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Wearable Systems I

Smart (i)Phones & Sensors

Prof. Dr. Gerhard Tröster, Dr. Daniel Roggen, Dr. Bert Arnrich

D-ITET, HS 2011, 6 ECTS credits

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Olympic Gold and Wearables, Ammann sammelt Daten für Gold

Lecture

Tuesday, 8.15 - 10.00 am, ETZ E6
Start: 20 September 2011

Exercise

Tuesday, 10.15 - 12.00 am, ETZ D61.1
Start: 20 September 2011

Language

English/German (depending on participants)

Contact

Amir Muaremi, ETZ H60.1, Phone: +41 44 632 05 44,  muaremi@ife.ee.ethz.ch

Lecture Content

Scenario:

Using internal sensors and sensors in our environment, our 'smart phone' detects our context continuously, e.g. where we are, what we are doing, with whom we are together, what is our constitution, what are our needs. Based on this information our 'smart phone' offers us the appropriate services like a personal assistant.

Objectives:

This course combines practically relevant methods, tools and applications. The applications include localisation, recognition of activities - e.g. in sports - and mental load (stress), interaction with the environment as well as games. The used methods belong to the field of sensor signal processing, sensor nets, data fusion, machine learning, data mining.

Organisation:

The lessons present applications and  discuss methods and tools.

The subsequent exercises show concrete design problems like motion recognition using distributed sensors, localisation, activity detection, sound analysis. Beside individual experiments (e.g. using the SmartPhone) also datasets out of ongoing research activities are exploited.

Presentations of the PhD students and the visit at the Wearable Computing Lab introduce in current research topics and international research projects.

Literature will be announced during the lessons.

Vorlesungsinhalt

Szenario:

Unser 'Smart Phone' erkennt mit seinen eingebauten Sensoren und mit Daten aus der Umwelt unseren Kontext, z.B. wo befinden wir uns, was tun wir, mit wem sind wir zusammen, wie geht es uns, was sind unsere möglichen Bedürfnisse. Basierend auf diesen Informationen kann uns das 'Smart Phone' situationsgerecht als persönlicher Assistent mit passenden Dienstleistungen verwöhnen.

Ziel:

In dieser Veranstaltung kombinieren wir praxisnahe Methoden und Anwendungen. Zu den Anwendungen gehören Lokalisierung, Erkennung von Aktivitäten und mentaler Belastung (Stress), Interaktion mit der Umwelt sowie Spiele. Die eingesetzten Methoden kommen aus dem Bereich Sensorsignalverarbeitung‚ Sensornetze, Data Fusion, maschinelles Lernen, Data Mining.

Organisation:

Die Vorlesung stellt die Anwendungen vor und bespricht die eingesetzten Methoden.

Die anschliessenden Übungen vertiefen anhand konkreter Problemstellungen wie Bewegungserkennung mit verteilten Sensoren, Lokalisierung, Soundanalyse, Detektion von Aktivitätsmuster. Neben eigenen Experimenten (z.B. mit dem SmartPhone) werden Datensätze aus laufenden Forschungsarbeiten genutzt.

Präsentationen durch Doktorierende und der Besuch am Wearable Computing Lab führen ein in die aktuellen Forschungsthemen und internationalen Forschungsprojekte.

Literatur wird in den jeweiligen Vorlesungseinheiten benannt.

Course Program

No Date Lecture Theme
Topics
Material
Exercise Theme
Material
1 20.09.2011 hot Topic: wearable Computing now
Introduction, Organisation, Context,
Chap01
Motion on the iPhone,

1st experiment

ex01

fdb_template
2 27.09.2011 Bayes detects Activity
Bayes, Confusion matrix
Chap02
classification experiment: how to distinguish walking, standing, sitting ex02
ex02.m
3 04.10.2011 Applying Bayes: 1st Experiment
Bayes recursive, density estimation
Chap03
classification experiment: how to distinguish walking, standing, sitting
ex03
ex03.zip
4 11.10.2011 When do relevant events start ? Signal processing, times series, segmentation, SWAB, SAX, Dynamic Time Warping Chap04
Segmentation (SWAB, Sliding window), Dynamic Time Warping ex04
ex04.zip
ex04_sol.zip
5 18.10.2011 Features and Clasifiers
Features, Feature Selection, kNN, NCC Chap05

Feature Selection ex05
ex05.zip
ex05_sol.zip

6 25.10.2011 Discriminants, Sound and
‚good‘ Experiments
LDA, PCA, ICA, Cross Validation Chap06
Dip into Research papers.zip
poster_templ
poster_ex.zip
7 01.11.2011 Non-metric Procedures Student presentations, Decision Tree, Random Forest Chap07
Dice Game, Decision Trees, Cross-Validation ex07.pdf
ex07.zip
ex07_sol.zip
8 08.11.2011 Wellbeing in Airplanes SVM, EDA measurements
Chap08
Support Vector Machine (SVM)
ex08.pdf
ex08.zip
ex08_sol.zip
9 15.11.2011 Clustering and Self Organizing Maps Clustering, Self Organizing Maps, Emotion SOM
Chap09
XY-fused Kohonen network ex09.pdf
ex09.zip
10 22.11.2011 Sequence recognition and activity recognition HMM, Viterbi Chap10
HMM Representation and manual parameter tuning ex10.pdf
ex10.zip
ex10_sol.pdf
11 29.11.2011 Sequence recognition and activity recognition
HMM, Baum-Welch Chap11
Online Activity Recognition ex11.pdf
ex11.zip
12 06.12.2011 Collective Behaviour ensemble classifier, multidimensional scaling Chap12
Ensemble Classifiers, Multidimensional Scaling (MDS) ex12.pdf
ex12.zip
13 13.12.2011 Stress Experiment
statistics, test evaluation
Chap13
Hypothesis testing ex13.pdf
ex13.zip
ex13_sol.zip
14 20.12.2011 Last Lesson Examination and Wearable Systems 2 Exam&WS2
   

Links

wearlablogo

Wearable Computing Lab. ETH Zurich

 

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© 2012 ETH Zurich | Imprint | 20 December 2011
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