生物特征的多樣性決定了這種生物識別的準(zhǔn)確性，指紋、面部、虹膜等都是我們較為熟知的識別方式，然而，一部今年上映的《碟中諜5》，卻讓我們見識到了一種更新穎的生物識別技術(shù)--步態(tài)分析。究竟什么是步態(tài)分析？神奇在哪？本期我們將為您揭曉。

　　什么是步態(tài)？顧名思義指的就是人行走的姿態(tài)，描述人行走特點(diǎn)的周期性現(xiàn)象;而步態(tài)分析，則是通過記錄、觀察、分析身體運(yùn)動方式，建立步態(tài)模型，提取穩(wěn)定的參數(shù)特征，并通過計算機(jī)去識別的過程。一個完整的步態(tài)周期又包含了“支撐階段”和“擺動階段”兩個階段。

　　早期的醫(yī)學(xué)研究顯示，人體的步態(tài)有24種不同成分，包括骨骼長度、肌肉力量、關(guān)節(jié)柔韌性等等，將這些步態(tài)特點(diǎn)綜合起來，“步態(tài)”就具備了個體特征性。用作身份識別時，只需將拍攝到的影像輸入系統(tǒng)，計算機(jī)會通過步態(tài)識別算法進(jìn)行匹配，從數(shù)據(jù)庫中尋找匹配對象，并將最終的結(jié)果顯示出來。

　　實(shí)際上，正如《碟中諜》影片里詮釋的那樣，步態(tài)很難進(jìn)行掩飾與偽裝，且在遠(yuǎn)距離與低分辨率情況下，都可進(jìn)行精準(zhǔn)識別。下面，我們就生物特征的多樣性、穩(wěn)定性、可采集性三個原則，來聊一聊讓班吉徹底絕望的“步態(tài)分析系統(tǒng)”。

　　對于步態(tài)分析，存在這樣一個假設(shè)，即每個人擁有一幅獨(dú)特的面孔，同時每個人也擁有與他人不同的步態(tài)。當(dāng)然，上述假設(shè)得到了醫(yī)學(xué)研究的認(rèn)可，也就是說“每個人的步態(tài)都是唯一的”。從解剖學(xué)的角度來看，步態(tài)唯一性的物理基礎(chǔ)是每個人生理結(jié)構(gòu)的差異性，不同的腿骨長度、肌肉強(qiáng)度、重心高度以及運(yùn)動神經(jīng)靈敏度，共同決定了步態(tài)的唯一性。

　　與虹膜、指紋、聲音等其他生物識別技術(shù)相同的是，步態(tài)分析也存在穩(wěn)定性問題，也就是說，一個人的步態(tài)會因?yàn)閭　Ⅲw重增或減甚至是著裝舒適度等因素影響而改變。因此，其穩(wěn)定性上也存在一定的挑戰(zhàn)。

　　舉個很簡單的例子，例如今天腳上穿的鞋子不合腳或者不夠舒適，那么穿著者的走路姿態(tài)就會跟著發(fā)生變化;又或是走路或運(yùn)動時，不小心將腳踝扭傷，那么此時對于一瘸一拐的你而言，步態(tài)分析系統(tǒng)就會認(rèn)為你是另一個人或?qū)е买?yàn)證失敗。實(shí)際上，每種生物識別方式，都有可能因?yàn)橐恍┮馔舛鵁o法驗(yàn)證，因此，建立一套綜合全面性的驗(yàn)證體系很有必要，也就是所謂的備選方案。

　　眾所周知，每種生物識別技術(shù)都會因?yàn)橐恍耙馔狻倍鴮?dǎo)致不能完整準(zhǔn)確的采集特征信息。步態(tài)分析在采集數(shù)據(jù)上，也存有類似問題。例如長褲平底鞋與長裙高跟鞋的區(qū)別，又或是一些信教國家，長袍是其傳統(tǒng)服裝，腿部被完全遮擋住，一致無法實(shí)現(xiàn)步態(tài)分析等等。

　　看到此處，有人或許會說那要它有卵用？實(shí)際上，步態(tài)分析的優(yōu)勢在于遠(yuǎn)距離識別，最遠(yuǎn)可至數(shù)百米。此外，步態(tài)分析還可以輕松的區(qū)分出人的不同模式，例如行走、奔跑、負(fù)重等等。未來，將多種生物識別技術(shù)組合起來，根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場景、用戶條件、安全等級自動切換，形成多模態(tài)識別技術(shù)，將比任何單一生物特征更具競爭力。

　　KinemaScan動物關(guān)節(jié)步態(tài)分析系統(tǒng)

　　KinemaScan動物步態(tài)分析系統(tǒng)是我們的神經(jīng)退行性疾病評估產(chǎn)品系列中新的成員，可以對動物步態(tài)進(jìn)行底面與側(cè)面的多維度分析。KinemaScan動物步態(tài)分析系統(tǒng)可通過高靈敏度、非接觸的方式對多種病理生理狀況進(jìn)行分析，如脊髓損傷、帕金森疾病、阿爾茲海默證、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、關(guān)節(jié)炎、疼痛、神經(jīng)肌肉和骨骼肌疾病。

　　KinemaScan動物步態(tài)分析系統(tǒng)是一個多維度的分析系統(tǒng)，可以從兩種視角對動物跑步機(jī)透明跑帶上的動物步態(tài)進(jìn)行視頻錄制和分析：底面視角進(jìn)行傳統(tǒng)的動物步態(tài)分析；側(cè)面視角進(jìn)行關(guān)節(jié)運(yùn)動學(xué)分析。這兩個視頻是通過兩個高速相機(jī)分別獲取的，每個視頻可獲取20秒的數(shù)據(jù)（通過特殊的硬盤驅(qū)動可以時間更長），在一次實(shí)驗(yàn)中就獲取了動物步態(tài)的豐富樣本。底面視角的視頻主要捕捉動物在跑步機(jī)上行走或跑動的足印；側(cè)面視角的視頻主要通過標(biāo)記在動物后肢上的反光點(diǎn)或顏色來捕捉動物關(guān)節(jié)的運(yùn)動。這兩種視角的視頻在動物行走的過程中是同步捕捉的。

　　KinemaScan動物步態(tài)分析系統(tǒng)可以可靠地分析這些多維度的視頻，并得出和病理生理相關(guān)的多種參數(shù)。這些參數(shù)包括所有的傳統(tǒng)的步態(tài)分析參數(shù)，包括站立時間，擺動時間，步態(tài)總時間，步幅，腳接觸面積的大小，足底壓力（使用顏色的強(qiáng)度水平測量），體足距（身體和腳之間的距離），足間距（不同足之間的距離），運(yùn)行速度，步頻，步態(tài)協(xié)調(diào)性、體足夾角、足趾間距等參數(shù)。KinemaScan通過側(cè)面視角貼在動物后肢上的標(biāo)記還可以分析關(guān)節(jié)運(yùn)動參數(shù)，包括關(guān)節(jié)軌跡、關(guān)節(jié)軌跡隨時間的變化、關(guān)節(jié)夾角以及夾角隨時間的變化等。

　　Kinema可以將分析的詳細(xì)結(jié)果導(dǎo)出至Excel，并給出滿足實(shí)驗(yàn)需求的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。更高級的功能包括批處理分析、群組數(shù)據(jù)導(dǎo)出、視頻實(shí)時分析、壓縮視頻為Mpeg格式節(jié)省硬盤空間。以下是Kinema的軟件分析截圖，詳細(xì)顯示了每個足跡，當(dāng)分析進(jìn)行時，可將數(shù)據(jù)實(shí)時更新。

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