研究人員開發(fā)出基于行為的生物識(shí)別驗(yàn)證系統(tǒng)，透過(guò)分析個(gè)人走路的方式及其步態(tài)，提供非侵入式的身份驗(yàn)證方法，可用于機(jī)場(chǎng)安檢以取代指紋識(shí)別和虹膜掃描…

英國(guó)曼徹斯特大學(xué)(University of Manchester)電子與電機(jī)工程系與西班牙馬德里大學(xué)(University of Madrid)的研究人員合作，開發(fā)了一種能夠測(cè)量人類個(gè)人步態(tài)或行走模式的行為生物識(shí)別驗(yàn)證系統(tǒng)，只要個(gè)人行走于地板上的壓力墊，即可對(duì)其腳步的3D形態(tài)和基于時(shí)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，成功識(shí)別個(gè)人身份。

研究人員宣稱，透過(guò)該系統(tǒng)分析個(gè)人走路的方式及其步態(tài)，提供了一種非侵入式的身份驗(yàn)證方法，可用于作為機(jī)場(chǎng)安檢的生物識(shí)別技術(shù)，以取代指紋識(shí)別和虹膜掃描。

這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表于今年初的機(jī)器學(xué)習(xí)研究期刊——《IEEE模式分析與機(jī)器智能匯刊》(IEEE TransacTIons on Pattern Analysis and Machine Intelligence；TPAMI)。研究人員在文中指出，平均而言，這項(xiàng)新開發(fā)的人工智能(AI)系統(tǒng)幾乎在100%的時(shí)間都能正確識(shí)別出個(gè)人，其錯(cuò)誤率僅0.7%。

目前，基于生理特征的生物識(shí)別技術(shù)，例如指紋、臉部識(shí)別和視網(wǎng)膜掃描，經(jīng)常用于安全目的。然而，諸如步態(tài)識(shí)別之類的行為生物識(shí)別技術(shù)也可以擷取由個(gè)人自然行為和動(dòng)作模式所呈現(xiàn)的獨(dú)特標(biāo)識(shí)。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)三種現(xiàn)實(shí)世界的安全場(chǎng)景——機(jī)場(chǎng)安全檢查點(diǎn)、工作場(chǎng)所以及家庭環(huán)境，采用了大量所謂的“冒名頂替者”以及少量的用戶來(lái)測(cè)試其數(shù)據(jù)。

主導(dǎo)這項(xiàng)研究的曼徹斯特大學(xué)電子與電機(jī)工程系教授Omar CosTIlla-Reyes解釋：“每個(gè)人在走路時(shí)受到大約24種不同因素和動(dòng)作的影響，導(dǎo)致每個(gè)人都有唯一、獨(dú)特的步態(tài)模式。因此，就像指紋或虹膜掃描一樣，監(jiān)測(cè)這些動(dòng)作即可用于辨認(rèn)和驗(yàn)證個(gè)人身份。”

為了打造這樣的AI系統(tǒng)，必須讓計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)這些動(dòng)作模式。該研究團(tuán)隊(duì)收集了迄今最龐大的步態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含來(lái)自127位個(gè)人近20,000個(gè)腳步信號(hào)。為了編譯這些樣本和數(shù)據(jù)集，研究團(tuán)隊(duì)還使用了落地式傳感器以及高分辨率相機(jī)。

這個(gè)數(shù)據(jù)集被稱為SfootBD。CosTIlla-Reyes正是利用此SfootBD數(shù)據(jù)集，開發(fā)出發(fā)表于TPAMI中的自動(dòng)足跡生物識(shí)別系統(tǒng)所需的先進(jìn)運(yùn)算模型。

步態(tài)模式包括視覺(jué)、壓力以及加速度計(jì)。

CosTIlla-Reyes補(bǔ)充說(shuō)：“借由監(jiān)測(cè)個(gè)人腳步施加在地板上的力道來(lái)研究非侵入式步態(tài)識(shí)別，非常具有挑戰(zhàn)性。這是因?yàn)閰^(qū)別人與人之間的微妙差異極其難以經(jīng)由人為界定。這就是為什么我們必須開發(fā)出新型的AI系統(tǒng)，從全新的角度來(lái)解決這項(xiàng)挑戰(zhàn)。”

相較于機(jī)場(chǎng)安檢所采用的拍攝或掃描方式，使用腳步識(shí)別的主要優(yōu)點(diǎn)之一在于，整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程對(duì)于個(gè)人來(lái)說(shuō)是非侵入式的，而且它對(duì)于周遭的嘈雜環(huán)境情況也具有適應(yīng)性。同時(shí)，當(dāng)踩踏在壓力墊進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，人們甚至不需要脫去鞋子，因?yàn)樵撓到y(tǒng)依賴的并不是基于腳印的形狀，而是基于其走路的步態(tài)。

該技術(shù)的其他應(yīng)用還包括能夠識(shí)別神經(jīng)退化的智能足跡(smart step)，它將會(huì)對(duì)醫(yī)療保健領(lǐng)域帶來(lái)正面的影響。同時(shí)，這也是Costilla-Reyes打算透過(guò)腳步識(shí)別推動(dòng)其研究進(jìn)展的另一個(gè)領(lǐng)域。

他補(bǔ)充說(shuō)：“這項(xiàng)研究也正在進(jìn)展中，透過(guò)來(lái)自部署于智慧住宅中廣大樓面的傳感器所擷取之原始腳步資料，可望解決標(biāo)識(shí)認(rèn)知衰退和精神疾病發(fā)作的醫(yī)療保健問(wèn)題。人類的動(dòng)作可能成為認(rèn)知衰退的另一種新型生物標(biāo)識(shí)，并經(jīng)由新型AI系統(tǒng)進(jìn)行所未有的探索。”