Probabilistic Model Checking for Human Activity Recognition in Medical Serious Games - Inria - Institut national de recherche en sciences et technologies du numérique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Science of Computer Programming Année : 2021

Probabilistic Model Checking for Human Activity Recognition in Medical Serious Games

Vérification de Modèle Probabiliste pour la Reconnaissance d'Activité Humaine dans les Jeux Sérieux Médicaux.

Résumé

Human activity recognition plays an important role especially in medical applications. This paper proposes a formal approach to model such activities, taking into account possible variations in human behavior. Starting from an activity description enriched with event occurrence probabilities, we translate it into a corresponding formal model based on discrete-time Markov chains (DTMCs). We use the PRISM framework and its model checking facilities to express and check interesting temporal logic properties concerning the dynamic evolution of activities. We illustrate our approach with the models of several serious games used by clinicians to monitor Alzheimer patients. We expect that such a modeling approach could provide new indications for interpreting patient performances. This paper addresses the definition of patient's models for three serious games and the suitability of this approach to check behavioral properties of medical interest. Indeed, this is a mandatory first step before clinical studies with patients playing these games. Our goal is to provide a new tool for doctors to evaluate patients.
La reconnaissance d'activités humaines joue un rôle important en particulier dans les applications médicales. Cet article propose une approche formelle pour modéliser ces activités en prenant en compte les variations possibles du comportement humain. À partir d'une description de l'activité dans laquelle les probabilité associées aux évènements sont données, nous conceptualisons un modèle formel fondé sur les chaînes de Markov à temps discret. Nous utilisons l'environnement PRISM avec son système de vérification de modèles pour exprimer en logique temporelle et vérifier des propriétés intéressantes concernant l'évolution dynamique des activités. Nous illustrons notre approche avec plusieurs jeux sérieux utilisés par les cliniciens pour évaluer les patients Alzheimer. Nous espérons que cette approche de modélisation apporte de nouvelles indications dans l'interprétation des performances des patients. Cet article se concentre sur la définition des modèles de patients pour trois jeux sérieux ainsi que sur la pertinence d'une telle approche formelle pour vérifier des propriétés sur les comportements de patients ayant un intérêt médical. Il s'agit d'une étape préliminaire obligatoire avant de passer à une étude clinique où de vrais patients joueront à ces jeux. Notre but est de proposer un nouvel outil aux médecins pour évaluer leurs patients.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

hal-03182420 , version 1 (26-03-2021)

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Citer

Thibaud L'Yvonnet, Elisabetta de Maria, Sabine Moisan, Jean-Paul Rigault. Probabilistic Model Checking for Human Activity Recognition in Medical Serious Games. Science of Computer Programming, 2021, 206, pp.102629. ⟨10.1016/j.scico.2021.102629⟩. ⟨hal-03182420⟩
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