基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的製作方法
2023-08-03 14:58:16 1
基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，涉及信息識別裝置，由足底壓力信息採集裝置、步態信息採集裝置、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和裝有上位機識別工作流程的上位機構成；其中的壓力測量平板安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，攝像頭被安置在測試現場對準行走通道前上方空間以便採集被識別人步態信息的位置。被識別人只需在安置在測試現場的行走通道上的壓力測量平板上正常行走便可進行對被識別人體身份步態識別的工作，克服了現有步態身份識別技術通過攝像頭獲取圖像序列之後進行圖像處理提取特徵進行識別，無法突破制約其在實際中應用的瓶頸的缺點。
【專利說明】基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統
【技術領域】
[0001]本實用新型的技術方案涉及信息識別裝置，具體地說是基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統。
【背景技術】
[0002]對人的身份進行識別是安全【技術領域】的一項重要的任務。隨著社會的發展，許多部門都存在對人體身份進行識別的任務。由於身份識別不僅涉及到個人和企業，而且關係到國家的信息安全，所以急需一種快速、準確和方便的人體身份識別方式。傳統的人體身份識別方式有證件和密碼等，但是證件易被仿造和丟失；密碼易被破解和遺忘。傳統的身份識別方式逐漸被生物識別技術所取代。生物識別技術是依據人體自身的生理特徵或行為特徵自動進行身份鑑別的新技術。在生物識別領域目前得到應用或研究的生理特徵有人臉、指紋、虹膜、掌紋、耳廓、面部紅外圖譜、氣味、手部靜脈、手形、視網膜、掌紋和DNA等；目前得到應用或研究的行為特徵有步態、按鍵力度、聲音和籤名等。由於人體自身特徵的區別性和穩定性，所以生物識別技術具有高識別率和高準確性等特點。不過，現階段得到實際應用的生物識別方式主要是指紋識別、虹膜識別或人臉識別。當能夠採集到完整人的指紋、虹膜或人臉生理特徵信息時，這些信息能夠準確地識別人體身份。但是指紋信息的採集需要物理接觸，虹膜或人臉信息的採集需要近距離拍攝，因此在被識別人不配合或不能正確配合的情況下，指紋、虹膜和人臉信息識別技術的應用受到限制，無法實現人體身份識別的目的。
[0003]為解決這一問題，國內外進行了一系列研究，例如，美國DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)重大項目一HID計劃，它的任務就是開發多模態視覺監控技術以實現遠距離情況下人的檢測、分類和識別，從而增強免受恐怖襲擊的自動保護能力。
[0004]英國南安普敦大學計算機科學家MarkNixon考察人體腿部關節的擺動特徵,不同的人腿部關節擺動一般具有獨特性，據此可識別人的身份。中國科學院自動化研究所對基於步態的身份識別進行了一定的研究，提出了一種採用提取運動人體的外輪廓，計算人體質心，然後計算運動過程中輪廓上每個點與質心的歐氏距離作為人的步態特徵的識別方法。西北工業大學的柴豔妹等首先將檢測出的二維人體側影分為頭部、軀幹和腿部3個區域，分別提取每個區域的目標面積，將這些面積特徵和人體的寬高比特徵一起構成步態特徵矢量用於訓練和識別。天津大學的薛召軍等提出了利用紅外光進行人體成像及步態識別的新方法。華中科技大學的胡榮等基於運動段分類的思想，提出一種人體輪廓提取方法。浙江大學的馬勤勇等提出了一種基於瞬時步態能量圖的遠距離身份識別算法。中國科學院合肥智能機械研究所的孫怡寧等開展基於壓力的步態識別的研究，製作了一種測力平臺，給出一種識別算法。中國科學技術大學汪增福等提出在步態識別中使用立體視覺，該技術在提取人體輪廓時具有較強的魯棒性。隨著對遠程監控技術發展的需求，近年來國內外對基於步態的識別的報導和研究逐漸增多。
[0005]現有技術關於步態身份識別技術大多是針對識別算法的實現方面，在技術上並沒有突破，仍然是通過攝像頭獲取圖像序列之後進行圖像處理提取特徵進行識別，無法突破制約其在實際中應用的瓶頸。
實用新型內容
[0006]本實用新型所要解決的技術問題是:提供基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，該識別系統及其識別方法基於人體的足底壓力以及步態信息，克服了現有步態身份識別技術仍然是通過攝像頭獲取圖像序列之後進行圖像處理提取特徵進行識別，無法突破制約其在實際中應用的瓶頸的缺點。
[0007]本實用新型解決該技術問題所採用的技術方案是:基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，由足底壓力信息採集裝置、步態信息採集裝置、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和裝有上位機識別工作流程的上位機構成，其中，足底壓力信息採集裝置是微型壓力傳感器構成的微型壓力傳感器陣列，步態信息採集裝置為一個攝像頭；該基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統中各構成部分的安置和連接方式是:足底壓力信息採集裝置被安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，並且採用壓力測量平板的形式鑲嵌於地板上，足底壓力信息採集裝置中的各個微型壓力傳感器由微處理器進行編號，以確定其中每一個微型壓力傳感器的位置，步態信息採集裝置的攝像頭被安置在測試現場對準行走通道的前上方空間以便採集被識別人的步態信息的位置，該位置與足底壓力信息採集裝置的微型壓力傳感器陣列位置相對固定且由行走通道、行人以及攝像頭的相對空間坐標關系所確定，足底壓力信息採集裝置的輸出端和步態信息採集裝置的輸出端均與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路的輸出端再與A/D轉換器連接，A/D轉換器連接再與微處理器連接，微處理器再與傳輸模塊連接，傳輸模塊再與上位機連接。
[0008]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述微型壓力傳感器陣列是由在水平方向上和豎直方向上的中心距離均為1cm，並均勻分布於壓力測量平板上的M個均布密度為I?9個/cm2的微型壓力傳感器構成，微型壓力傳感器陣列中所用壓力測量平板個數為I?6，每個壓力測量平板的寬度為200?800_，長度為500?3000_。
[0009]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述微型壓力傳感器的個數M由需檢測的被識別人足底面積所決定，當被識別人足底面積為190cm2時，M為190?760，當被識別人足底面積為200cm2時，M為200?800，當被識別人足底面積為210cm2時，M為210?840。
[0010]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述A/D轉換器採用十二位A/D轉換器。
[0011]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述上位機的識別工作流程是:現場獲取被識別人的足底壓力信息和步態信息一預存儲信息資料庫是否有匹配數據I警報並訓練加入預存儲信息資料庫；i匹配數據單對識別一是否為系統允許人員是_允許通行警報並訓練加入預存儲信息資料庫。
[0012]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述信號調理電路的構成是:一級電荷放大電路、二級運算放大電路和用於降噪的低通濾波器，其中，一級電荷放大電路由運算放大器P1、反饋電容C1和反饋電阻R1組成，反饋電容C1和反饋電阻R1並聯在運算放大器？工的反相輸入端和輸出端兩端；二級運算放大電路由運算放大器P2、反饋電阻R4和電阻R3組成，反饋電阻R4跨接在運算放大器P2的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器P2的同相輸入端通過電阻R3接地；低通濾波器由電阻R5和電容C2串聯構成；一級電荷放大電路的運算放大器P1的輸出端與二級運算放大電路的運算放大器P2的反相輸入端之間通過電阻R2串聯，二級運算放大電路的運算放大器P2的輸出端連接低通濾波器的電阻R5,電阻R5和電容C2串聯後再接地。
[0013]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所述微型壓力傳感器為PVDF壓電薄膜傳感器。
[0014]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，所涉及的微型壓力傳感器、攝像頭、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和上位機都是本【技術領域】的技術人員所熟知的，均通過商購途徑獲得，各個部件的安置和連接方法也是本【技術領域】的技術人員所
掌握的。
[0015]上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的識別方法，包括基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理，具體過程是:
[0016]A.在測試現場安置人體身份步態識別系統
[0017]在進行人體身份步態識別操作之前，首先在測試現場安置基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，安置方法是，將該基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統中的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，壓力測量平板的總尺寸根據實際實驗需求確定，步態信息採集裝置的攝像頭被安置在測試現場對準行走通道的前上方空間以便採集被識別人的步態信息的位置；
[0018]B.對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理
[0019]第一步，預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息
[0020]讓被識別的授權人員在上述安置在行走通道上的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板上進行正常行走，被識別的授權人員的足底壓力信息以及步態信息被所用的上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統採集、傳遞和處理，然後被預存儲到上位機的硬碟資料庫中；
[0021]第二步，現場獲取需檢測的被識別人的足底壓力信息和步態信息
[0022]令需檢測的被識別人在上述安置在行走通道上的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板上進行正常行走，需檢測的被識別人足底壓力的分布及大小發生變化的足底壓力信息和人體坐標信息由足底壓力信息採集裝置中的微處理器進行編號，並被M個微型壓力傳感器所採集，同時需檢測的被識別人行走過程中的下肢位姿變化的步態信息被步態信息採集裝置的攝像頭所採集，由此完成需檢測的被識別人的足底壓力信息和步態信息的現場獲取，所述微型壓力傳感器的個數M由需檢測的被識別人足底面積所決定，當被識別人足底面積為190cm2時，M為190?760，當被識別人足底面積為200cm2時，M為200?800，當被識別人足底面積為210cm2時，M為210?840 ;
[0023]第三步，被識別人的足底壓力信息和步態信息的處理
[0024]對第二步中被足底壓力信息採集裝置所採集獲取的被識別人足底壓力的分布及大小發生變化的足底壓力信息和人體坐標信息，由微型壓力傳感器轉換為模擬的電壓信號輸出至信號調理電路，同時第二步中被步態信息採集裝置的攝像頭所採集的被識別人行走過程中的下肢位姿變化的步態信息也被輸出至信號調理電路，信號調理電路對接收到的所有被識別人的人體身份步態信息信號進行濾波和去噪處理，經信號調理電路處理後的所有被識別人的人體身份步態信息信號再經A/D轉換器將模擬信號轉換為數位訊號，轉換後的人體身份步態信息的數位訊號通過微處理器的初步處理，進行緩存和編號；
[0025]第四步，將預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息與處理後的被識別人的足底壓力信息和步態信息進行特徵提取和特徵比對，完成人體身份識別過程
[0026]通過傳輸模塊將將第三步經微處理器處理後的人體身份步態信息的數位訊號傳輸到存儲有上位機識別工作流程的上位機中，上位機根據足底壓力信息採集裝置所提供的人體坐標信息以及步態採集裝置採集到變形的人體步態信息，完成對變形的人體圖像的校正，上位機中的人體身份識別程序根據上述足底壓力信息以及校正後的步態信息進行特徵提取，同存儲於上位機硬碟資料庫中的第一步的預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息的數據進行比較，如果同硬碟資料庫中的某一信息相符或者在設定閾值範圍內則認定為該硬碟資料庫中成員，否則認定為非資料庫中成員，上位機根據處理結果，將該結果顯示在上位機顯示器上，由此完成人體身份識別過程；
[0027]第五步，後續處理
[0028]若被識別人被認定為硬碟資料庫中成員後，上位機將此次識別數據作為一個樣本和識別程序進行學習，並將其存儲到硬碟資料庫中；若被識別人被認定為非硬碟數資料庫中成員，上位機的報警裝置將進行報警，同時將數據進行存儲，以便以後對其進行身份認定。
[0029]另外，在上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理過程中，在不同時刻，被識別人在人足底壓力信息採集裝置進行正常行走的位置會發生變化，會帶來步態信息採集裝置的攝像頭的拍攝角度變化，進而使得拍攝圖像中的人體下肢位姿變化發生變形，為此，根據由微處理器進行編號的M個均布密度為I?9個/cm2微型壓力傳感器所確定的人體所處的位置，再利用攝像頭與足底壓力信息採集裝置之間的相對位置關係，對因為拍攝角度變化帶來的人體下肢位姿變化發生形變進行矯正，從而獲得正確的人體身份步態信息。
[0030]本實用新型的有益效果是:同現有技術相比，本實用新型的突出的實質性特點和顯著進步是:
[0031](I)非侵擾性，本實用新型的足底壓力信息採集裝置採用壓力測量平板的形式鑲嵌於地板上對被識別人的足底壓力進行測量，在沒有幹擾人正常行為的情況下就能很好的達到識別效果，並且不必考慮被識別人是否配合。
[0032](2)結合人體足底壓力信息和步態信息進行人體身份識別。人體足底壓力同人體的體重、性別、年齡、身高和骨骼肌肉等生理特徵密切相關，步態是人的行為特徵，也就是說本實用新型是利用如同生理特徵和行為特徵兩方面來進行人體身份識別的。
[0033](3)本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的所用的人體身份步態信息採集設備簡單、實用和快捷。
[0034](4)本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的採集人體身份步態信息的方法和過程均符合人們平時習慣，識別人體身份步態的工程的動態的，是在人體行走過程中並非靜止不動，而且是一個準周期運動。
[0035](5)本實用新型人基於視觸覺結合的體身份步態識別系統基於人體行走過程足底壓力信息和行走步態的信息相結合，將人體動態特徵聯合起來進行人體身份識別，從而提高了人體身份識別準確性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0037]圖1為本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統的構成結構示意框圖；
[0038]圖2為本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統的識別方法的工作流程示意圖。
[0039]圖3為本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統中的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板和步態信息採集裝置的攝像頭的現場安置位置示意圖。
[0040]圖4為本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統的信號調理電路的構成電路圖。
[0041]圖5為本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統的上位機識別工作流程示意圖。
[0042]圖中，1.足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板，2.步態信息採集裝置的攝像頭，3.被識別人，4.行走通道。
【具體實施方式】
[0043]圖1所示實施例表明，基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，由足底壓力信息採集裝置、步態信息採集裝置、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和上位機構成，上位機中裝有上位機識別工作流程。足底壓力信息採集裝置的輸出端和步態信息採集裝置的輸出端均與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路的輸出端與A/D轉換器連接，A/D轉換器連接再與微處理器連接，微處理器再與傳輸模塊連接，傳輸模塊再與上位機連接。
[0044]圖2所示實施例表明，用本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的識別方法的工作流程是:預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息一現場獲取被識別人的足底壓力信息和步態信息一被識別人的足底壓力信息和步態信息的處理一預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息與處理後的被識別人的足底壓力信息和步態信息進行特徵提取以及特徵比對，完成人體身份識別過程一後續處理。
[0045]圖3所示實施例表明，本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板I被安置在測試現場的行走通道4上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，步態信息採集裝置的攝像頭2被安置在測試現場對準行走通道4的前上方空間以便採集被識別人3的步態信息的位置，被識別人3隻需在安置在測試現場的行走通道4上的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板I上正常行走便可進行對被識別人體身份步態識別的工作。
[0046]圖4所示實施例表明，本實用新型基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的信號調理電路的構成電路圖是:一級電荷放大電路、二級運算放大電路和用於降噪的低通濾波器，其中，一級電荷放大電路由運算放大器P1、反饋電容C1和反饋電阻R1組成，反饋電容C1和反饋電阻R1並聯在運算放大器P1的反相輸入端和輸出端兩端；二級運算放大電路由運算放大器P2、反饋電阻R4和電阻R3組成，反饋電阻R4跨接在運算放大器P2的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器P2的同相輸入端通過電阻R3接地；低通濾波器由電阻R5和電容(:2串聯構成；來自微型壓力傳感器即PVDF壓電薄膜傳感器採集的電荷信號輸入至運算放大器P1的同相輸入端和反相輸入端，一級電荷放大電路的運算放大器P1的輸出端與二級運算放大電路的運算放大器P2的反相輸入端之間通過電阻R2串聯，二級運算放大電路的運算放大器P2的輸出端連接低通濾波器的電阻R5,電阻R5和電容C2串聯後再接地。
[0047]上述電路中，運算放大器P1為AD745，電容C1為120pF，電阻R1為20M Ω，運算放大器P2為0P07,電阻R2和電阻R4大小為IOOk Ω，電阻R3為3M Ω，低通濾波器電阻R5為15k Ω，電容C2為0.02 μ F，圖中所示+V表示接電源正極，電壓為+5V，-V處表示接電源負極，電壓為-5V。
[0048]信號調理電路的工作原理是:將來自微型壓力傳感器即PVDF壓電薄膜傳感器因受力產生的微弱的電荷信號經過電荷放大器轉換為微弱電壓信號，通過運算放大器將該電壓放大，經低通濾波器採集有用信號。
[0049]圖5所示實施例表明，本實用新型基於視觸覺結合的人體身份識別系統的上位機的識別工作流程是:現場獲取被識別人的足底壓力信息和步態信息一預存儲信息資料庫是否有匹配數據I警報並訓練加入預存儲信息資料庫；t匹配數據單對識別一是否為系
統允許人員I允許通行警報並訓練加入預存儲信息資料庫。
[0050]實施例1
[0051]本實施例的基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，由足底壓力信息採集裝置、步態信息採集裝置、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和裝有上位機識別工作流程的上位機構成，其中，足底壓力信息採集裝置是微型壓力傳感器構成的微型壓力傳感器陣列，步態信息採集裝置為一個攝像頭；該系統中各構成部分的安置和連接方式是:足底壓力信息採集裝置被安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，並且採用壓力測量平板的形式鑲嵌於地板上，足底壓力信息採集裝置中的各個微型壓力傳感器由微處理器進行編號，以確定每一個微型壓力傳感器的位置，步態信息採集裝置的攝像頭被安置在測試現場對準行走通道的前上方空間以便採集被識別人的步態信息的位置，該位置與足底壓力信息採集裝置的微型壓力傳感器陣列位置相對固定且由行走通道、行人以及攝像頭的相對空間坐標關系所確定，足底壓力信息採集裝置的輸出端和步態信息採集裝置的輸出端均與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路的輸出端再與A/D轉換器連接，A/D轉換器再與微處理器連接，微處理器再與傳輸模塊連接，傳輸模塊再與上位機連接。上述微型壓力傳感器陣列是由在水平方向上和豎直方向上的中心距離均為lcm，並均勻分布於壓力測量平板上的均布密度為5個/cm2的微型壓力傳感器構成，根據本實施例的實際實驗需求確定，所用壓力測量平板個數為4，每個壓力測量平板的寬度為500mm。本實施例中，所用的微型壓力傳感器選用PVDF壓電薄膜傳感器,攝像頭為baumer工業相機，信號調理電路的構成如圖4所示，A/D轉換器為TI公司的12位A/D轉換器TLV2556,微處理器為AT89S51/52，傳輸模塊的型號為HAC-LBee，上位機為個人計算機，上位機識別工作流程為圖5所示。[0052]本實施例的基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統的識別方法，包括基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理，具體過程是:
[0053]A.在測試現場安置人體身份步態識別系統
[0054]在進行人體身份步態識別操作之前，首先在測試現場安置基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，安置方法是，將該基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統中的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，壓力測量平板的總尺寸根據實際實驗需求確定，步態信息採集裝置的攝像頭被安置在測試現場對準行走通道的前上方空間以便採集被識別人的步態信息的位置；
[0055]B.對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理
[0056]第一步，預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息
[0057]讓被識別的授權人員在上述安置在行走通道上的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板上進行正常行走，被識別的授權人員的足底壓力信息以及步態信息被所用的上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統採集、傳遞和處理，然後被預存儲到上位機的硬碟資料庫中；
[0058]第二步，現場獲取需檢測的被識別人的足底壓力信息和步態信息
[0059]需檢測的被識別人3的足底面積為200cm2。令需檢測的被識別人3在上述安置在行走通道4上的足底壓力信息採集裝置的壓力測量平板I上進行正常行走，需檢測的被識別人3足底壓力的分布及大小發生變化的足底壓力信息和人體坐標信息由足底壓力信息採集裝置中的微處理器進行編號，並被500個微型壓力傳感器所採集，同時需檢測的被識別人行走過程中的下肢位姿變化的步態信息被步態信息採集裝置的攝像頭2所採集，由此完成需檢測的被識別人的足底壓力信息和步態信息的現場獲取；
[0060]第三步，被識別人的足底壓力信息和步態信息的處理
[0061]對第二步中被足底壓力信息採集裝置所採集獲取的被識別人3足底壓力的分布及大小發生變化的足底壓力信息和人體坐標信息，由微型壓力傳感器轉換為模擬的電壓信號輸出至信號調理電路，同時第二步中被步態信息採集裝置的攝像頭2所採集的被識別人行走過程中的下肢位姿變化的步態信息也被輸出至信號調理電路，信號調理電路對接收到的所有被識別人3的人體身份步態信息信號進行濾波和去噪處理，經信號調理電路處理後的所有被識別人3的人體身份步態信息信號再經A/D轉換器將模擬信號轉換為數位訊號，轉換後的人體身份步態信息的數位訊號通過微處理器的初步處理，進行緩存和編號；
[0062]第四步，將預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息與處理後的被識別人的足底壓力信息和步態信息進行特徵提取和特徵比對，完成人體身份識別過程
[0063]通過傳輸模塊將將第三步經微處理器處理後的人體身份步態信息的數位訊號傳輸到存儲有上位機識別工作流程的上位機中，上位機根據足底壓力信息採集裝置所提供達的人體坐標信息以及步態採集裝置採集到變形的人體步態信息，完成對變形的人體圖像的校正，上位機中的人體身份識別程序根據上述足底壓力信息以及校正後的步態信息進行特徵提取，同存儲於上位機硬碟資料庫中的第一步的預存儲授權人員的足底壓力信息以及步態信息的數據進行比較，如果同硬碟資料庫中的某一信息相符或者在設定閾值範圍內則認定為該硬碟資料庫中成員，否則認定為非資料庫中成員，上位機根據處理結果，將該結果顯示在上位機顯示器上，由此完成人體身份識別過程；
[0064]第五步，後續處理
[0065]若被識別人被認定為硬碟資料庫中成員後，上位機將此次識別數據作為一個樣本和識別程序進行學習，並將其存儲到硬碟資料庫中；若被識別人被認定為非硬碟數資料庫中成員，上位機的報警裝置將進行報警，同時將數據進行存儲，以便以後對其進行身份認定。
[0066]另外，在上述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統對人體身份步態信息的採集、傳遞和處理過程中，在不同時刻，被識別人3在人足底壓力信息採集裝置進行正常行走的位置會發生變化，會帶來步態信息採集裝置的攝像頭的拍攝角度變化，進而使得拍攝圖像中的人體下肢位姿變化發生變形，為此，根據由微處理器進行編號的均布密度為5個/cm2的500個微型壓力傳感器所確定的人體所處的位置，再利用攝像頭與足底壓力信息採集裝置之間的相對位置關係，對因為拍攝角度變化帶來的人體下肢位姿變化發生形變進行矯正，從而獲得正確的人體身份步態信息。
[0067]實施例2
[0068]除被識別人3足底面積為200cm2時，微型壓力傳感器中的個數M為200，其他同實施例I。
[0069]實施例3
[0070]除被識別人3足底面積為200cm2時，微型壓力傳感器中的個數M為800，其他同實施例I。
[0071]實施例4
[0072]除所用的A/D轉換器為AD7874，微處理器為STC89S52，傳輸模塊的型號為HAC-UM，上位機為大型處理器，所述微型壓力傳感器陣列是由在水平方向上和豎直方向上的中心距離均為1cm，並均勻分布於壓力測量平板上的均布密度為I個/cm2的450個微型壓力傳感器構成，所用壓力測量平板個數為5，每個壓力測量平板的寬度為200mm，長度為500mm，壓力測量平板的總尺寸根據實際實驗需求確定，被識別人3足底面積為190cm2之外，其他同實施例1。
[0073]實施例5
[0074]除微型壓力傳感器中的個數M為190之外，其他同實施例4。
[0075]實施例6
[0076]除微型壓力傳感器中的個數M為760之外，其他同實施例4。
[0077]實施例7
[0078]除所用的A/D轉換器為TLV2545，微處理器為TOSHIBA單片機，傳輸模塊的型號為HAC-UM，上位機為大型處理器，所述微型壓力傳感器陣列是由在水平方向上和豎直方向上的中心距離均為1cm，並均勻分布於壓力測量平板上的均布密度為9個/cm2的500個微型壓力傳感器構成，所用壓力測量平板個數為2，每個壓力測量平板的寬度為800_，長度為3000mm，壓力測量平板的總尺寸根據實際實驗需求確定，被識別人3足底面積為210cm2之夕卜，其他同實施例1。
[0079]實施例8
[0080]除微型壓力傳感器中的個數M為210之外，其他同實施例7。[0081]實施例9
[0082]除微型壓力傳感器中的個數M為840之外，其他同實施例7。
【權利要求】
1.基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:該系統由足底壓力信息採集裝置、步態信息採集裝置、信號調理電路、A/D轉換器、微處理器、傳輸模塊和裝有上位機識別工作流程的上位機構成，其中，足底壓力信息採集裝置是微型壓力傳感器構成的微型壓力傳感器陣列，步態信息採集裝置為一個攝像頭；該基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統中各構成部分的安置和連接方式是:足底壓力信息採集裝置被安置在測試現場的行走通道上需要進行人體足底壓力信息測量的位置，並且採用壓力測量平板的形式鑲嵌於地板上，足底壓力信息採集裝置中的各個微型壓力傳感器由微處理器進行編號，以確定其中每一個微型壓力傳感器的位置，步態信息採集裝置的攝像頭被安置在測試現場對準行走通道的前上方空間以便採集被識別人的步態信息的位置，該位置與足底壓力信息採集裝置的微型壓力傳感器陣列位置相對固定且由行走通道、行人以及攝像頭的相對空間坐標關系所確定，足底壓力信息採集裝置的輸出端和步態信息採集裝置的輸出端均與信號調理電路的輸入端連接，信號調理電路的輸出端再與A/D轉換器連接，A/D轉換器連接再與微處理器連接，微處理器再與傳輸模塊連接，傳輸模塊再與上位機連接。
2.根據權利要求1所述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:所述微型壓力傳感器陣列是由在水平方向上和豎直方向上的中心距離均為1cm，並均勻分布於壓力測量平板上的M個均布密度為I?9個/cm2的微型壓力傳感器構成，微型壓力傳感器陣列中所用壓力測量平板個數為I?6，每個壓力測量平板的寬度為200?800_，長度為500 ?3000mmo
3.根據權利要求2所述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:所述微型壓力傳感器的個數M由需檢測的被識別人足底面積所決定，當被識別人足底面積為190cm2時，M為190?760，當被識別人足底面積為200cm2時，M為200?800，當被識別人足底面積為210cm2時，M為210?840。
4.根據權利要求1所述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:所述A/D轉換器採用十二位A/D轉換器。
5.根據權利要求1所述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:所述信號調理電路的構成是:一級電荷放大電路、二級運算放大電路和用於降噪的低通濾波器，其中，一級電荷放大電路由運算放大器P1、反饋電容C1和反饋電阻R1組成，反饋電容C1和反饋電阻R1並聯在運算放大器P1的反相輸入端和輸出端兩端；二級運算放大電路由運算放大器P2、反饋電阻R4和電阻R3組成，反饋電阻R4跨接在運算放大器P2的輸出端和反相輸入端之間，運算放大器P2的同相輸入端通過電阻R3接地；低通濾波器由電阻R5和電容C2串聯構成；一級電荷放大電路的運算放大器P1的輸出端與二級運算放大電路的運算放大器P2的反相輸入端之間通過電阻R2串聯，二級運算放大電路的運算放大器P2的輸出端連接低通濾波器的電阻R5,電阻R5和電容C2串聯後再接地。
6.根據權利要求1所述基於視觸覺結合的人體身份步態識別系統，其特徵在於:所述微型壓力傳感器為PVDF壓電薄膜傳感器。
【文檔編號】A61B5/117GK203736197SQ201420080808
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年2月25日 優先權日:2014年2月25日
【發明者】戴士傑, 葛聖強, 裴鵬, 楊永志, 周國香 申請人:河北工業大學