步态识别：秒读你的“活体密码”

“某人头戴帽子口罩，脸部被遮挡，并离摄像头很远，这时已经无法根据脸部信息识别其身份，然而仍然可以分析他的步态信息，通过步态识别系统识别他的身份。”

在央视大型科技挑战节目《机智过人》中，由中科院自动化所研发出的步态识别系统，先后对10个身高、体型相似的蒙面“嫌疑犯”与21只体型、毛色相似的金毛犬进行识别，在与“最强人类”袁梦（国际记忆大师，曾成功从168条音轨中辨识出三位歌手的音轨）的挑战中，均取得了成功。

凭借“远距离步态识别系统研究与应用”项目，中国科学院自动化研究所及其所孵化的人工智能企业银河水滴科技（北京）有限公司，获得2018年度北京市科学技术奖二等奖。

又快又准，不看脸也能快速辨认

步态识别是一种非接触的生物特征识别技术。顾名思义，就是通过人们走路的姿态进行身份识别。

“设想这样一个情景：某人头戴帽子口罩，脸部被遮挡，并离摄像头很远，这时已经无法根据脸部信息识别其身份，然而仍然可以分析他的步态信息，通过步态识别系统识别他的身份。”项目负责人、中科院自动化所研究员王亮举例说，与其他生物识别技术相比，步态识别具有远距离、非接触、不易伪装等优点。

首先是步态识别适用距离更远。通常情况下，为达到良好识别效果，虹膜识别需要目标在60厘米以内;人脸识别需要目标在3米以内;而步态识别的目标可以远达50米。其次是步态识别为非受控识别，无需识别对象主动配合与参与。指纹识别、虹膜识别、人脸识别等都需要识别对象主动配合。

步态是远距离、非受控场景下唯一可清晰成像的生物特征，即便一个人在几十米外背对普通摄像头随意走动，步态识别算法也可对其进行身份判断。

再者，步态难以伪装。不同的体型、肌肉骨骼特点、运动神经灵敏度、走路姿态等特征共同決定了步态具有较好的区分能力，通过精巧设计的算法和海量数据的训练，机器可以更好地识别这些细节特征。

而相较于依靠人力从海量监控视频中快速查找目标人物的做法，步态识别不仅能实现对人海战术的替代，极大提升检索和识别的效率和准确度，而且当出现远距离、非配合、全视角（如只有侧面和背面身形）、弱光线、人脸隐蔽或遮挡、目标人物多次换装等一种或多种情况时，用步态识别技术也能成功搜索目标人物。

精确的图像分割和数据算法支撑

步态识别系统包含了检测、跟踪、分割、识别等部分，任何一个模块都将对整体系统产生影响。

“远距离步态识别系统研究与应用”项目在算法层面对步态识别系统的4个关键模块分别进行研发。通过行人检测算法，将行人从背景中找出来，检测算法需要能够处理远距离、复杂背景以及部分遮挡等情况;实际场景中通常有多个人需要同时识别，因此需要使用在线多个目标跟踪技术将同一个人的序列收集起来;步态能够去除着装颜色的干扰，只关注人走路的方式，因此需要使用人形分割算法将人从背景中分离出来;最后，对一系列分割序列通过步态识别算法进行识别。

王亮表示，无论是复杂的背景、多样的姿态、不同的尺度变化以及不同的衣着，系统都能够非常快速准确地分割出人像。此外，他们能够在只给定某个视角的情况下，跨视角地识别出该人在其他视角的步态序列。“使用基于‘正负对的训练方式，可以充分地扩充样本数量，即使对很少的训练数据也能达到很高的结果。这种方式在人脸识别、行人再识别领域也有广泛应用。”

除了算法以外，充足的数据支持是步态识别系统“聪明与否”的后盾保障。目前基于深度学习的步态识别相关算法都需要大量的数据，因此算法和数据之间的不断迭代是十分必要的。

产、学、研紧密结合，不断拓展新应用场景

得益于中科院自动化所在计算机视觉领域20多年的技术积累，银河水滴在中科院“技术+团队”的离岗创业政策激励下成立。银河水滴联合中科院自动化所目前已经启动人工智能人才联合培养计划，联合打造中国顶级人工智能实习基地。

“在产、学、研紧密结合下，参与该人才计划的实习生，其人工智能算法和产品能力将得到巨大提升。”作为中国首个步态识别博士、模式识别国家重点实验室副主任，以及银河水滴联合创始人，王亮对于步态识别的产业化充满了信心。他表示，不要仅仅发表论文，通过银河水滴把科研成果变成产品形成产业，提供世界领先的视觉大数据分析技术，是对年轻人很大的激励。

基于项目的一系列人工智能关键技术研发，银河水滴目前已经在公共安全以及智能家居领域取得了很好的进展。

王亮介绍，项目所开发的步态检索系统，在维护公共安全方面发挥了重要作用。银河水滴在实现步态识别基本技术的基础上，还将全类型人脸识别以及人群计算应用于泛身份识别构建之中，以达到更精确的识别结果。“目前人脸识别方案在主流数据库上达到99%的识别率并可保持实时性;在远距离人脸识别方面，可对普通摄像机中25米外的人群进行实时人脸识别。”

在商业化应用方面，银河水滴科技已经基于产品雏形，面向安防、油田和家电等领域进行推广，寻找更多适合步态识别应用的客户，推动了传统行业的智能化升级。“譬如，根据家庭成员的步态特征，空调可以及时识别老人、小孩等特殊人群的活动范围，能够根据不同人群调整空调的出风角度、出风量及温度，让温度控制更适合人群需求。”王亮说。