0 引言
早期的醫(yī)學(xué)研究指出：人的步態(tài)中有24種不同的成分，如果把這24種成分都考慮到，則步態(tài)是為個(gè)體所特有的。有關(guān)研究人員近些年來(lái)通過(guò)對(duì)人的步態(tài)分析，已經(jīng)得出了在步態(tài)視頻序列中含有人的身份信息，因此進(jìn)行步態(tài)識(shí)別也是一種非常重要的生物識(shí)別技術(shù)。步態(tài)識(shí)別是近年來(lái)越來(lái)越多的研究者所關(guān)注的一種較新的生物認(rèn)證技術(shù)，它是通過(guò)人的走路方式來(lái)識(shí)別人的身份。基于步態(tài)的身份認(rèn)證識(shí)別技術(shù)相對(duì)于其它生物識(shí)別技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)：遠(yuǎn)距離識(shí)別、識(shí)別對(duì)象的被動(dòng)性、不易被隱藏、不易被察覺(jué)、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊等，步態(tài)識(shí)別技術(shù)最近已經(jīng)備受關(guān)注，并且已經(jīng)取得了一些初步成果。如美國(guó)國(guó)防部研究項(xiàng)目署(DARPA)2000年的重大項(xiàng)目一HID(human identification at adistance)計(jì)劃，其目的就是開(kāi)發(fā)多模態(tài)視覺(jué)監(jiān)控技術(shù)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離情況下人物的檢測(cè)、分類和識(shí)別。中科院自動(dòng)化研究所模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近年也開(kāi)始了對(duì)步態(tài)識(shí)別的研究，而且創(chuàng)建了NLPR步態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。
雖然步態(tài)識(shí)別是一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，但是近年來(lái)已經(jīng)涌現(xiàn)出了一些嘗試性的工作。最早提出步態(tài)識(shí)別算法的是Niyogi與Adelson等人。Cunado和Nixon等人提出了一種基于模型的特征提取分析方法，VHT(velocity hough transform)。Kale等人將行人的外輪廓寬度作為圖像特征，提出了一種依賴于角度的識(shí)別方法。而Johnson和Bobick提出了一種不依賴于角度的步態(tài)識(shí)別算法。Sarkar等人提出了步態(tài)識(shí)別的基線算法。Lee等人提出了一種基于步態(tài)外形的表達(dá)方法，其具體做法是先將人體的各個(gè)部分映射到幾個(gè)橢圓組成的模型上，然后用其質(zhì)心位置和離心率作為步態(tài)特征來(lái)進(jìn)行步態(tài)識(shí)別。Wang等人提出了一種簡(jiǎn)單有效的、基于人體運(yùn)動(dòng)輪廓的識(shí)別算法。值得注意的是，步態(tài)識(shí)別的研究尚處于初級(jí)階段，表現(xiàn)在：a．實(shí)驗(yàn)都是在特定的環(huán)境下進(jìn)行的，比如相對(duì)簡(jiǎn)單固定的背景，人相對(duì)于攝像機(jī)側(cè)面行走，攝像機(jī)固定不動(dòng)等；b．算法的評(píng)估都是在小樣本數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行的，而且數(shù)據(jù)庫(kù)也不規(guī)范。
迄今為止，針對(duì)步態(tài)識(shí)別所進(jìn)行的研究幾乎全部是基于PC機(jī)的，而在許多情況下，卻需要非PC機(jī)環(huán)境，所以研究基于嵌入式平臺(tái)的步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，具有一定的工程意義。本系統(tǒng)的功能是對(duì)采集到的步態(tài)視頻序列進(jìn)行圖像處理，得到視頻序列中的人體步態(tài)信息，再由步態(tài)算法根據(jù)所得到的步態(tài)信息進(jìn)行步態(tài)識(shí)別。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本嵌入式自動(dòng)步態(tài)識(shí)別系統(tǒng)主要包括CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、嵌入式系統(tǒng)、顯示屏等。其中最為核心的是嵌入式系統(tǒng)部分，它包括Renesas 32位嵌入式芯片SH7709S、存儲(chǔ)器、外圍電路、鍵盤、鼠標(biāo)等。主要完成視頻序列信號(hào)的預(yù)處理、處理、步態(tài)識(shí)別、顯示輸出等功能。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

2 步態(tài)識(shí)別的基本原理
2．1 雙目立體視覺(jué)
雙目立體視覺(jué)是今年來(lái)在圖像測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，與單目視覺(jué)相比，雙目視覺(jué)有以下優(yōu)點(diǎn)：可以獲得單目視覺(jué)中所沒(méi)有的視差或者深度信息；當(dāng)場(chǎng)景中有遮擋發(fā)生時(shí)，雙目立體視覺(jué)可以很好地處理遮擋。因?yàn)椴綉B(tài)識(shí)別的場(chǎng)景難免存在遮擋，為了更好地從各個(gè)方向獲得步態(tài)視頻序列，從而能夠?yàn)檫M(jìn)行正確的步態(tài)識(shí)別作出鋪墊，所以采用雙目立體視覺(jué)來(lái)獲取人體步態(tài)視頻序列。
在本實(shí)驗(yàn)中，兩個(gè)CCD攝像機(jī)分別固定在一個(gè)三角架的兩邊，組成雙目立體視覺(jué)。