Разработка программного обеспечения для формирования критериев и параметров идентификации человека по походке

Осуществлено функциональное проектирование и разработка архитектуры системы
для формирования критериев и параметров идентификации человека по походке.
Предложен сценарий съемки для записи видеоданных.
Разработано программное обеспечение для извлечения данных из видеофайлов о
походке человека. Получены количественные данные о параметрах походки человека,
представлена динамика изменения длины шага и центра тяжести для
экспериментальной группы во время процесса ходьбы.

Введение ……………………………………………………………………………………………………. 14
Глава 1. Исследование методов и подходов распознавания человека по
походке ……………………………………………………………………………………………………… 17
1.1 Описание предметной области………………………………………………………… 17
1.1.1 Существующие способы распознавания походки ………………………. 17
1.1.2 Существующие способы анализа походки человека …………………… 20
1.1.3 Ходьба ……………………………………………………………………………………… 21
1.1.4 Параметры ходьбы ……………………………………………………………………. 26
1.1.5 Биомеханика ходьбы …………………………………………………………………. 28
1.1.6 Кинематика ходьбы …………………………………………………………………… 29
1.1.7 Динамика ходьбы ……………………………………………………………………… 30
1.1.8 Виды походки …………………………………………………………………………… 31
1.2 Методы распознавания базовых признаков походки ……………………….. 35
1.2.1 Бинарные силуэты человека………………………………………………………. 35
1.2.2 Поза человека……………………………………………………………………………. 36
1.2.3 Нейросетевые подходы ……………………………………………………………… 36
1.2.4 Базы данных для распознавания человека по походке ……………….. 36
Глава 2. Функциональное проектирование и разработка архитектуры системы
для формирования критериев и параметров идентификации человека по
походке ……………………………………………………………………………………………………… 39
2.1 Описание разработки ……………………………………………………………………… 39
2.1.1 Структура проекта …………………………………………………………………….. 39
2.1.2 Модуль накопления данных ………………………………………………………. 40
2.1.3 Разработка сценария съемки ……………………………………………………… 41
2.2 Алгоритмы выделения движущегося объекта ………………………………….. 42
2.2.1 Бинаризация по порогу ……………………………………………………………… 44
2.2.2 Фильтрация контуров ……………………………………………………………….. 45
2.2.3 Метод гауссовой смеси ……………………………………………………………… 46
2.2.4 Метод вычитания фона ……………………………………………………………… 47
2.2.5 Адаптивный метод вычитания фона ………………………………………….. 48
2.3 Выбор библиотеки компьютерного зрения ……………………………………… 49
2.3.1 Используемые инструменты ……………………………………………………… 50
Глава 3. Технологические этапы обработки и экспериментальное исследование
идентификации человека по походке ………………………………………………………….. 51
3.1 Загрузка исходных данных ……………………………………………………………… 51
3.1.1 Подготовка данных к работе ……………………………………………………… 51
3.2 Выделение объекта …………………………………………………………………………. 52
3.3 Извлечение данных из подготовленных кадров ……………………………….. 54
3.4 Анализ полученных данных ……………………………………………………………. 59
Глава 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение…………………………………………………………………………………….. 76
4.1 Организация и планирование работ ………………………………………………… 76
4.1.1 Продолжительность этапов работ ……………………………………………… 77
4.2.1 Расчет заработной платы …………………………………………………………… 82
4.2.2 Расчет затрат на социальный налог ……………………………………………. 83
4.2.3 Расчет затрат на электроэнергию ………………………………………………. 83
4.2.4 Расчет амортизационных расходов ……………………………………………. 84
4.2.5 Расчет прочих расходов …………………………………………………………….. 85
4.2.6 Расчет общей себестоимости разработки …………………………………… 85
4.2.7 Расчет прибыли ………………………………………………………………………… 86
4.2.8 Расчет НДС ………………………………………………………………………………. 86
4.2.9 Цена разработки НИР ……………………………………………………………….. 87
4.3.1 Оценка научно-технического уровня НИР …………………………………. 88
Глава 5. Социальная ответственность …………………………………………………………. 92
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 92
5.2 Профессиональная социальная ответственность ……………………………… 95
5.2.1 Анализ вредных факторов рабочей зоны и обоснование
мероприятий по их устранению ……………………………………………………………. 96
5.2.1.1 Отклонение показателей микроклимата на рабочем месте ………. 96
5.2.1.2 Повышенный уровень шума на рабочем месте ……………………….. 97
5.2.1.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны ……………………………. 98
5.2.1.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений ……………. 101
5.2.2.1 Электрический ток ……………………………………………………………….. 102
5.2.2.2 Пожаровзрывоопасность ………………………………………………………. 104
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………. 105
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………. 105
Заключение ……………………………………………………………………………………………… 107
Список литературы ………………………………………………………………………………….. 108
Приложение A …………………………………………………………………………………………. 115
Chapter 1. Characteristics and research methods of the human gait …………………. 115

Результатом выполнения магистерской диссертации является модуль
накопления данных о походке человека для системы идентификации личности
по походке. Спроектированное, разработанное и отлаженное программное
обеспечение позволяет извлекать данные о походке человека из загруженного
видеофайла. Получены количественные данные о параметрах походки человека,
представлена динамика изменения длины шага и центра тяжести для нескольких
людей во время процесса ходьбы.
В ходе работы потребовалось изучить литературу о походке человека, ее
параметрах и биомеханике, современные алгоритмы выделения движущихся
объектов на видео и популярные методы распознавания походки.
Для создания экспериментальных видеофайлов был разработан
специальный сценарий съемки, нарушение которого приводит к некорректной
работе алгоритма обработки входного видеофайла. В результате нарушения в
результирующий набор данных могут попасть объекты, относящиеся к фону, а
не к исследуемому объекту. Такое нарушение произошло в ходе записи
видеоданных для одного из участников эксперимента.
Полученные результаты могут служить отправной точкой для создания
наборов с данными о походке человека, на которых, впоследствии можно
проводить обучение нейронных сетей, настроенных на идентификацию
личности по походке. Для получения максимальной точности и извлечения
большего количества уникальных параметров из видеофайла, рекомендуется
добавить альтернативные алгоритмы определения параметров походки, а также
дополнительные алгоритмы для работы с силуэтом фигуры человека.