Мониторинг интенсивности прыжков со скакалкой на смартфонах с помощью пассивного акустического зондирования

Прыжки со скакалкой — рекомендованное многими специалистами спортивной медицины упражнение, которое улучшает кардиореспираторную выносливость и координацию движений. Существующие системы мониторинга прыжков со скакалкой ограничены по удобству и комфорту использования, а также по возможностям оценки интенсивности нагрузки. В этой работе представлена система мониторинга прыжков со скакалкой на основе пассивного акустического зондирования. Для записи звуков прыжков и дыхания после нагрузки используются обычные смартфон и наушники. По записанным акустическим данным система с помощью метода на основе кратковременной энергии и высокой корреляции между циклами прыжков определяет фрагменты сигнала со звуками прыжков, а затем применяет алгоритм обнаружения границ сигнала с двумя порогами для подсчёта прыжков. Интенсивность нагрузки оценивается регрессионным методом на основе характеристик скорости прыжков и мел-спектрограмм дыхания. Существенное преимущество системы — решение проблемы недостаточно информативных мел-спектрограмм. Для получения улучшенных мел-спектрограмм дыхания применяется генеративно-состязательная сеть с механизмом внимания, а адаптация с использованием доменно-адверсарного подхода повышает способность системы к переносу. В серии экспериментов средняя ошибка подсчёта прыжков составила 0,32, а средняя ошибка оценки интенсивности нагрузки — 2,3%.