[發(fā)明專利]基于壓力累積足印圖像的人體生理分析與身份識(shí)別的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910243728.6
• 申請(qǐng)日: 2009-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN101874738A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚鐵牛;黃凱奇;鄭帥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): A61B5/117
• 分類號(hào): A61B5/117;G06K9/00;G06K9/36;G06K9/66
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 梁愛榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模式識(shí)別領(lǐng)域，涉及基于人體足印生物特征的人體基本生理信息分析、推斷、身份識(shí)別方法。

背景技術(shù)

生物特征識(shí)別技術(shù)是指計(jì)算機(jī)根據(jù)人體所固有的一些生理特征(指紋、虹膜、面相、DNA等)或行為特征(步態(tài)等)來進(jìn)行個(gè)人身份鑒定的技術(shù)。在美國(guó)911恐怖襲擊事件和倫敦爆炸案等事件發(fā)生后，各國(guó)對(duì)于身份識(shí)別等技術(shù)越來越重視。以指紋、虹膜為代表的第一代生物特征識(shí)別技術(shù)已經(jīng)在許多商業(yè)和法律機(jī)構(gòu)中得到實(shí)際應(yīng)用。然而第一代生物特征識(shí)別技術(shù)雖然在準(zhǔn)確度上已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨龋瞧浍@取數(shù)據(jù)的方式依賴于測(cè)試人員的配合。以步態(tài)為代表的行為特征在最近的幾年得到了深入的研究，相對(duì)第一代生物特征而言，其主要的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崿F(xiàn)無需用戶配合的人體生理身份分析與識(shí)別。然而該項(xiàng)技術(shù)由于依賴于對(duì)視頻圖像數(shù)據(jù)的質(zhì)量和相關(guān)的預(yù)處理過程，實(shí)際使用中往往存在識(shí)別準(zhǔn)確度較低的問題。因此有必要研究一種能夠無需用戶配合同時(shí)具有較高準(zhǔn)確度的人體生理身份信息分析與識(shí)別方法。

人體足印指人類生活中足與地面等物質(zhì)接觸時(shí)留下的痕跡，即人在進(jìn)行站立、行走等活動(dòng)時(shí)自身重量和人體肌力通過足作用于地面等物體上形成的痕跡。作為兩足支撐直立行走的人類，在從事各種活動(dòng)中往往會(huì)留下足印等痕跡。已有的醫(yī)學(xué)、體育學(xué)、刑偵科學(xué)等領(lǐng)域中的研究表明，人體運(yùn)動(dòng)留下的足印痕跡中包含了豐富的個(gè)體生理信息和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息。其中，美國(guó)波士頓貝絲以色列女執(zhí)事醫(yī)學(xué)中心(Beth?IsraelDeaconess?Medical?Center)在2000年根據(jù)足底壓力傳感器獲取得到的實(shí)時(shí)足印數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)糖尿病足部潰瘍等病人的非接觸式監(jiān)測(cè)。Addidas等體育用品公司下屬的研發(fā)中心則根據(jù)壓力傳感器實(shí)時(shí)獲取跑步狀態(tài)中運(yùn)動(dòng)員的足部壓力情況，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)最適合的跑鞋。加拿大皇家刑偵技術(shù)研究機(jī)構(gòu)在1996年給出的一份研究報(bào)告證明了身份鑒別中人體足印的唯一性，從而使得人體足印在刑偵司法領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)一步得到了實(shí)驗(yàn)上的確認(rèn)。

2000年日本國(guó)立長(zhǎng)壽科學(xué)研究所提出了一種基于成對(duì)足印圖像匹配的個(gè)人識(shí)別方法，首次開始把足印作為一種生物特征。其后2004年，韓國(guó)高等科學(xué)與技術(shù)研究所通過壓力傳感器獲取的人體行走產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)中心壓力點(diǎn)軌跡，并提出了基于隱馬爾科夫模型的方法實(shí)現(xiàn)了更加精確地基于足印的個(gè)人識(shí)別方法。奧地利薩爾茨堡大學(xué)計(jì)算機(jī)系的研究人員總結(jié)了已有的足部特征提取和識(shí)別方法，設(shè)計(jì)出了基于赤足的幾何、形狀和紋理等算法的個(gè)人身份驗(yàn)證系統(tǒng)。

綜上所述，相對(duì)指紋、虹膜等第一代生物特征識(shí)別技術(shù)而言，足印特征識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其獲取數(shù)據(jù)方式具有較強(qiáng)的隱蔽性和友好性；相對(duì)已有的步態(tài)特征識(shí)別技術(shù)而言，足印特征識(shí)別技術(shù)獲取的數(shù)據(jù)方式更加直接且無需復(fù)雜的圖像預(yù)處理過程，因而準(zhǔn)確度更高的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)在無需用戶配合下完成數(shù)據(jù)采集。

盡管具有很大的優(yōu)勢(shì)，然而現(xiàn)有的足印識(shí)別相關(guān)研究仍然存在很多問題，影響了該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。現(xiàn)有基于足印的人體分析識(shí)別技術(shù)中的主要的缺點(diǎn)有：

1、采用COP軌跡分析或者許多基于形狀的經(jīng)驗(yàn)判斷比較方法，要求用戶配合設(shè)備采集，因此在實(shí)際使用中會(huì)影響用戶的體驗(yàn)。實(shí)際采集過程中，由于用戶行走的快慢以及落腳的輕重，往會(huì)出現(xiàn)局部形變或殘缺的現(xiàn)象，如果對(duì)用戶加以限制約束，則將影響到該項(xiàng)技術(shù)的用戶體驗(yàn)性。

2、基于足印形狀和輪廓尺寸等特征的方法一方面對(duì)于足印圖像有嚴(yán)格的要求，另一方面則依賴于對(duì)數(shù)據(jù)樣本的分布和專家經(jīng)驗(yàn)。在已有的刑偵等領(lǐng)域中，足印形狀的經(jīng)驗(yàn)分析方法往往只是作為一種輔助手段，其應(yīng)有的作用并未得到充分應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供了一種基于壓力累積足印圖像的人體生理分析與身份識(shí)別的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種基于壓力累積足印圖像的人體生理分析與身份識(shí)別方法，包含壓力累積足印圖像獲取步驟、訓(xùn)練步驟和識(shí)別與分析步驟；通過壓力傳感器獲取得到人體壓力累積足印圖像，同時(shí)通過如下所述步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)行走人體的生理分析與身份識(shí)別：

步驟S1：獲取已標(biāo)記的壓力累積足印圖像，歸一化所有已標(biāo)記壓力累積足印圖像；