論文の概要: Human Activity Recognition via Ultra-Wideband Data: A Framework for Dimensionality Reduction, Pattern Discovery, and Predictive Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.32008v1
- Date: Fri, 25 Sep 2026 21:11:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 03:51:58.569487
- Title: Human Activity Recognition via Ultra-Wideband Data: A Framework for Dimensionality Reduction, Pattern Discovery, and Predictive Modeling
- Title(参考訳): 超広帯域データによる人間の活動認識:次元化,パターン発見,予測モデリングのためのフレームワーク
- Abstract要約: 本研究は,UWB信号から,データサイズを効率的に削減し,重要なパターンを発見,および6種類の活動タイプ(Standff, Liedown, Noactive, Sit, Stand, Walk)を高精度に分類するフレームワークを提案する。
このフレームワークは、CPE-IPCAでRandom Forest、PPSAで99%、PPSAで100%精度、リコール、F1を達成し、医療、生活支援、スマート環境に適した高速で解釈可能な堅牢なHARシステムを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Recent advances in sensor technology have enabled more effective human activity recognition (HAR), particularly in real-time systems with limited computational resources. However, Ultra-Wideband (UWB) radar data remain challenging due to high dimensionality, noise, complexity, and nonlinear characteristics. This research proposes a framework to efficiently reduce data size, uncover significant patterns, and classify six activity types (Standff, Liedown, Noactivity, Sit, Stand, and Walk) from UWB signals with high accuracy. Two novel dimensionality reduction techniques are introduced in this paper. The first, Clustered Polynomial Expansion with Incremental PCA (CPE-IPCA), combines clustering and polynomial feature expansion with Incremental PCA, preserving 100% of the variance in only 50 components. The second, Post-PCA Standardization Approach (PPSA), standardizes data after PCA and retains 99.1% of the variance in 80 components, achieving superior compression and computational efficiency compared to conventional nonlinear methods. Frequent patterns are identified using Apriori and FP-Growth, which are then classified with Random Forest and a Vector Space Model (VSM). The framework achieves 100% accuracy with Random Forest on CPE-IPCA and 99% on PPSA, while VSM attains 100% precision, recall, and F1 on PPSA and near-perfect performance on CPE-IPCA (precision 1.00, recall 0.98-1.00, F1 0.99-1.00), demonstrating a fast, interpretable, and robust HAR system suitable for healthcare, assisted living, and smart environments.
- Abstract(参考訳): 近年のセンサ技術の進歩は、特に限られた計算資源を持つリアルタイムシステムにおいて、より効果的なヒューマンアクティビティ認識(HAR)を可能にしている。
しかし、UWB(Ultra-Wideband)レーダーデータは、高次元性、ノイズ、複雑さ、非線形特性のために依然として困難である。
本研究は,UWB信号から,データサイズを効率的に削減し,重要なパターンを発見,および6種類の活動タイプ(Standff, Liedown, Noactive, Sit, Stand, Walk)を高精度に分類するフレームワークを提案する。
本稿では,2つの新しい次元還元技術を紹介する。
最初のCPE-IPCA(Clustered Polynomial Expansion with Incremental PCA)は、クラスタリングと多項式特徴拡張をインクリメンタルPCAと組み合わせ、わずか50のコンポーネントで分散の100%を保存する。
第2のPPSA(Post-PCA Standardization Approach)は、PCA後のデータを標準化し、80のコンポーネントにおける分散の99.1%を保持し、従来の非線形手法よりも優れた圧縮と計算効率を実現する。
AprioriとFP-Growthはランダムフォレストとベクトル空間モデル(VSM)に分類される。
このフレームワークは、CPE-IPCAでRandom Forest、PPSAで99%、PPSAで100%精度、リコール、F1、CPE-IPCAでほぼ完璧なパフォーマンス(精度1.00、リコール0.98-1.00、F1 0.99-1.00)を達成し、医療、補助生活、スマート環境に適した高速で解釈可能なHARシステムを示している。
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