基于角度与轮廓特征的步态识别方法.研究

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1、硕十学位论文第一章绪论第一章绪论1．1课题研究的背景和意义1．1．1研究背景现代社会对安全的要求越来越高，在诸多安全防范技术中，对物理场所和信息资料进行访问控制的身份鉴别技术是保障个人和公共安全的核心技术。传统的身份鉴别方式主要包括基于知识(如密码、口令)、基于标识物(如钥匙、IC卡)或两者相结合(如银行卡)的方法。但这些方法的缺点是密码可能遗忘或被破解，标识物可能丢失或伪造，这样难以保证身份确认的可靠性。因此，我们急需一种安全、有效的身份鉴别技术保障我们的生活，这种技术就是生物特征识别技术。生物特征是指可以识别和验证人的身份的生理特征(如指纹、脸像和虹膜等)或

2、行为特征(如笔迹、声音和步态等)【1】，具有“人各有异、终生不变、随身携带”等优点i21。生物特征识别技术就是通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用这些生物特征来进行人体身份的鉴定，比传统的身份识别方法更具安全性、保密性和方便性。目前国际上大规模应用生物特征识别技术的趋势日渐明显。比如国际民航组织已要求188个成员国将诸如指纹、脸像、虹膜等生物特征嵌入旅行证件；中国香港特别行政区的新一代身份证中已经嵌入指纹信息：英、美等多个国家的机场纷纷安装了虹膜、人脸识别系统等；美国启动的访客系统，要求每个申请访问美国的外国人提供指纹。虽

3、然指纹、人脸等生物特征识别技术在某些安全领域已经得到了成功的应用，但是这些生物特征的获取需要近距离或接触性的协作感知，而且容易伪装或隐藏，因此其应用范围受到了限制。随着安全敏感场合(如银行、机场、军事基地等)对智能视觉监控系统的要求的提高，这些传统的生物特征识别系统已经难以满足实际应用的需要，一种新的可以进行远距离非接触式身份认证的生物特征——步态，引起了研究人员的广泛关注。步态是人行走时的姿态，是步行运动状态的总称。步态识别根据拍摄的行走视频，通过人体走路的方式辨别人的身份。从视觉监控的观点来看，步态是最具有潜力的生物特型31，因为其信息可以在远距离秘密地获取

4、并进行识别。这种远距离识别威胁的能力，能够为操作人员提供充分的时间，使之在危险发生之前做出响应。除了步态本身的特点，计算机处理器性能的提升，高速数据存储设备的出现以及监控摄像机价格的下降，人体建模、运动跟踪等计算机视觉处理技术的提高等因素使得步态识别技术成为了一种新的可行的安全应用，极具研究意义与研究价值。硕士学位论文第一章绪论美国高级研究项目署DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)在2000年资助的重大项目_HID计戈lJ(HumanIdentificationataDistance)，其任务就是开发多模态的监

5、控技术以实现远距离情况下人体检测、分类和识别，从而增强国防、民用等场所免受恐怖袭击的自动保护能力。近距离时一般可通过跟踪人脸来加以身份识别；如果是远距离的监控，脸部特征可能被隐藏，或者分辨率太低不易识别，此时进入监控领域的人体步态是可见的，这使得步态作为一种独特的生物行为特征应用于人体身份鉴别。马里兰大学、麻省理工学院、卡耐基梅隆大学等诸多知名院校参与了此项工作，其重点在于步态识别的研究。尤其在美国9．11事件之后，该项研究得到进一步的重视。1．1．2研究意义1．重要的学术价值由于步态识别的研究工作涉及到模式识别、数字图像处理、计算机视觉、心理学、以及认知科学等

6、多个领域的诸多知识，并与其他基于人体生物特征的身份鉴别技术有密切联系；因此，步态识别研究对于开拓新兴技术领域，促进跨领域的多学科综合发展具有重要的科学意义。2．良好的应用前景步态识别是唯一能够应用于远距离身份鉴别的技术，具有采样方便、测试者没有心理负担等众多优点，加上社会发展对安全的迫切要求，因此在智能监控领域将具有广泛的应用前景和商业价值。智能监控系统主要用于那些对安全要求敏感的场合，如银行、商店、停车场等。如果一个人在监控摄像机前行走，而该摄像机以前记录了此人的步态特征，监控系统将根据新捕捉的视频序列进行此人的身份识别。若发现此人是罪犯、嫌疑人或陌生入侵者，

7、系统将自动向保安人员发出安全警报，及早发现异常活动，从而避免犯罪的发生；同时也减少雇佣大批监视人员所需要的人力、物力和财力的投入。除了在视觉监控领域进行身份识别的应用以外，步态识别在人体运动的计算机分析、临床诊断和治疗、高级人机交互、刑侦破案等方面也有着重要的意义，甚至可能应用于诊断抑郁症和谎话检测。1．2步态识别技术综述1．2．1步态识别技术简介步态识别旨在根据人们的行走姿势进行身份鉴别，是生物特征识别领域的一个新的研究方向。由于个体之间身体结构和运动行为上的基本特性不同，步态运动为人的识别提供了独特的线索。早期的医学研究指出，人的步态中具有24种2硕士学位论

8、文第一章绪论不同的成份，