身份識別，為什麼走「兩步」就搞定？

從CCTV1的《機智過人》到CCTV2的《極客出發》，都精彩展示了步態識別的獨特魅力。由中國人優先開發並領先全球的步態識別系統，其識別精度達到了國際領先水平，並有望迅速走進人們的生活。

聽說過指紋識別，也聽說過人臉識別，怎麼就沒聽說過步態識別呢！那麼，步態識別是一種什麼樣的技術呢？為什麼走「兩步」就能知道「你是誰」呢？

步態識別走進應用的前台

你的步態會「出賣」你

在動作冒險驚悚大片《碟中諜5》中，有一個場景引起了人們對於步態識別技術的關注，那就是戴著面罩的「阿湯哥」在安保系統的最後一道防線現形了，原來他的步態「出賣」了他。

「阿湯哥」在安保系統面前現形（網路圖）

這是出現在影片中的步態識別技術。如今，該項技術已從科幻走進了現實。步態識別的主要優勢在於遠距離、非接觸和不容易偽裝，其商業化應用的首要目標可能就是安保系統了。

在生物識別技術領域，有效目標距離以步態識別技術最遠。虹膜識別需要的目標距離為30厘米以內，人臉識別需要的目標距離為3米以內，而步態識別需要的目標距離遠達50米。因此，步態識別特別適合於遠距離的身份識別。

目前，基於人臉的識別系統已經很多，然而動態識別的難度很大。比如，犯罪嫌疑人通常會有意遮擋面部，並且躲避攝像頭的視角，再加上光線不足等多因素的影響，面部識別的準確率並不高。

可是，一個人要偽裝走路姿勢是非常困難的，即便你戴著面具也難逃步態識別系統的「火眼金睛」。這是其他任何生物特徵識別技術所無法比擬的。因此，步態識別非常適合用於在犯罪現場辨別嫌疑人。

我的「步態」為何與眾不同？

乍聽「步態識別」這個文縐縐的的名字，你也許會問：「那什麼是步態呢？」

在我國民間，有一個說法叫做「是騾子是馬拉出來遛遛」，比喻評判一個人的能力，最好的辦法就是看他的行動。這裡的「遛遛」就是慢慢走的意思。這句話字面上的意思是說，騾子和馬在形體上非常相似，但它們走路的姿勢各有特色，因此讓它們走走路就能分辨出來誰是騾子誰是馬。實際上，這裡所說的「走路的姿勢」就叫做步態。

我們通常所說的步態，顧名思義指的就是人們在行走時的姿態。不過，「步態識別技術」中的步態，所包含的內容則更加完備一些，不僅包括體形特徵，如高矮、胖瘦等特徵；而且也包括運動特徵，如運動方式、姿態等特徵。

也許你還有這樣的疑問，世界上有幾十億人，為什麼我的「步態」就那麼與眾不同呢？這個問題問得很好！因為這個問題涉及到步態的唯一性問題，這是步態識別技術立足的根基。

每個人的步態都具有唯一性（網路圖）

根據醫學研究的結論，每個人的步態都具有唯一性，即具有與眾不同的特徵。這是因為每個人的生理結構都是不一樣的，比如腿骨的長度，肌肉的力量，肌腱的長度，骨頭的密度，視覺靈敏度，重心的位置以及生理的狀態都不盡相同。

銀河水滴步態識別技術得到國際認可（網路圖）

要說步態識別的優勢，黃永禎博士是這樣說的——「識別動態有形物體，非步態識別莫屬！」也就是說，步態識別的對象可以是有生命的，也可以是無生命的。只要是運動的有形物體，都是步態識別的檢測對象。

步態識別背後有何「黑科技」？

那麼，為什麼僅憑走「兩步」就能知道我是誰呢？從應用終端來看確實是這樣的。然而，人海茫茫，僅憑走「兩步」就能辨別出一個人的身份，談何容易！

人體行為數據收集（網路圖）

看來，在走「兩步」的背後一定隱藏有最牛黑科技的核心技術。據悉，自動步態識別系統主要包括監控攝像機、計算機以及步態視頻序列處理與識別軟體。其中，步態識別的軟體演算法才是自動步態識別系統的核心技術。要讓計算機完成自動步態識別，並且要達到很高的識別精度，就必須擁有一套先進的軟體演算法。

這裡有一個基礎性的工作十分關鍵，那就是建立步態資料庫。所謂步態資料庫，就是把有代表性的人群的步態數據經處理後存儲起來，從而為下一步的自動步態識別提供比對的模板。

步態識別的過程（網路圖）

所謂是自動步態識別，實際上就是進行步態分析的過程。首先是把拍攝到的影像輸入到系統當中，即通過記錄、觀察、分析某個人的步態數據，來提取穩定的步態特徵。然後讓計算機通過步態識別演算法進行匹配，即把新採集的步態特徵與步態資料庫里的步態特徵進行比對識別，並將最終的識別結果顯示出來。

小步態有何大應用？

步態識別還是一種精確的生物測量技術，在醫療領域具有廣泛的應用前景。你可別小看步態所包含的信息量啊，把它應用於矯形外科和康復醫學將會取得很好的效果。

要知道，走路可是一種極其複雜的運動，幾乎動員了全身所有的骨骼和肌肉，因此步態數據包含了肢體關節以及神經系統的某些信息。因此，通過步態識別可以為手術方案的制定、手術療效的評價、假肢的裝配、物理矯形的選擇以及康復療效的評定等提供科學的依據。

生物力學步態分析（網路圖）

比如，對於患有膝骨關節疾病的患者來說，傳統的治療主要是以改善疼痛為主。採用步態識別之後，則由於可以提供客觀的步態參數，因此能夠改善患者的預後。

有科學家把步態識別應用於某些疾病的篩查，這是一項具有重大現實意義的嘗試。哈佛大學醫學院的一個教授總結了目前世界上最易誤診的7種疾病，其中就有帕金森症和多發性硬化症。據說在這兩種疾病的早期，可以使用步態識別的方法來進行篩查和鑒別。

在智能製造業方面，精度始終是一個時代科技進步的縮影。從厘米到毫米，再到微米、納米，人類已迎來了一個超精密加工的新時代。

將步態識別應用於工業檢測平台，則可以實時檢測到我們肉眼無法看到的微小瑕疵或者微米級差距。目前該項技術已被應用於汽車、手機、紡織布料以及木材等生產過程的檢測。

步態識別在工業檢測平台上的應用（網路圖）

步態識別技術在智能家居領域的應用前景也是十分廣闊的，並深刻地影響著人們對於高科技概念的認知。比如，在門禁系統中採用虹膜識別和步態識別組合的方案，以提高其安全性和可靠性。

當用戶從停車場走向電梯時，可用步態識別遠距離判斷該人是不是該公寓的住戶。當該住戶來到家庭門前時，可切換到虹膜識別模式，以提高自動識別的安全性。

步態識別技術在智能家居領域的應用（網路圖）

用戶只要走進家門，智能家居就會利用步態識別技術來識別你的身份，然後電視機就會自動開啟並為你播放你喜歡的節目。空調機也能夠自動開啟，並根據不同家庭成員的需要調整空調溫度。

據悉，步態識別還可應用於公共交通、機械人開發、運動員訓練以及智能商業等領域。生物識別技術向人類社會的廣泛滲透，將開闢人們生活的一方新天地。

參考文獻

【1】CCTV2《極客出發》.《步態識別：科技讓嫌疑人無處遁形》，中國網，2018-03-09 。

【2】參考消息網.《中國數字化走在世界之巔 德媒：取得優勢源於五大因素》，新浪網，2018-02-13。

【3】中國科學報 丁佳.《人工智慧何以「機智過人」？》，中國科學院， 2017-09-26。

【4】中國經濟導報 王曉濤.《步態識別：銀河水滴煉成的「火眼金睛」》，中科院自動化研究所，2017-10-12。

【5】北京晚報 殷呈悅.《「步態識別」將彌補「人臉識別」缺憾》，和訊網，2018-01-03 。

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