步態(tài)識別被廣為人知應該得益于2015年上映的《碟中諜5》,影片中阿湯哥帶上了面具,順利通過指紋鎖、三重物理鎖等重重關卡,卻在步態(tài)識別鎖面前被識別出來,計劃功虧一簣。對于當時大部分剛剛接觸指紋識別、人臉識別的普通人來說,步態(tài)識別有點過于玄妙,像是科幻世界中的場景。而如今,這個場景正在被慢慢照入現(xiàn)實。
在2017年9月15日晚黃金時段播出的中央電視臺CCTV-1大型科技挑戰(zhàn)節(jié)目《機智過人》第三期中,銀河水滴的步態(tài)識別研究團隊在與“強人類”袁夢(國際記憶大師,曾成功從168條音軌中辨識出TFBOYS三位的音軌)的挑戰(zhàn)中勝出,接受了姚期智(中科院院士、圖靈獎得主)、撒貝寧等組成的嘉賓團現(xiàn)場鑒定,引起了社會各界的廣泛關注。在該期節(jié)目中,銀河水滴的步態(tài)識別系統(tǒng)先后對10個身高、體型相似的蒙面人“嫌疑犯”與21只體型、毛色相似的金毛犬進行識別,均取得了成功。
步態(tài)識別的技術原理
實際上,對于步態(tài)識別,大家在生活中并不陌生,我們經(jīng)常在遠處還未看清面孔時就能通過步態(tài)識別出自己熟悉的親朋好友。步態(tài)識別技術就是利用智能分析算法賦予計算機具備這種通過步態(tài)識別身份的能力。
提到“生物識別技術”,人們首先聯(lián)想到的是面部、指紋、虹膜識別等,因為這些特征對每個人來說都是獨一無二的,所以這類“活體密碼”在安全性上也會高出許多。然而,上述幾類生物識別技術都需要在相對近距離的范圍內(nèi)才能完成識別,例如人臉,當視頻采集設備與待識別目標距離較遠時,人臉模糊不清,系統(tǒng)無法識別,指紋、虹膜就更無法采集。面對這種局限,步態(tài)識別以難隱藏性、非接觸性和非侵入性等特點從眾多可選方案中脫穎而出,成為生物識別領域的一匹“黑馬”。
英國南安普敦大學電子與計算機系的馬克·尼克松教授的研究顯示,人人都有截然不同的走路姿勢,因為人們在肌肉的力量、肌腱和骨骼長度、骨骼密度、視覺的靈敏程度、協(xié)調(diào)能力、經(jīng)歷、體重、重心、肌肉或骨骼受損的程度、生理條件以及個人走路的“風格”上都存在細微差異。對一個人來說,要偽裝走路姿勢非常困難,不管罪犯是否帶著面具自然地走向銀行出納員還是從犯罪現(xiàn)場逃跑,他們的步態(tài)就可以讓他們露出馬腳。
與其他識別技術相比,步態(tài)識別技術的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:
一方面,從醫(yī)學角度來看,不同的腿骨長度、肌肉強度、重心高度以及運動神經(jīng)靈敏度,決定了步態(tài)的唯一性和穩(wěn)定性,因而短時間內(nèi)很難被他人模仿。
另一方面,對距離要求不高,即時距離較遠,人走路的姿態(tài)也清晰可見。一般來說,基于1080p的攝像頭,有效識別距離可達50米,識別速度在200ms以內(nèi);如果分辨率達到4K的高清配置,有效識別距離可擴展至100米。
此外,步態(tài)特征無需識別者特意配合就能進行采集。
步態(tài)識別的應用領域
步態(tài)識別技術悄然興起,那么其目前主要應用于哪些領域呢?
首先,當然就是公安系統(tǒng)。以往,公安系統(tǒng)需要人工審核大量視頻資料,不僅浪費人力資源,還影響到破案效率。雖然近年來有了人臉識別技術的支持,但是往往由于嫌犯的反偵察掩飾,或者是攝像頭清晰度、角度等原因,識別準確率也難以完全保障。通過應用步態(tài)識別技術,公安部門就可以進一步節(jié)省人工審核視頻資料的時間,對檢測對象的身體特征和運動姿態(tài)進行分析,快速鎖定目標人群,加快刑事案件偵破速度,提升公安系統(tǒng)信息化水平。此外,除了甄別嫌犯,步態(tài)識別技術也能用來幫助尋找失蹤、走失人員。
其次,就是擁有野外重要設施的行業(yè),例如石油行業(yè)。近日,國內(nèi)步態(tài)識別領域的“領頭羊”銀河水滴就宣布與石油行業(yè)達成了合作,將利用步態(tài)識別技術完善防控網(wǎng)絡,保護位于野外露天環(huán)境的石油設施。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,石油行業(yè)的野外設施此前主要依靠人類安防力量進行巡檢、防護,雖然有攝像頭等監(jiān)控設備,但是受限于客觀原因,識別有效性不足。而步態(tài)識別技術具有的遠距離、非接觸、無需主動配合等優(yōu)勢,可以加強、完善油田的安防體系,及時發(fā)現(xiàn)隱患,提高安防水平,并較低人力成本。
步態(tài)識別技術應用到智能家居領域,可以很好地替代遙控器這種遠距離操作工具。例如,電視機用上步態(tài)識別技術,用戶一進家門就可以遠距離讓電視識別自己身份,從而在不接觸電視的情況下,讓電視播放自己喜歡的節(jié)目或者音樂。
步態(tài)識別也可以提升空調(diào)的智能水平,根據(jù)家庭成員的步態(tài)特征,空調(diào)可以及時識別老人、小孩等特殊人群的活動范圍,能夠根據(jù)不同人群調(diào)整空調(diào)的出風角度、出風量及溫度,讓溫度控制更適合人群需求。同時,步態(tài)識別可以在用戶距離家門一定距離時候就完成身份識別,無需其他額外操作,也不需要門前等待,直接把門打開,老人、孩子也可以無障礙使用。
總結
智能化監(jiān)控已成趨勢,步態(tài)識別的技術特點在刑偵、野外、智能家居等領域,均可以發(fā)揮至關重要的作用,步態(tài)識別的元年即將到來。