2500335804

122

Bartosz Jabłoński. Ryszard Klempous. Damian Majchrzak

z dobrym rezultatem być użyte w konwencjonalnych systemach bazujących na technice wideo i rozpoznawaniu ruchu na odległość.

1.2 Rejestracja wideo

Najpopularniejszym sposobem rejestracji ruchu jest nagrywanie za pomocą kamery wideo. Metoda ta jest najprostsza i najbardziej rozpowszechniona. Jednak jej zastosowanie do analizy ruchu przysparza najwięcej problemów. W zagadnieniach związanych z biometrią niezbędne jest posiadanie jak najdokładniejszych danych. Przekształcenie prostego obrazu wideo (nawet z wielu źródeł) w trójwymiarowy obarczone jest znacznym błędem. Ponadto technika ta jest szczególnie czuła na zakłócenia atmosferyczne. Niemniej jednak prowadzone są intensywne badania nad wykorzystaniem sekwencji wideo do rejestracji i analizy ruchu. Niskie koszty urządzeń do rejestracji oraz dalszy rozwój algorytmów przetwarzania obrazów mogą spowodować, że będzie ona wkrótce powszechnie stosowana. Należy zauważyć, że niektóre algorytmy opisywane w pracy mogą być, po odpowiedniej adaptacji, zastosowane do analizy danych z obrazów dwuwymiarowych.

1.3 Ruch segmentów ciała jako materiał analizy biometrycznej

W przypadku charakteryzacji tak założonego procesu, jakim jest ruch człowieka potrzebne jest wyselekcjonowanie jego najważniejszych cech mających zastosowanie biometryczne. Dobór tych cech jest sprawą kluczową, ponieważ na nich opierać się będzie cały proces identyfikacji. Jednym z wielu podejść do ruchu człowieka oraz jego analizy jest podejście traktujące ruch jako sygnał, a raczej jako zbiór sygnałów zmiennych w czasie. Takimi sygnałami mogą być rotacje poszczególnych kończyn bądź stawów względem stawów odniesienia (lub względem głównego stawu odniesienia tzw. root). Mogą nimi być także przyspieszenia, prędkości kończyn oraz pozycje w przestrzeni dwuwymiarowej bądź trójwymiarowej wybranych punktów ciała ludzkiego. Wiele własności ruchu oraz parametrów go opisujących jest podstawą różnorodnych metod biometrycznej analizy ruchu człowieka. Na podstawie istniejącej wiedzy, na potrzeby pracy, przeprowadzono szereg eksperymentów badających możliwość zastosowania różnych podejść do zagadnienia identyfikacji człowieka na podstawie jego ruchu.

Murray [10] postawił tezę, że ruch bioder oraz lędźwi różni się znacznie u poszczególnych badanych osób. W pracy [11] poddawane są analizie rotacje podudzia, drgania bioder oraz wychylenie kości guzicznej względem szyi. Podejście to obarczone jest takimi samymi problemami jak poprzednie. Biodra i szyja często skrywana jest pod ubraniem, przez co bardzo trudne jest odseparowanie tych punktów w przypadku rejestracji ruchu metodami innymi niż MC. Głównym segmentem ciała ludzkiego, którego ruch poddawany jest analizie są kończyny dolne. Jest to podejście zaproponowane w pracach [2, 3, 9, 14, 15]. Zaletą jego jest łatwość odseparowania ruchu uda i podudzia z obrazu dostarczanego przez kamery. W odróżnieniu od ruchu rąk, kończyny dolne wykonują mniej skomplikowany, okresowy ruch niezakłócony przez wykonywanie innych czynności. Ludzie poruszający się w miejscach publicznych bardzo często niosą różne przedmioty lub gestykulują, przez co bardzo trudno jest wybrać bazową, charakterystyczną, sekwencję ruchu dla każdej z przebadanych osób.

Biorąc pod uwagę powyższe warunki przedmiotem przeprowadzonych analiz był ruch kończyn dolnych w szczególności uda i podudzia. Ruch ten reprezentowany jest przez zestaw trójelementowych rotacji poszczególnych części ciała. W niektórych przypadkach przeprowadzonych badań dostosowano dane z komercyjnego systemu MC do informacji z systemów wideo poprzez redukcję liczby analizowanych sygnałów rotacji do rotacji względem osi X. Tak zredukowane dane symulują informacje dostarczone z systemów wideo, które są częściej używane do zastosowań związanych z bezpieczeństwem. W ten sposób możliwe będzie użycie podobnych algorytmów w już istniejących systemach.

1.4 Prowadzone badania

Szerokie spektrum zastosowań technologii tworzenia modeli ruchu w celu identyfikacji osób uwidacznia się w różnorodności rozwijanych projektów. W USA, po wydarzeniach zaistniałych 11 września 2001r, duży nacisk kładzie się na implementację tych technologii w projektach związanych z bezpieczeństwem. Jednym z nich jest projekt „Humań ID at a distance” finansowany przez DARP - jednostkę Departamentu Obrony USA. Uczestniczące w nim zespoły m.in. z ośrodków Carnegie Mellon, Georgia Tech, MIT realizują projekt automatycznego rozpoznawania chodu w celu identyfikacji postaci ludzkiej na odległość. Grupa Metaxasa [8] z Rutgers University, NJ; zajmuje wykorzystaniem podobnych technik w zastosowaniach medycznych.