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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso
Title: Reconhecimento de atividades humanas em dispositivos móveis utilizando sensores inerciais e aprendizado de máquina: desenvolvimento de um aplicativo para coleta de dados e classificação embarcada
Other Titles: Human activity recognition on mobile devices using inertial sensors and machine learning: development of an application for data collection and on-device classification
metadata.dc.creator: Medeiros, Khalil Gibran Nogueira
metadata.dc.contributor.advisor1: Barreto, Raimundo da Silva
metadata.dc.contributor.referee1: Pio, José Luiz de Souza
metadata.dc.contributor.referee2: Januário, Francisco de Assis Pereira
metadata.dc.description.resumo: O reconhecimento de atividades humanas a partir de sensores inerciais de smartphones é uma área com aplicações diretas em saúde, monitoramento de bem-estar e navegação em ambientes internos. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema completo de reconhecimento de atividades para dispositivos Android, abrangendo desde a coleta dos dados até a classificação em tempo real embarcada no próprio dispositivo. Foi desenvol- vido um aplicativo Android, denominado DataCollector, para a aquisição sincronizada de dados de acelerômetro e giroscópio durante a realização de quatro atividades: andar, ficar parado, subir escada e descer escada. Os dados foram coletados com cinco smartphones distintos (SMA556E, SMS911B, SMS926B, Motorola Edge 40 e Motorola Edge 50 Pro), introduzindo variabilidade inter-dispositivo no conjunto de treinamento. Os sinais brutos foram segmentados em janelas deslizantes de 150 amostras com 50% de sobreposição, e de cada janela foram extraı́das 42 caracterı́sticas estatı́sticas no domı́nio do tempo. Dois classificadores foram treinados e comparados: Random Forest (RF) e Support Vector Ma- chine (SVM), com otimização de hiperparâmetros via RandomizedSearchCV e validação cruzada de 5 folds. Experimentos iniciais com um conjunto de dados público evidencia- ram desvio de domı́nio entre os dados externos e os dispositivos utilizados, motivando a coleta de dados próprios. Os modelos treinados com os dados próprios foram exportados no formato ONNX e integrados ao aplicativo por meio da biblioteca ONNX Runtime for Android, permitindo a classificação das atividades diretamente no dispositivo, sem de- pendência de conexão com servidores externos. O Random Forest alcançou acurácia de 88,40% no conjunto de teste, e o SVM obteve 86,42%, ambos avaliados sobre um total de 2.021 janelas extraı́das dos dados coletados com cinco dispositivos distintos.
Abstract: Human activity recognition using inertial sensors embedded in smartphones is an area with direct applications in health monitoring, wellness tracking, and indoor navigation. This work presents the development of a complete activity recognition system for Android devices, covering all stages from data collection to real-time on-device classification. An Android application called DataCollector was developed for the synchronized acquisition of accelerometer and gyroscope data during the performance of four activities: walking, standing still, climbing stairs, and descending stairs. Data were collected using five dif- ferent smartphones (SMA556E, SMS911B, SMS926B, Motorola Edge 40, and Motorola Edge 50 Pro), introducing inter-device variability into the training set. The raw signals were segmented into sliding windows of 150 samples with 50% overlap, and 42 statistical time-domain features were extracted from each window. Two classifiers were trained and compared: Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM), with hyperparame- ter optimization via RandomizedSearchCV and 5-fold cross-validation. Initial experiments with a publicly available dataset revealed domain shift between the external data and the target devices, motivating the collection of a custom dataset. The models trained on the custom data were exported in ONNX format and integrated into the application using the ONNX Runtime for Android library, enabling on-device activity classification without relying on external server connectivity. The Random Forest achieved 88.40% accuracy on the test set, while the SVM reached 86.42%, both evaluated on a total of 2,021 windows extracted from data collected across five distinct devices.
Keywords: Reconhecimento de atividades humanas
Aprendizado de máquina
Sensores inerciais
Random forest
SVM
ONNX
Android
metadata.dc.subject.cnpq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: CIENCIA DA COMPUTACAO: METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAO
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher.department: FT - Faculdade de Tecnologia
metadata.dc.publisher.course: Engenharia da Computação - Bacharelado - Manaus
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: http://riu.ufam.edu.br/handle/prefix/9918
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