基于视触觉多特征融合的步态识别方法研究-机械工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Hebei University of Technology for The Master Degree of Mechanical Engineering STUDY ON GAIT RECOGNITION METHOD BASED ON VISUAL-TACTILE FEATURES FUSION by Yang Nan Supervisor: Prof.Dai Shijie March 2015 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表 的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究 工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声 明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 关于学位论文版权使用授权的说明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有 权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全 文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 日期： 导 师 签 名： 日期： 河北工业大学硕士学位论文 摘 要 生物特征识别技术是采用人的固有特征进行识别的，由于其具有唯一性、稳定性 等优点，已成为关注的热点问题之一。相对于大多数生物特征识别，步态识别还具有 远距离和非侵扰的优势，因此更受到研究者的青睐。 步态识别技术主要分为基于视觉和基于触觉两种识别方式，基于视觉的步态识别 是一种主流的识别方式，但受光照和服装等因素影响较大，而基于触觉的识别不受光 线和遮挡等影响，所以研究视触觉融合的步态识别具有重要的意义。在研究步态识别 的基础上，提出了基于视触觉多特征融合的步态识别方法，具体的内容如下： 深入介绍课题的研究背景和意义以及国内外的发展现状。在步态运动学分析的基 础上，建立下肢的力学模型，计算下肢关节转动的角速度、角加速度，对步态视觉和 步态触觉的识别机理进行研究，找到了具体的识别特征。 基于视觉的步态识别一般流程包括运动目标的检测、预处理、特征提取、分类识 别四部分。使用图像处理的方法检测运动的步态图像，通过形态学处理和关键帧提取 得到步态的特征序列。运用实验测得腿部的角度并分析角度的变化规律，选择具有代 表性的特征作为身份识别的特征。根据髋关节和膝关节的定位，计算出关节转动角度、 角速度、角加速度的特征值。在触觉方面，使用足底压力测力板测得步态行走过程中 的压力曲线，对曲线上的特征点进行分析，得到足底压力曲线上的特征值和对应的时 间参数。把这些特征作为视触觉融合的特征。 在视触觉理论研究的基础上结合融合理论，确定了信息在特征层进行融合。根据 生物学的启发，构建视触觉融合的神经网络分类器。分析了神经网络的特性，并确定 各项函数，使用样本对网络进行训练，获得该网络的参数值。实验的仿真结果表明， 视触觉融合的步态识别方法比单独采用视觉特征或触觉特征的识别率高，也验证了视 触觉融合方法的可行性。 关键词：步态识别，下肢力学模型，视触觉特征，神经网络，特征融合 I 基于视触觉多特征融合的步态识别方法研究 II 河北工业大学硕士学位论文 ABSTRACT Biometric authentication uses inherent characteristics to recognize the identity of the person. Because of its uniqueness and stability, and so on, biometric authentication has become one of the hot issues of concern. Compared to other biometric identifications, gait recognition has the advantage of long distance and non intrusive, and aroused more and more attention in the field of recognition. Gait recognition is mainly divided into visual recognition and tactile recogn