基于角度與輪廓特征的步態(tài)識(shí)別方法.研究

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1、碩十學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1．1課題研究的背景和意義1．1．1研究背景現(xiàn)代社會(huì)對(duì)安全的要求越來越高，在諸多安全防范技術(shù)中，對(duì)物理場(chǎng)所和信息資料進(jìn)行訪問控制的身份鑒別技術(shù)是保障個(gè)人和公共安全的核心技術(shù)。傳統(tǒng)的身份鑒別方式主要包括基于知識(shí)(如密碼、口令)、基于標(biāo)識(shí)物(如鑰匙、IC卡)或兩者相結(jié)合(如銀行卡)的方法。但這些方法的缺點(diǎn)是密碼可能遺忘或被破解，標(biāo)識(shí)物可能丟失或偽造，這樣難以保證身份確認(rèn)的可靠性。因此，我們急需一種安全、有效的身份鑒別技術(shù)保障我們的生活，這種技術(shù)就是生物特征識(shí)別技術(shù)。生物特征是指可以識(shí)別和驗(yàn)證人的身份的生理特征(如指紋、臉像和虹膜等)或

2、行為特征(如筆跡、聲音和步態(tài)等)【1】，具有“人各有異、終生不變、隨身攜帶”等優(yōu)點(diǎn)i21。生物特征識(shí)別技術(shù)就是通過計(jì)算機(jī)與光學(xué)、聲學(xué)、生物傳感器和生物統(tǒng)計(jì)學(xué)原理等高科技手段密切結(jié)合，利用這些生物特征來進(jìn)行人體身份的鑒定，比傳統(tǒng)的身份識(shí)別方法更具安全性、保密性和方便性。目前國際上大規(guī)模應(yīng)用生物特征識(shí)別技術(shù)的趨勢(shì)日漸明顯。比如國際民航組織已要求188個(gè)成員國將諸如指紋、臉像、虹膜等生物特征嵌入旅行證件；中國香港特別行政區(qū)的新一代身份證中已經(jīng)嵌入指紋信息：英、美等多個(gè)國家的機(jī)場(chǎng)紛紛安裝了虹膜、人臉識(shí)別系統(tǒng)等；美國啟動(dòng)的訪客系統(tǒng)，要求每個(gè)申請(qǐng)?jiān)L問美國的外國人提供指紋。雖

3、然指紋、人臉等生物特征識(shí)別技術(shù)在某些安全領(lǐng)域已經(jīng)得到了成功的應(yīng)用，但是這些生物特征的獲取需要近距離或接觸性的協(xié)作感知，而且容易偽裝或隱藏，因此其應(yīng)用范圍受到了限制。隨著安全敏感場(chǎng)合(如銀行、機(jī)場(chǎng)、軍事基地等)對(duì)智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)的要求的提高，這些傳統(tǒng)的生物特征識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，一種新的可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離非接觸式身份認(rèn)證的生物特征——步態(tài)，引起了研究人員的廣泛關(guān)注。步態(tài)是人行走時(shí)的姿態(tài)，是步行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的總稱。步態(tài)識(shí)別根據(jù)拍攝的行走視頻，通過人體走路的方式辨別人的身份。從視覺監(jiān)控的觀點(diǎn)來看，步態(tài)是最具有潛力的生物特型31，因?yàn)槠湫畔⒖梢栽谶h(yuǎn)距離秘密地獲取

4、并進(jìn)行識(shí)別。這種遠(yuǎn)距離識(shí)別威脅的能力，能夠?yàn)椴僮魅藛T提供充分的時(shí)間，使之在危險(xiǎn)發(fā)生之前做出響應(yīng)。除了步態(tài)本身的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)處理器性能的提升，高速數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的出現(xiàn)以及監(jiān)控?cái)z像機(jī)價(jià)格的下降，人體建模、運(yùn)動(dòng)跟蹤等計(jì)算機(jī)視覺處理技術(shù)的提高等因素使得步態(tài)識(shí)別技術(shù)成為了一種新的可行的安全應(yīng)用，極具研究意義與研究?jī)r(jià)值。碩士學(xué)位論文第一章緒論美國高級(jí)研究項(xiàng)目署DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)在2000年資助的重大項(xiàng)目_HID計(jì)戈lJ(HumanIdentificationataDistance)，其任務(wù)就是開發(fā)多模態(tài)的監(jiān)

5、控技術(shù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離情況下人體檢測(cè)、分類和識(shí)別，從而增強(qiáng)國防、民用等場(chǎng)所免受恐怖襲擊的自動(dòng)保護(hù)能力。近距離時(shí)一般可通過跟蹤人臉來加以身份識(shí)別；如果是遠(yuǎn)距離的監(jiān)控，臉部特征可能被隱藏，或者分辨率太低不易識(shí)別，此時(shí)進(jìn)入監(jiān)控領(lǐng)域的人體步態(tài)是可見的，這使得步態(tài)作為一種獨(dú)特的生物行為特征應(yīng)用于人體身份鑒別。馬里蘭大學(xué)、麻省理工學(xué)院、卡耐基梅隆大學(xué)等諸多知名院校參與了此項(xiàng)工作，其重點(diǎn)在于步態(tài)識(shí)別的研究。尤其在美國9．11事件之后，該項(xiàng)研究得到進(jìn)一步的重視。1．1．2研究意義1．重要的學(xué)術(shù)價(jià)值由于步態(tài)識(shí)別的研究工作涉及到模式識(shí)別、數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺、心理學(xué)、以及認(rèn)知科學(xué)等

6、多個(gè)領(lǐng)域的諸多知識(shí)，并與其他基于人體生物特征的身份鑒別技術(shù)有密切聯(lián)系；因此，步態(tài)識(shí)別研究對(duì)于開拓新興技術(shù)領(lǐng)域，促進(jìn)跨領(lǐng)域的多學(xué)科綜合發(fā)展具有重要的科學(xué)意義。2．良好的應(yīng)用前景步態(tài)識(shí)別是唯一能夠應(yīng)用于遠(yuǎn)距離身份鑒別的技術(shù)，具有采樣方便、測(cè)試者沒有心理負(fù)擔(dān)等眾多優(yōu)點(diǎn)，加上社會(huì)發(fā)展對(duì)安全的迫切要求，因此在智能監(jiān)控領(lǐng)域?qū)⒕哂袕V泛的應(yīng)用前景和商業(yè)價(jià)值。智能監(jiān)控系統(tǒng)主要用于那些對(duì)安全要求敏感的場(chǎng)合，如銀行、商店、停車場(chǎng)等。如果一個(gè)人在監(jiān)控?cái)z像機(jī)前行走，而該攝像機(jī)以前記錄了此人的步態(tài)特征，監(jiān)控系統(tǒng)將根據(jù)新捕捉的視頻序列進(jìn)行此人的身份識(shí)別。若發(fā)現(xiàn)此人是罪犯、嫌疑人或陌生入侵者，

7、系統(tǒng)將自動(dòng)向保安人員發(fā)出安全警報(bào)，及早發(fā)現(xiàn)異常活動(dòng)，從而避免犯罪的發(fā)生；同時(shí)也減少雇傭大批監(jiān)視人員所需要的人力、物力和財(cái)力的投入。除了在視覺監(jiān)控領(lǐng)域進(jìn)行身份識(shí)別的應(yīng)用以外，步態(tài)識(shí)別在人體運(yùn)動(dòng)的計(jì)算機(jī)分析、臨床診斷和治療、高級(jí)人機(jī)交互、刑偵破案等方面也有著重要的意義，甚至可能應(yīng)用于診斷抑郁癥和謊話檢測(cè)。1．2步態(tài)識(shí)別技術(shù)綜述1．2．1步態(tài)識(shí)別技術(shù)簡(jiǎn)介步態(tài)識(shí)別旨在根據(jù)人們的行走姿勢(shì)進(jìn)行身份鑒別，是生物特征識(shí)別領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。由于個(gè)體之間身體結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)行為上的基本特性不同，步態(tài)運(yùn)動(dòng)為人的識(shí)別提供了獨(dú)特的線索。早期的醫(yī)學(xué)研究指出，人的步態(tài)中具有24種2碩士學(xué)位論

8、文第一章緒論不同的成份，