基于肢体长度参数和视角归一化的多视角步态识别方法研究

摘要

计算机和网络技术的发展使信息安全显示出前所未有的重要性。身份鉴别是保证系统安全的必要前提，在国家安全、电子商务、政务、金融、司法等领域，都需要准确的身份鉴别。当前，用于个人身份鉴别主要依靠卡证和密码等手段，然而这些手段存在携带不便、易遗失、易损坏等诸多问题。因此，利用传统方法来确认个人身份的技术面临着严竣的挑战，并显得越来越不适应现代科技的发展和社会的进步。
　　人运动的一个重要特征是步态。一个人的步态是自身结构与功能、运动调节系统、个人行为及心理活动在行走时的外在表现，可在被观察者没有觉察的情况下从任意角度进行非接触性的感知和度量。一系列心理学实验和生物特性研究证明，步态包含几乎唯一的个体特性。因此，从视觉监控的角度来看，步态是远距离情况下最有潜力的生物特征，从而引起了广大研究者的浓厚兴趣。
　　所谓步态识别，就是利用人行走的视觉信息进行身份鉴别。在一些安全敏感场合中，由于摄像头与目标的距离较远导致视频图像的分辨率较低，目标的面部无法用肉眼辨别，因此基于视觉的步态识别就成为安全监控中的一项关键技术，而由于步态本身具有的多样性，以及时间和空间上的差异性，加之外部环境以及目标本身对步态产生的干扰，比如遮挡、背景、视角、衣服、受伤、醉酒、怀孕等，使此方向成为一个极富挑战性的多学科交叉研究课题。
　　当前国内和国际上研究步态识别的机构和正在开发的步态识别系统也有不少，一些步态分析系统系统已经在医疗领域有所应用，但是距离实际的需要还差很多。在现实的场景中，人走的方向和摄像机的光轴之间的夹角是任意的，把不同视角下同一个人的步态归为一类是一个具有挑战性的问题，
　　本文侧重于研究多视角情况下的步态识别，通过对现有的识别方法进行研究，对当前方法中的技术关键和难点进行分析和对比，提出包含以下几个方面的解决方案：
　　一、根据现有大多数步态识别算法仅仅应用于侧面视角的不足，本文设立一种摄像机水平放置、能够满足大多数监控场合要求的、可以初步将视角因素影响加入到步态识别的场景，并分析了其成像几何和透视投影。

目录

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摘要

ABSTRACT

英文缩略词

第一章 绪论

1.1 人体运动的视觉分析

1.2 生物特征识别和步态识别的意义

1.3 步态识别技术简介

1.4 本文的研究工作和创新

第二章 步态识别的国内外研究状况

2.1 研究背景

2.2 国外的研究状况

2.3 国内的研究状况

2.4 小结

第三章 特定场景下基于肢体长度参数的步态识别算法

3.1 算法的理论框架

3.2 运动检测

3.2.1 背景提取

3.2.2 背景减除

3.2.3 二值化

3.3 特征提取

3.3.1 计算人脚位置

3.3.2 计算人的图像高度

3.3.3 步态周期分割

3.3.4 估计场景的高度转换参数

3.3.5 动态身体分割方法

3.3.6 计算各肢体的实际长度

3.4 分类器选择

3.5 实验结果与分析

3.6 小结

第四章 特定场景下基于视角归一化的步态识别方法

4.1 成像场景设置

4.2 从图像序列估计方向角

4.3 视角归一化理论推导

4.4 摄像机“定标”

4.4.1 估计场景的斜率转换参数

4.4.2 计算摄像机焦距

4.5 实验结果与分析

4.6 小结及后续算法

第五章 结论与展望

5.1 本文的研究成果与不足

5.2 对后续工作的展望

5.2.1 建立步态数据库

5.2.2 改进算法

参考文献

致谢

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