………………………… …………....

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông
Vào lúc: ............ giờ ......... ngày ............ tháng ............. năm...................

Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông


1

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ............................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRẺ TỰ KỶ VÀ NHẬN DẠNG HOẠT
ĐỘNG CỦA TRẺ TỰ KỶ .............................................................................................. 5
1.1. Tổng quan về trẻ tự kỷ ............................................................................................ 5
1.1.1. Bê ̣nh tự kỷ ở trẻ em biể u hiê ̣n như thế nào? ........................................ 5
1.1.2. Các hoạt động của trẻ tự kỷ ................................................................. 6
1.1.3. Lý do nghiên cứu tầ n suấ t vâ ̣n đô ̣ng của trẻ tự kỷ? ............................. 7
1.2.Các nghiên cứu trước đây về nhận dạng hoạt động và trợ giúp trẻ tự kỷ .... 7
1.2.1.Nghiên cứu về nhận dạng hoạt động của người ................................... 7
1.2.2.Nghiên cứu về trợ giúp trẻ tự kỷ ........................................................... 8
1.3. Phạm vi và các giả định .......................................................................................... 9
1.3.1. Một số hạn chế ................................................................................... 10
1.3.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................ 10
1.4. Kết chương .............................................................................................................. 10
CHƯƠNG 2:PHÁT HIỆN TẦN XUẤT VẬN ĐỘNG CỦA TRẺ TỰ KỶ ... 11
2.1.Thiết kế vòng đeo tay thông minh....................................................................... 11
2.1.1.Cấu hình cảm biến .............................................................................. 11
2.1.2. Thiết kế vòng đeo tay thông minh ..................................................... 11

2.2. Phân tích và xử lý dữ liệu cảm biến .................................................................. 12
2.2.1. Tiền xử lý dữ liệu ............................................................................... 12
2.2.2. Phân đoạn và trích các đặc trưng ....................................................... 12
2.3. Phát hiện tần xuất hoạt động ............................................................................... 15
2.3.1. Huấn luyện mô hình học máy ........................................ để giải quyết bài toán. Thứ nhất là
việc thiết kế vòng đeo tay thông minh sử dụng cảm biến gia tốc. Để tăng tính
chính xác của việc phát hiện, luận văn đã đưa ra các bước tiền xử lý dữ liệu
cùng với các đặc tính quan trọng để nhận dạng và phát hiện tần suất. Thứ hai là
trình bày các thuật toán mà luận văn áp dụng để phát hiện và theo dõi hoạt
động.
Cuối cùng, luận văn đã giải quyết bài toán bằng quá trình thực nghiệm.
Cùng với việc so sánh kết quả thu được từ việc sử dụng các thuật toán khác
nhau, các đặc trưng khác nhau, luận văn đã đưa ra kết luận sử dụng thuật toán
RandomForest cho kết quả phát hiện cao hơn so với thuật toán SVM. Đồng
thời, việc sử dụng tất cả các đặc tính sẽ cho kết quả phát hiện tần suất chính xác
hơn. Qua nghiên cứu của luận văn tôi thấy được tính bất thường trong hoạt
động của trẻ tự kỷ. Đặc biệt tần suất hoạt động của trẻ tự kỷ đối với các hoạt
động liên quan đến phần tay nhiều hơn.
Bên cạnh những kết quả đạt được thì vẫn còn những hạn chế đó là:
Kết quả của hệ thống chưa ổn định, còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện và
đặc điểm của cảm biến hay đối tượng tham gia.


22

Chưa xây dựng được hoàn chỉnh tất cả các bộ đặc trưng nhận dạng cần
thiết cho hệ thống. Hệ thống chỉ mới sử dụng số ít các đặc trưng quan trọng.
Một số đặc trưng chưa được xử lý.
Hệ thống chỉ mới phát hiện được tần suất các hoạt động liên quan đến
phần tay của cơ thể chứ không phát hiện được hết tất cả các hoạt động thường

ngày.
Qua những kết quả và hạn chế của hệ thống đã cho thấy việc phát hiện tần
suất hoạt động của trẻ tự kỷ đòi hỏi một quá trình nghiên cứu và thực hiện lâu
dài. Trong phạm vi luận văn tôi mới chỉ thực hiện được việc phát hiện tần suất
hoạt động của trẻ tự kỷ trong 1 khoảng thời gian nào đó. Trước mắt hướng phát
triển của luận văn sẽ là phải tập trung cải thiện tăng độ chính xác của việc phát
hiện cũng như độ ổn định của hệ thống với nhiều điều kiện và hoàn cảnh khác
nhau, xây dựng và hoàn thiện những bộ nhận dạng đang còn thiếu sót, củng cố
và phát triển thuật toán để khắc phục được những lỗi còn tồn tại. Hướng phát
triển chính và đầy tiềm năng của luận văn là có thể theo dõi và phát hiện tần
suất hoạt động của trẻ tự kỷ trong thời gian thực để có những cảnh báo cụ thể
cho phụ huynh.


23

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
[1] Vũ Bích Hạnh (2004), Hướng dẫn thực hành âm ngữ trị liệu, Nxb Y học,
Hà Nội.
[2] Võ Nguyễn Tinh Vân (2002), Để hiểu Tự kỷ, Nxb Bamboo, Australia.
[3] Võ Nguyễn Tinh Vân (2002), Nuôi con bị Tự kỷ, Nxb Bamboo, Australia.
[4] Võ Nguyễn Tinh Vân (2004), Chứng Asperger và chứng NLD, Nxb
Bamboo, Australia.
[5] Đào Thị Sâm (2013), Khảo sát thái độ của cha mẹ đối với con có chứng tự
kỷ, Trường đại học sư phạm tp. Hồ chí minh
[6] Daniel Tammet (2010), Sinh vào ngày xanh, (Tự truyện của một người Tự kỷ,
một trí tuệ phi thường), Biên dịch Phạm Ngọc Diệp, Nguyễn Dung, Nxb trẻ.
Tài liệu Tiếng Anh
[10] Kanner,L (1943), Autistic disturbances of affective contact, Nervuos Child.

[11] Lorna Wing (1996), The Autistic Spectrum. A guide for parents and
profeeionals, Constable.
[12] Simon Barcon Cohen (2008), Autism and Asperger, oxfort University press
[13] Andreas Bulling, Ulf Blanke, Bernt Schiele (2014) “A Tutorial on Human
Activity Recognition Using Body-worn Inertial Sensors”.
[14] Pierluigi Casale, Oriol Pujol và Petia Radeva (2011) “Human Activity
Recognition from Accelerometer Data Using a Wearable Device” Computer
Vision Center, Bellaterra, Barcelona, Spain
[15] Ling Bao và Stephen S. Intille “Activity Recognition from UserAnnotated Acceleration Data” Massachusetts Institute of Technology
[16] Emmanuel Munguia Tapia (2003) “Using Machine Learning for Real-time
Activity Recognition and Estimation of Energy Expenditure” Master of Science
Massachusetts Institute of Technology, 2003 Cambridge, Massachusetts


24

[17] Dean M. Karantonis, Michael R. Narayanan, Merryn Mathie, Nigel H.
Lovell, Branko G. Celler “Implementation of a Real-Time Human Movement
Classifier Using a Triaxial Accelerometer for Ambulatory Monitoring”.
[18] Nishkam Ravi và Nikhil Dandekar và Preetham Mysore và Michael L.
Littman “Activity Recognition from Accelerometer Data” tại Department of
Computer Science, đại học Rutgers University
[19] Anne Preston, Madeline Balaam, Paul Seedhouse, Daniel Jackson, Cuong
Pham, Cassim Ladha, Karim Ladha, Thomas Plötz,Patrick Olivier: (2012)
“The french kitchen: task-based learning in an instrumented kitchen” .
[20] Julie A. Kientz, Gillian R. Hayes, Tracy L. Westeyn, Thad Starner and
Gregory D. Abowd “Pervasive Computing and Autism: Assisting Caregivers
of Children with Special Needs” Georgia Institute of Technology.
[21] Fahd Albinali , Matthew S. Goodwin, Stephen Intille “Detecting
stereotypical motor movements in the classroom using accelerometry and

pattern recognition algorithms” ta ̣i Massachusetts Institute of Technology,
Cambridge, MA 02139, USA ;The Groden Center, Inc., Providence, RI 02906,
USA ; Northeastern University, Boston, MA 02115, USA.
[23] Cortes, Corinna; and Vapnik, Vladimir N. (1995) “Support-Vector
Networks”.
Internet:
[24] libSVM: />[25] />