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

Катков, Владимир Владимирович Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

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

В современном мире человек с каждым днём всё больше полагается на
технологии. И это справедливо: технологии не стоят на месте, а активно
развиваются, предоставляя невероятный простор для их применения и
интеграции в нашу повседневную жизнь. Едва ли найдутся люди, которых
сейчас можно удивить автоматическим распознаванием лиц на фотографиях и
видео, а также заменой одного лица на другое в режиме реального времени. И,
если в случае мобильных приложений все эти возможности используются в
развлекательных целях, то на охраняемых предприятиях подмена одного лица
другим может послужить довольно серьезной проблемой, последствия которой
сложно предсказать. Известно, что в подобных случаях для идентификации
человека могут использоваться различные системы: проверка тембра голоса,
отпечатки пальцев, распознавание по лицу и другие. Однако у каждой такой
системы есть свои недостатки, например, отпечатки пальцев несложно
скопировать если имеется доступ к личным предметам жертвы. Сегодня не
существует универсального способа идентификации личности, который
невозможно было бы обмануть. К тому же, скомпрометировав отпечатки
пальцев для конкретного человека один раз, можно использовать их во всех
других системах, выдавая себя за личность жертвы. Имея в распоряжении
видеозапись какого-либо события с помощью технологии DeepFake можно
заменить одного человека на другого и использовать это в качестве
доказательства виновности происшествия [1]. Разумеется, если задействовать
все доступные на сегодняшний день технологии биометрии в совокупности, то
можно добиться необходимой точности в определении личности, а
следовательно, чем разнообразнее методы идентификации, тем больше
комбинаций можно создать.
Одной из главных проблем большинства устройств идентификации
заключается в том, что основная часть из них требует либо физического
контакта, либо довольно близкого расположения идентифицируемого около
средств определения личности. В случае обычной проходной на предприятии с
этим проблем не возникает, но на производстве, где сотрудники работают в
униформе и максах – довольно сложно определить кто есть кто на рабочем
месте. В такой ситуации можно применять светоотражающие маркеры на
спецодежде. Однако, такой подход хоть и является довольно простым, но его
сложно назвать непосредственно способом идентификации, ведь формой
можно поменяться.
Определение личности по походке может послужить хорошей
альтернативой. К тому же, такой подход сочетает в себе не только полноценную
биометрическую идентификацию, но и позволяет опознать идущего
экипированного рабочего даже тогда, когда его пальцы или лицо недоступны
для сканирующих сенсоров и камер. Походку человека сложно подделать, но,
как и отпечатки пальцев (например, распаренные пальцы после душа не
считываются мобильными устройствами), она может изменяться (в следствие
травм).
Во время движения, человек может много рассказать о себе: о здоровье
своего позвоночника, о травме колен и плоскостопии, о разной длине ног,
размахе рук, о своем весе и других медицинских и физических показателях. И,
самое главное, все они являются уникальными для каждого из нас, а,
следовательно, могут использоваться непосредственно для установления
личности. Поскольку походка человека – процесс динамический, проще всего
его фиксировать на видеозаписи. Благодаря развитию технологий
компьютерного зрения и алгоритмов нахождения объектов на изображениях –
определение движущегося человека уже не представляется невыполнимой
задачей. На протяжении последних десятилетий такую технологию
идентификации изучали в Японии, Израиле, Великобритании и США, но мало
кто пробовал извлекать из этого коммерческую прибыль.
В данной работе представлен один из модулей системы для
идентификации человека по его походке. Задача этого модуля заключается в
определении параметров походки человека по видеофайлу и их подготовке к
записи в базу данных.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка
программного инструментария для формирования критериев и параметров
идентификации человека по видеозаписи его походки.
Для достижения поставленной цели будут решены следующие задачи:
• Изучение литературы о ходьбе, ее параметрах и видах, способах
исследования походки.
• Изучение алгоритмов выделения движущегося объекта на
изображении.
• Разработка сценария создания видеофайла записи походки человека.
• Создание видеозаписей походки разных людей.
• Разработка и проектирование программного продукта для извлечения
данных походки человека из видеофайла.
• Обработка «сырых» дынных.
• Определение параметров походки.
• Анализ результатов.
Объектом исследования в данной работе является походка человека и ее
параметры.
Предметом исследования является задача разработки программного
обеспечения, реализующего извлечение данных о походке из видеофайла.
Научной новизной в данной работе является разработка программного
обеспечения для извлечения информации о походке из видеофайла
необходимой для последующего анализа и выделения индивидуальных
признаков походки человека.

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.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Логик Ф. кандидат наук, доцент
    4.9 (826 отзывов)
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские дисс... Читать все
    Я - кандидат философских наук, доцент кафедры философии СГЮА. Занимаюсь написанием различного рода работ (научные статьи, курсовые, дипломные работы, магистерские диссертации, рефераты, контрольные) уже много лет. Качество работ гарантирую.
    #Кандидатские #Магистерские
    1486 Выполненных работ
    Антон П. преподаватель, доцент
    4.8 (1033 отзыва)
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публик... Читать все
    Занимаюсь написанием студенческих работ (дипломные работы, маг. диссертации). Участник международных конференций (экономика/менеджмент/юриспруденция). Постоянно публикуюсь, имею высокий индекс цитирования. Спикер.
    #Кандидатские #Магистерские
    1386 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Дарья П. кандидат наук, доцент
    4.9 (20 отзывов)
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных... Читать все
    Профессиональный журналист, филолог со стажем более 10 лет. Имею профильную диссертацию по специализации "Радиовещание". Подробно и серьезно разрабатываю темы научных исследований, связанных с журналистикой, филологией и литературой
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету