步态识别论文

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基于步态特征的身份识别算法研究

基于步态特征的身份识别算法研究
ta so m o e ta t ats ai lc a a trsi s a d r q n y c a a trsi s F n ly, s p r e tr ma hie wa r n f r t xr c g i p ta h r ce tc n fe ue c h r ce tc . i al i i u pot v co c n s
K YWOR : u nietiao ;up rvc r ahn ( V ;etr s n Fu e a s r E DS H ma n f t n S p o et c i S M) F a ef i ; or r r f m d ic i t om e u uo i tn o
2 O世纪 9 0年代 , 人们 对步 态的身份识 别算 法 开始进 行
进行预处理 提取 运动 目标 , 然后对 运动 目标进 行切 割提取步
式 中, ( ,) a x Y 表示当前图像在像素 ( Y 处的亮度值 ,( Y ห้องสมุดไป่ตู้ , ) 6 ,) 表示背景 图像 在像 素( Y 处 的亮度值 。 ,) 然后通过 式 ( ) 间接 背景 减 除后 的二值化 图像 进 行 3对
由于步态空间和频率特征均可 以有 效步态 特征 , 如果能


() 2
【 ≤ a b ≤1 0 ( Y ,( Y  ̄25 0 ,) , ≤口 ,) b ,) 5 <

步态识别技术研究综述

步态识别技术研究综述

步态识别技术研究综述

步态识别是一种通过分析人体行走时的步态特征来进行个体识别的技术。随着生物特征识别技术的发展,步态识别作为一种方便、无接触的识

别方式,逐渐受到了广泛的关注和研究。本文将综述步态识别的研究现状,包括步态特征的提取方法、分类器的选择以及步态识别的应用领域。

首先,在步态识别中,步态特征的提取是非常关键的一步。主要的步

态特征提取方法包括基于运动轮廓的方法、基于动作周期的方法以及基于

运动能量的方法。基于运动轮廓的方法主要是通过提取行人在行走过程中

的轮廓来获得步态特征,如轮廓角度、曲率等。基于动作周期的方法则利

用每个步态周期中的特征来进行识别,例如步长、步宽和步频等。而基于

运动能量的方法则是通过分析人体行走时的能量变化来提取步态特征,如

加速度、功率谱等。这些方法的综合运用可以提高步态识别的准确率和鲁

棒性。

其次,步态识别需要选择合适的分类器来进行模型训练和识别。常用

的分类器包括支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)和k最近邻算法(kNN)。支持向量机是一种常见的分类方法,它可以有效地处理非线性

分类问题,并且在样本量较小的情况下仍能取得较好的效果。人工神经网

络模拟了人脑神经元的工作原理,可以通过反向传播算法进行模型训练和

识别。而k最近邻算法是一种基于样本距离的分类方法,它根据最近的k

个邻居来决定目标的分类。根据实际应用需求和数据集特点,可以选择合

适的分类器进行步态识别的建模和识别。

最后,步态识别具有广泛的应用领域。步态识别可以用于个体识别、

行为分析、疾病诊断等方面。在个体识别方面,步态识别可以用于安防领域,例如门禁系统和人脸识别的组合使用,可以提高认证的准确性和安全

步态识别方法分析与研究

步态识别方法分析与研究

1 .引 盲


生 物 特 征 识 别是 传 统 的 模式 识 别 ,它 是 利 用人 的 生 理或
行 为 特 征进 行 人 的 身 份识 别 。 脸 像 、 纹 、 指 虹膜 等第 一代 生 物 特 征 。 常 需要 近距 离的 或者 接 触 性 的感 知 。 在 远 距 离 情况 通 但 下 , 样 的 生物 特征 将 不 可能 被 使 用 。而 人 的 步 态 是 可 见 的 , 这 且 它 可 在 被观 察 者 没 有察 觉 的 情况 下 ,从 任 意 角度 进 行 非 接 触 性 的 感知 和 度 量 。所 以 , 视 觉 监控 的角 度 看 , 态 是 远 距 从 步 离 情况 下 最 有 潜 力 的生 物 特 征 。利 用 视觉 监控 技 术 可 以实 现 远 距 离 情况 下 的 检测 、 类 和识 别 。 态识 别 是 生 物 特征 识 别 分 步 技 术 的 一个 新 兴 子领 域 , 随着 对 监 控技 术 的 需 求 , 来 越 引 起 越 人 们对 步 态 识 别 的研 究 兴 趣 。
觉 研 究领 域 形 成 一 个 关 注点 。本 文结 合 我们 对 步 态识 别 的 研 究 , 各种 步 态识 别 方 法 的特 点进 行 了分 析 , 助 于研 对 有 究 者 对 步 态识 别 这 一新 的研 究领 域 有 一 个 总体 认 识 和 了解 。

步态识别技术个人总结范文

步态识别技术个人总结范文

步态识别技术个人总结范文

步态识别技术是计算机视觉领域的一项重要技术,可以通过分析人的步行特征和步态模式来区分身份、检测疾病和实现其他应用。在过去的几年中,我对步态识别技术进行了一些探究和实践,以下是我个人对这项技术的总结和体会。

起首,步态识别技术有着广泛的应用前景。通过分析一个人的步行模式,可以识别出这个人的身份,或者验证其是否为合法用户。这种技术在安全领域具有很大的潜力,可以应用于门禁系统、金融来往验证等领域。此外,步态识别技术还可以用于疾病检测,例如能够提前发现和猜测一些神经系统疾病,对于早期干预和治疗具有重要意义。

其次,步态识别技术具有一定的挑战性。步态中包含的信息分外丰富,能够反映出个体的特征和习惯。然而,步态的识别受到环境、姿势和视角等多种因素的影响,因此对于步态特征的准确提取和建模是一个相对复杂的任务。同时,步态数据的采集和处理也需要耗费大量的时间和精力。因此,在步态识别技术的探究和应用中,需要充分思量这些挑战,不息进行算法优化和技术创新。

然后,步态识别技术的探究还存在一些亟待解决的问题。目前,步态识别技术大多是基于特征提取和分类的机器进修方法,然而这种方法依旧存在一些问题,例如需要大量的样本数据和复

杂的模型训练过程。将来的探究需要探究更加高效的算法和模型,进一步提高步态识别的准确性和实时性。此外,还可以结合其他传感器,如加速度计和陀螺仪,来帮助步态识别,提高整体性能。

最后,步态识别技术还需要关注隐私和安全问题。由于步态识别技术直接得到个体的生物特征信息,因此对于数据的隐私和安全保卫至关重要。探究者和从业者需要制定相关的法律、规范和技术措施,确保步态识别技术在应用中不会侵略个人隐私和安全。

步态识别论文

步态识别论文

课程论文

步态识别

学号:

班级:通信122

姓名:楚舒琦

目录

摘要 (3)

一、背景介绍 (4)

二、相关研究 (4)

三、主题(算法) (5)

基于线图模型的动态特征提取 (6)

基于整体的静态特征提取 (8)

识别 (9)

四、实验 (9)

五、结果讨论 (12)

六、总结 (12)

七、应用前景 (12)

八、技术难点及解决途径 (14)

技术难点 (14)

解决途径 (15)

九、参考文献 (16)

摘要

步态识别是一种新兴的生物特征识别技术,旨在通过人们走路的姿态进行身份识别,与其他的生物识别技术相比,步态识别具有非接触远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域,比面像识别更具优势。对步态识别的优缺点以及步态识别所涉及到的运动分割、特征提取与选择、模式识别算法进行了综述,并对步态识别中存在的问题与未来的研究方向进行了讨论。

关键词:生物特征识别;步态识别;特征提取;运动分割;动态时间规正

一、背景介绍

步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。罪犯或许会给自己化装,不让自己身上的哪怕一根毛发掉在作案现场,但有样东西他们是很难控制的,这就是走路的姿势。英国南安普敦大学电子与计算机系的马克·尼克松教授的研究显示,人人都有截然不同的走路姿势,因为人们在肌肉的力量、肌腱和骨骼长度、骨骼密度、视觉的灵敏程度、协调能力、经历、体重、重心、肌肉或骨骼受损的程度、生理条件以及个人走路的"风格"上都存在细微差异。对一个人来说,要伪装走路姿势非常困难,不管罪犯是否带着面具自然地走向银行出纳员还是从犯罪现场逃跑,他们的步态就可以让他们露出马脚。

基于深度学习的步态识别方法研究

基于深度学习的步态识别方法研究

基于深度学习的步态识别方法研究

基于深度学习的步态识别方法研究

摘要:近年来,步态识别在人类行为分析、生物特征认证等领域得到了广泛应用。本文基于深度学习,综述了步态识别方法的研究进展,重点分析了基于深度学习的步态识别方法、网络架构以及数据集的选择和预处理等关键问题,并探讨了步态识别面临的挑战及未来的发展方向。

一、引言

步态是指人体行走时身体的运动方式,它具有个体差异性、时空相关性和非侵入性等特点,被广泛应用于人体识别、活动分析、人身份认证等领域。步态识别技术的研究一直受到学者们的关注。随着深度学习技术的迅猛发展,基于深度学习的步态识别方法逐渐成为研究的热点。

二、基于深度学习的步态识别方法

1. 数据集的选择和预处理

步态识别需要大量的训练数据来进行模型训练。数据集的选择和预处理是步态识别中的重要问题。常用的数据集有CASIA-B

和OU-ISIR。在数据预处理方面,常用的方法包括数据归一化、数据增强、数据平衡等。

2. 单帧步态识别方法

单帧步态识别方法是基于单张图像进行识别的。常用的方法包括传统的人工特征提取方法和基于深度学习的方法。人工特征提取方法在特征选择、特征提取和分类器设计等方面存在一定的局限性。而基于深度学习的方法,如卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、长短时记忆网络(LSTM)等,能够自

动提取图像中的特征,具有更强的表达能力,取得了不错的识

别效果。

3. 动态步态识别方法

动态步态识别方法是基于时间序列数据进行识别的。这类方法可以充分利用步态序列的时空相关性,提高识别准确率。常用的方法包括基于深度学习的循环神经网络(RNN)和长短时记忆网络(LSTM)。这些方法能够自动学习序列数据中的时序信息,具有较好的鲁棒性和泛化能力。

步态识别技术方法研究

步态识别技术方法研究

[】晓雯 .基于步态 的人体身份检测 与识别.计算机 工程 与应 2
用 ,2 0 ,4 ( ;8 - 3 04 0 5 28 . )
【】韩鸿哲 ,王志 良.基 于线性 判别分析和支持 向量机 的步态 3 识别 [ J ].模式识别与人工智能 ,2 0 ;20 14 05 6 —6.
【】M. vr g a n Zsem n Ie ty g idv ul n 4 E e nh m a d A.i r a . ni i nii a i i s d fn d s
典 型的步态识别 系统通 常分 为五部分 :视频获取 、步态检测 、 步态 特征提 取 、分类器 、步 态数据库 。首先借 助视频传感 器
采 集所需视频 数据 ,通过 步态检测模 块检测 出视频数 据 中的
行 人 ,并将人体 轮廓特征分 割出来 ,再通过识 别模块 与数据 库中的特征进行 比较 ,最终判 断出行人 身份 。具体 流程如 图 1
2 .贝 叶 斯 分 类 器 .2 3
外 ,步态识别技术还在其他相关的领域中具着广泛 的应用前景 和实用价值 ,例如 ,医学 、运动分析学 、虚拟现实等。
4 结语
目前 步态识 别 的相关研 究 和设想 仍处 于理 论探 索 阶段 ,
随着 相关需求领域 的不断增加 及科学技术 的不 断发展 ,各 种 在步态识别 领域 中面临的问题和挑 战都将被逐步解决。

人体步态识别技术的研究

人体步态识别技术的研究

人体步态识别技术的研究

第一章识别技术概述

人体步态识别技术是指根据人体步态变化的特征对行走物体进

行识别的技术。这种技术在计算机视觉、生物识别和医学工程等

领域得到广泛应用。人体步态识别技术可以用于身份认证、医疗

监测、安防监控和体育运动等方面。

传统的人体步态识别技术使用的是计算机视觉和模式识别算法,识别精度较低。现在,随着深度学习技术的发展,人体步态识别

的准确率已经可以达到很高的水平。

第二章识别技术分类

人体步态识别技术可分为基于所测量的特征与基于肌电学特征

的识别技术。

基于所测量的特征的识别技术是指通过对人体行走过程中所产

生的加速度、角速度等参数进行测量,并将测量结果作为识别特

征进行行走物体识别。

基于肌电学特征的识别技术是指通过测量人体髋、膝、踝等部

位的肌电信号,并将这些信号作为识别特征进行行走物体识别。

第三章识别技术原理

基于所测量的特征的识别技术的原理是,通过行走物体在行进

过程中产生的加速度和角速度进行量化测量,并采用支持向量机、决策树等机器学习方法进行分类识别。这些测量结果可以用于识

别行进路线、距离、速度等信息。

基于肌电学特征的识别技术的原理是,通过测量人体各个关节

的肌肉电位变化,并将这些变化作为识别特征进行行走物体识别。这些测量结果可以用于识别行走者的身份、行走状态、运动前后

的变化等信息。

第四章应用场景

1. 身份验证:人体步态识别技术可以用于身份认证,可以取代

传统的密码、密码锁等安全验证方式。通过持续测量行走者的步

态变化,可以验证行走者的身份,确保安全性。

2. 医疗监测:人体步态识别技术可以用于医疗监测。通过测量

步态识别现状及发展趋势

步态识别现状及发展趋势

Current situation and development trend of gait

recognition

作者: 朱应钊[1];李嫚[1]

作者机构: [1]中国电信股份有限公司研究院,广东广州510630

出版物刊名: 电信科学

页码: 130-138页

年卷期: 2020年 第8期

主题词: 步态识别;生物特征识别;前沿技术;模式识别;图像处理

摘要:步态识别是生物特征识别领域的一种前沿技术,鉴于远距离识别、非受控识别及难伪装性等优势,它具备推动模式识别、图像处理、诊断治疗、康复矫形等学科发展进步的巨大潜能。首先介绍了步态识别的关键技术、研究现状及常用数据集,然后分析了其应用前景,最后对步态识别的发展趋势做出判断。

步态识别关键技术研究

步态识别关键技术研究

步态识别关键技术研究

卢官明;衣美佳

【摘要】高新技术的高速发展,使得越来越多的人对生物识别技术予以关注。步

态识别技术是一种新颖的生物特征识别技术,它通过人体行走姿态进行身份识别与认证,在安全监控和国防军事等领域的应用潜力也获得越来越多的关注。文中首先分析了步态识别的研究意义和背景,以及步态识别系统的原理,再从主要评价指标、运动目标提取、步态特征提取、分类判决等几个主要方面介绍步态识别的技术现状,并分析了步态识别现存的困难和未来的发展方向。%With the rapid development of advanced technology,biometrics recognition is paid more and more attention. Gait recognition is a novel biometrics recognition technology,which can recognize and identify a person by walking style.

And it is catching more and more attention in the field of security monitoring and national defense and military. Firstly,the meaning and background of gait recognition are analyzed,followed by the basic theory

步态识别技术在身份认证中的应用分析

步态识别技术在身份认证中的应用分析

步态识别技术在身份认证中的应用分析

随着科技的不断发展和普及,各种新技术也层出不穷,为人们的生活带来了诸多便利。其中,步态识别技术就是一项近年来备受关注的新兴技术,它能够通过分析个人行走时的步态信息,来对个人身份进行识别和认证。本文将对步态识别技术在身份认证中的应用进行分析,探讨其优点、缺点以及未来的发展前景。

一、步态识别技术的基本原理

步态识别技术是一种基于人体生物特征的身份认证技术,其识别原理是通过分析个体行走时的步态信息,包括步幅、步频、步态节奏等特征,来建立起一个个人行走步态数据库,并与输入的实时步态信息进行比对,从而识别和认证个人身份。

步态识别技术的基本流程包括数据采集、特征提取、建模和识别四个步骤。其中,数据采集是指通过特定的传感设备获取个体行走时的步态信息;特征提取是指从采集的数据中筛选出有用的特征信息,比如步幅、步频、步态节奏等;建模是指利用已有的步态信息建立起识别模型,并存储在识别系统中;识别是指将输入的实时步态信息与模型进行比对,从而识别和认证个人身份。

二、步态识别技术在身份认证中的优点

相对于传统的身份认证技术,步态识别技术具有以下几个优点:

1.非接触性:步态识别技术可以在不接触人体的情况下进行身

份认证,无需使用像指纹识别、虹膜识别等传统技术所需的接触

式传感器,避免了传统技术中因为使用接触式传感器而带来的卫

生和侵犯个人隐私等问题。

2.准确性高:步态识别技术可以对个人行走时的步态特征进行

高精度识别,识别准确率可以达到99%以上,且识别速度极快,

能够实时认证个人身份,极大提升了身份认证的效率和准确性。

步态识别综述_田光见

步态识别综述_田光见
x = 1 1 ∑I ( x ,y ) x y = ∑I ( x ,y ) y Nx ,y Nx ,y
x , y
在上面的文献当 中视频序列中的运动人体的提取 , 由于研 究的重点在于步态的 识别和特征 表达上 面而且 实验是 在一定 的假设条件下进行的 , 大部分采用了背景减除的方法 。 我们为 了一般化 , 在这里不局限于 背景减 除方法 的运动分 割 , 而是对 整个运动分割方法进 行概述 。 3. 1 运 动分割 运动分割的目的 是从序列图 像中将 变化区 域从背 景图像 中提取出来 。 运动区 域的有效 分割对 于目标 分类 、特征提 取 、 特征表达与最后的识 别等后期处理是非常重要的 , 因为以后的 处理过程仅仅考虑图 像中对应于运动区域的像素 。 然而 , 由于 背景 图像 的动态 变化 , 如 天气 、光照 、影 子及 混乱 干扰等 的影 响 , 使得运动分割成为一项相当困难的工作 。 运动分割可以分 为在静止和 运动背 景下运 动目标 的检测 和提取 。 现有的运动分割算法 大体可分为如下三类 : ( 1) 帧间差分 。 差 分法 [ 6 ~ 9 ] 是最 为常 用 的运 动目 标 检测 和分割方法之一 。 此方法的特 点是速度快 , 适用于实时性要求 较高的应用环境 ; 不足在于 算法对 环境噪 声较为敏 感 , 并且基 于差分法的运动目标 分割精度没有保证 。 ( 2) 背景估计图 像与当前图象帧差 。 除差分 法外 , 背景估 计 [ 10 ~ 12 ] 是解决静止或缓变背景下运动目标检测和分割的另一 条思路 。 这类方法的优点在于 对复杂背景情况效果较好 , 它一 般能够提供最完全的特 征数据 , 但 对于动 态场景的 变化 , 如光 照和外来无关事件的 干扰等特别敏感 。 ( 3) 基于运 动场 估计 的方法 [ 6] 。 此 类方 法通过 视频 序列 的时空相关性分析估计 运动场 , 建 立相邻 帧对应关 系 , 进而利 用目标与背景表观运 动模式不同进行运动目标的检测与分割 。 视频序列 运动 场 估计 方法 主 要 有光 流 法 ( O p t i c a l F l o wE q u a t i o n , O F E ) 、块匹 配 ( B l o c kMa t c hA l g o r i t h m , B M A) 以及 基 于贝 叶斯 最大后验 概率 ( Ma x i m u m AP o s t e r i o r i P r o b a b i l i t y , M A P ) 模 型的统计方法 。 与差分法相比 , 运动场分析能够较好地处理背 景运动的情况 , 适用范围更 广 ; 但 计算的 时空复 杂度均 远高于 前者 。 3. 2 目 标分类 在步态识别中 , 运动目标分类的目的是为了从分割出的运 动区域中将对应与人 的运动 区域提 取出来 。 在 真实的 环境当 中利用运动分割所分割 出来的 运动物 体可能 包含人 、汽车 、摇 动的树枝等 。 为了 后续 的处 理 , 必须 进行 运动 目标 的正 确分 类 。 我们在这里简单地进行叙 述 , 给出两种常用的方法 。 ( 1) 基于形状信 息的分 类 。 文献 [ 15] 就 是采 用运动 区域 的分散度 、面积 、宽高比等作为 特征 , 利用三层神经网络方法将 运动目标划分为人 、人群 、车和 背景干扰 。

面向公共安全的步态识别技术研究

面向公共安全的步态识别技术研究

面向公共安全的步态识别技术研究

面向公共安全的步态识别技术研究

随着社会的不断发展与进步,公共安全问题已经成为人们生活中的一个重要议题。在公共场所,恶意行为与犯罪事件时有发生,给人们的生命财产安全带来了巨大威胁。因此,研究面向公共安全的步态识别技术成为了当下的紧迫任务。

步态识别技术是通过对人的步行过程进行分析与识别,从而实现对个体的识别与辨别。相比传统的人脸识别、指纹识别等技术,步态识别技术具有独特的优势,它不仅仅能够提供静态图像或特定角度的信息,还能够综合考虑人体的动态特征,从而提高个体识别的准确性与鲁棒性。

首先,步态作为一种个体特征,具有高度的独特性与人体生理特征。每个人的步态都是独一无二的,就像指纹一样。这种独特性使得步态识别技术在辨认个体身份时具有明显的优势。而且,步态识别技术不受衣着、头发、面部表情等因素的干扰,具有良好的鲁棒性。

其次,步态识别技术在公共安全领域具有广泛的应用前景。利用步态识别技术,可以对公共场所的人群进行实时监控与筛查,及时发现异常行为与可疑人员。例如,当一个人在公共交通工具或建筑物内出现异常行为,步态识别技术可以在瞬间对其进行辨识,从而及时采取应对措施,保护他人的生命财产安全。

在步态识别技术的研究中,需要综合运用计算机视觉、模式识别与机器学习等交叉学科理论和技术。首先,通过使用高性能的图像采集设备,可以获取到足够清晰的步态图像,为后续的识别算法提供良好的输入数据。然后,利用计算机视觉的

相关算法对步态图像进行处理,提取出人体的运动特征,例如人的行进速度、步幅、步距等。接下来,通过机器学习的方法,可以对步态特征进行建模与分类,从而实现对个体的识别。最后,利用模式识别的方法,对步态识别系统进行优化与评估,提高其准确性与鲁棒性。

【论文】人类步态的支持向量机识别

【论文】人类步态的支持向量机识别

摘 要

步态作为一种适用于非接触式远距离身份识别的生物特征近年来倍受关注。步态识别主要由三部分构成:步态序列图像预处理、特征提取和分类识别。

步态特征可根据是否对人体结构进行建模分为两类:基于模型的特征和非基于模型的特征。提出了三种步态特征提取方法,分别是人体结构模型、肢体角度模型和人体轮廓模型。其中,前两种是基于模型的特征,后一种是非基于模型的特征。使用VC++6.0作为开发工具,编写了步态特征生成程序。

常用的步态识别算法有动态时间规整、隐马尔可夫模型和神经网络等,这些方法主要适用于大样本的情形,现实中的样本数目往往有限,为解决小样本问题,采用了支持向量机来进行步态识别。支持向量机与传统方法相比,具有泛化能力强、能保证全局最优等优点。

选用CASIA数据库,利用支持向量机软件LIBSVM对提取的步态特征进行了训练与识别,并对不同的核函数的识别效果进行了比较。实验结果表明,基于支持向量机的步态识别算法能够有效地对步态进行分类,具有良好的识别性能,不同核函数对分类结果影响不大。

关键字:生物特征,步态识别,特征提取,支持向量机

Abstract

Gait has recently drawn greater attention as a long-distance non-contact biometric identification.Generally, gait recognition consists of three parts: preprocessing of gait sequences, feature extraction and classification.

基于机器学习的人体步态识别技术研究

基于机器学习的人体步态识别技术研究

基于机器学习的人体步态识别技术研究

一、引言

人体步态是人类独特的身体特征之一,也是识别个体身份的关键指标。传统的人体步态识别方法主要是利用人类视觉进行识别,但随着机器学习技术的发展与应用,基于机器学习的人体步态识别技术得到了广泛应用。本文将探讨基于机器学习的人体步态识别技术的研究。

二、人体步态识别的重要性

人体步态是每个人独一无二的生物特征。基于人体步态识别技术,可以进行身份认证、犯罪侦查、人员监控等方面的应用。在安全保障、犯罪侦查、医疗健康等领域都有着广泛的应用前景。

三、机器学习在人体步态识别中的应用

传统的人体步态识别方法主要基于人类视觉进行识别,但随着机器学习技术的发展,越来越多的研究者开始将机器学习技术应用于人体步态识别中。机器学习在人体步态识别中的应用主要分为两类:监督学习和无监督学习。

1. 监督学习

基于监督学习的人体步态识别技术需要大量的标注数据作为训练样本,一般可分为两种方式进行。

(1)基于图像的监督学习

将依次获取的人体图像序列作为输入,使用图像处理技术对图像进行预处理,如时域差值、局部区域分割等,然后利用特征提取方法从中提取出人体步态特征,利用监督学习算法进行训练,如支持向量机、神经网络等。通过利用样本训练出的分类器,对新的人体步态图像进行分类,即可进行人体步态识别。

(2)基于传感器的监督学习

传感器是获取人体运动信息的主要手段之一,如加速度计、陀螺仪等,传感器

检测的数据被称为生物特征信息。基于传感器的监督学习方法通过收集人体运动相关的参数,比如步幅、步速等,作为输入特征。然后结合人体步态序列的切割方式,使用机器学习算法进行分类,实现人体步态的识别。

步态识别问题的特点及研究现状

步态识别问题的特点及研究现状
[ 25 ]
。从计算的角度来看, 从低质量和没有
别的研究还比较少 , 目前只是对红外图像序列进行 运动分析 。为了充分发掘步态 数据里的身份信 息, T ana w ongsuw an 等研究 者将用于 运动捕捉 的电 磁传感器穿着在试验者不同的身体部位 , 将关节角 度的轨迹投影到步行平面以恢复臀部和膝盖部的角 度 ( 认为这些角度数据相对于直接从视频图像序列
Abstrac t A s a ne w technology o f b iom etr ics, ga it recognition has its predo m inance a m ong other b io m e tric techno log ies wh ile in co m pute r v ision research fie ld it is a hard prob lem. T hose two charac teristics a re analyzed a t first . Then , the gait recognition proble m is expounded in four aspec ts wh ich are essentia lly invo lved in designing a pa ttern recogn ition syste m: the cho ice of sensors , preprocessing techn ique , data representation scheme , and dec ision m ak ing m ode.l T he emphases are in the sec tion concern ing ga it data representation, in w hich approaches to the gait recogn ition prob lem from the po int of v iew o f co m puter v ision a re broadly classified as be ing either mode l based or ho listic . Eve ry c lass is illustrated in deta i, l and the m erits and de fects o f each ex a m ple are po inted out . The infor m a tion o f structure component and the infor m ation o f the m otion dyna m ics o f the body extracted in those approaches a re a lso expla ined. T hird ly , the pe rfor m ance eva luation standard and ava ilab le database are discussed . A t last , a fe w w eaknesses in the ga it recognition research field are proposed, and future areas o f research are a lso put fo r w ard. K eywords ga it recogn ition, bio m etrics , com puter v ision, spatio temporal pattern representation, infor m ation, body dyna m ics infor m ation structure co m ponent
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课程论文

步态识别

学号:

班级:通信122

姓名:楚舒琦

目录

摘要 (3)

一、背景介绍 (4)

二、相关研究 (4)

三、主题(算法) (5)

基于线图模型的动态特征提取 (6)

基于整体的静态特征提取 (8)

识别 (9)

四、实验 (9)

五、结果讨论 (12)

六、总结 (12)

七、应用前景 (12)

八、技术难点及解决途径 (14)

技术难点 (14)

解决途径 (15)

九、参考文献 (16)

摘要

步态识别是一种新兴的生物特征识别技术,旨在通过人们走路的姿态进行身份识别,与其他的生物识别技术相比,步态识别具有非接触远距离和不容易伪装的优点。在智能视频监控领域,比面像识别更具优势。对步态识别的优缺点以及步态识别所涉及到的运动分割、特征提取与选择、模式识别算法进行了综述,并对步态识别中存在的问题与未来的研究方向进行了讨论。

关键词:生物特征识别;步态识别;特征提取;运动分割;动态时间规正

一、背景介绍

步态是指人们行走时的方式,这是一种复杂的行为特征。罪犯或许会给自己化装,不让自己身上的哪怕一根毛发掉在作案现场,但有样东西他们是很难控制的,这就是走路的姿势。英国南安普敦大学电子与计算机系的马克·尼克松教授的研究显示,人人都有截然不同的走路姿势,因为人们在肌肉的力量、肌腱和骨骼长度、骨骼密度、视觉的灵敏程度、协调能力、经历、体重、重心、肌肉或骨骼受损的程度、生理条件以及个人走路的"风格"上都存在细微差异。对一个人来说,要伪装走路姿势非常困难,不管罪犯是否带着面具自然地走向银行出纳员还是从犯罪现场逃跑,他们的步态就可以让他们露出马脚。

人类自身很善于进行步态识别,在一定距离之外都有经验能够根据人的步态辨别出熟悉的人。步态识别的输入是一段行走的视频图像序列,因此其数据采集与面像识别类似,具有非侵犯性和可接受性。但是,由于序列图像的数据量较大,因此步态识别的计算复杂性比较高,处理起来也比较困难。尽管生物力学中对于步态进行了大量的研究工作,基于步态的身份鉴别的研究工作却是刚刚开始。步态识别主要提取的特征是人体每个关节的运动。到目前为止,还没有商业化的基于步态的身份鉴别系统。

二、相关研究

信息融合:感知融合是人类感知外部世界的本能之一。人类可以非常自然地运用这一能力把来自人体各个感知器官眼耳鼻四肢的信息图像声音气味触觉组合起来并使用先验知识去估计理解和识别周围的环境以及正在发生的事情。融合理论正是对人类这一本能的模仿旨在利用计算机技术对按时序获得的多源观测信息在一定准则下加以自动分析综合以完成所需的决策和估计任务而进行的信息处理过程。

信息融合的基本原理就像人脑综合处理信息一样充分利用多源信息通过对这些多源的观测信息的合理支配和使用把多源信息在空间或时间上的冗余或互补依据某种准则来进行组合以获得被测对象的一致性解释或描述。按照信息抽象的个层次可将信息融合分为3级(像素级融合特征级融合和决策级融合)。

像素级融合是在采集到的原始数据上进行的融合是原始测报未经预处理之前就进行的综合和分析是最低层次的融合。

●特征级融合属于中间层次它先对原始信息进行特征提取然后对特征信息进行关联处理

和综合分析最终用于目标识别。一般来说提取的特征信息应该是这一目标的充分表示量并且去除了一定的冗余信息。其优点是实现了可观的信息压缩有利于实时的目标识别。

特征级融合算法的一般流程如图1所示。

图1特征级融合算法一般流程

●决策级融合是一种高层次融合。先将多源传感信息对目标属性进行独立决策。再对各自

得到的决策结果进行融合以获得整体一致的决策。其优点是具有很强的容错性和很好的开放性。并且处理时间较短)难点在于分类特征组合与表达的机理难以量化和统一图2给出了决策级融合算法的一般流程。决策级融合必须从具体决策的实际需求出发。充分利用特征级融合所提取的测量对象的各类特征信息。采用适当的融合技术来实现。常用的方法包括k/n准则、Bayes准则和Dempster-Shafer理论等。

图2决策级融合算法一般流程

三、主题(算法)

信息融合在其他生物特征识别领域已经取得了很好的效果。也为步态识别性能的进一步提高提供了可能的方法。在步态识别领域中。常采用特征级融合和决策级融合两类方法。融合的特征包括不同类的步态特征(多特征融合)、步态特征和其他生物特征(多模态特征融合)以及不同角度摄像机拍摄的步态特征(多视角融合)等。在决策级融合中。通常假设各个特征之间具备统计独立性。则各个分类器得到的匹配分值可用Bayes理论D-S证据理论、表决法、

聚类分析、模板法、模糊集合论、神经网络、熵法等进行合并。通常使用的合并规则有加法规则、乘法规则、最大规则、最小规则、中值规则和多数投票规则等。

为了进一步研究融合理论在步态识别中的应用。我们提出一种基于线图模型和静态特征的步态识别算法、静态特征主要用于反映人体目标的全貌。例如形体高度胖瘦等。线图模型主要用于反映人体目标的运动特点。如行走过程中主要关节点位置的变化(肢体间角度的变化等、本文分别研究了使用特征级和决策级融合’加法规则和乘法规则理论进行步态识别的方法、算法流程如图3图4所示。

在视频序列分析中。首先要将运动目标从背景图像中分割出来、通过背景减除二值化及阴影消除后。可以得到步态序列中每帧图像的单连通人体运动区域、为了去除图像中存在的大量冗余信息并减小计算量。进一步使用图像模板化技术将目标缩放到固定大小的图像模板中(见图6(a ))步态的静态和动态特征都是从二值化侧影的目标模板中提取的。

图3特征级融合策略流程图 图4决策级融合策略流程图

基于线图模型的动态特征提取

首先抽取出二值侧影图像的骨架信息。然后根据该骨架信息和解剖学知识共同得到各个关节点的位置及相互间形成的角度。最后使用这些位置和角度信息形成步态的动态特征、算法的具体步骤如下:

步骤1利用图像处理技术中的中轴变换方法提取二值侧影图像的骨架图、它是一种可逆变换。既能压缩图像信息。又能由中轴及其数值恢复原图像、提取方法如下:

1) D 表示原图区域中像素点的集合i E (D)表示其内边界0E (D)表示其外边界,S(D)表示区域D 及其8连通区域内的所有像素点、令D D dd .

2) 一步细化之后得到的结果区域如下:

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