新科技可從行走模式來辨識身分,更能偵測年齡與健康

作者 | 發布日期 2018 年 08 月 13 日 8:15 | 分類 AI 人工智慧 , 光電科技 , 生物科技 follow us in feedly

說說看你認為常見的身分辨識方式有哪些?沒錯,臉部辨識、聲音、指紋、視網膜掃描都是常見用以辨識身分的方式。那麼,走路的方式呢?在家中你可以透過聆聽走路的聲音分辨出是哪一位家人嗎?其實走路方式也是一種「生物行為參數」(behavioural biometrics),攜帶了每個人特有的生物訊息。



過去幾年,利用電腦分析錄影攝像中人們步態的研究,已有相當進展。但要將此類訊息轉譯為實用的身分辨識系統,還是有挑戰之處,其中很重要的一項就是保持這些攝像錄影機的隱密性,因為在知情的情況下,人的步態舉止有偽裝的可能性,而攝像錄影機往往都是可見的;另外,攝像錄影機擷取資訊也有許多限制,包括需要良好的光源(環境太暗時難以觀察)、同時也要避免遮蔽(人來人往中可能會遮蔽到目標物)。那麼,有什麼方法可克服這些挑戰呢?英國曼徹斯特大學(University of Manchester)的 Krikor Ozanyan 和愛爾蘭國立大學(National University of Ireland)的 Patricia Scully,兩位領導的研究團隊找到一個更好的方法進行步態辨識(gait-recognition):壓力感應地墊。

其實這種地墊不是什麼最新科技,保全系統已應用好幾年了,但 Ozanyan 和 Scully 博士應用的是更進一步版本,能記錄不同地點、同一個人走過地墊時產生的壓力。這些測量結果會形成一個人獨特的行走模式,Ozanyan 和 Scully 同時也利用當前最熱門的 AI 人工智慧系統進行機器學習(machine learning),以解密並辨識這些模式。

目前此項研究已有相當不錯的成果,研究團隊今年稍早發表了系統的測試成果。經過系統分析 127 名不同個體的步伐,辨識失誤率只有 0.7%,Scully 博士表示,他們建立的系統還可成功判斷出個體的性別,因為男性和女性骨盆大小不同,導致走路的方式也有不同,更甚者,系統還能猜出個體的年齡。

這項以地墊為主的辨識系統,其中一項優勢就是不受光線條件的限制,就算是完全黑暗的環境還是能分析;那麼,此項辨識系統是不是沒有任何限制?當然不是,目前已發現穿著不同的鞋(高跟鞋 vs. 運動鞋)會有不同步伐分析結果,假如在建立步伐數據到資料庫時穿著運動鞋,未來此個體若是穿著高跟鞋,系統可能就無法辨識出來,但若要模仿另一個人的步伐來混淆系統,恐怕還是很難成功。

Ozanyan 和 Scully 博士目前正在重新設計地墊,之前地墊包含無數個壓力感應器組成的陣列,新地墊則包含光學纖維組成的格柵,地墊其中一側相連的兩邊分布著發光二極管(light-emitting diodes),能將光傳遞至纖維,位於光學纖維對側邊的感應器可測量收到多少光線;地墊接收到的任一壓力都會造成纖維扭轉,然後轉變為不同量的光線傳遞,不同位置不同的改變量,將由機器學習系統繪製和分析。

Ozanyan 博士表示團隊已建立一塊 2 公尺長、1 公尺寬的展示用光纖地墊(fibre-optic mat),材料成本約新台幣 4 千元,目前他們正積極與廠商合作進行商業化量產,其中一項用途是應用於醫療產業,特別是老年照護,光纖地墊可安裝於照護中心或老人住所,以監測特定疾病可能導致的步態改變,如此有機會及早提供警訊給有較高摔倒風險的人,或是給罹患失智症等較易有認知受損發生的病患。

步態分析也可應用於工作場所的安全量測,監控限制出入的區域,像是軍事基地、伺服器中心或具高度危險的實驗室,在這些情況下,員工必須事先同意掃描他們的步態以建檔,就如同臉部、視網膜或指紋掃描等視像安全系統的建檔。

除了居家和工作場所應用,最易引起關注的就是公共場所使用步態辨識地墊了,試想在機場能透過走過地墊辨識身分,多麼快速方便啊,但如同指紋等已存在的辨識系統,建檔將是關鍵步驟。另一個大挑戰就是步態模式與視網膜或指紋相較,改變的機會和範圍都比較大,不過這項科技的進一步運用還是相當令人期待。

(首圖來源:pixabay