一种影响热释电人体身份识别的多因素建模方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于影响热释电人体身份识别的多因素建模方法，包括如下步骤：(1)研究了影响人体身份识别的宏观因素与微观因素之间的映射机理,给出影响人体身份识别的定性描述，建立融合多因素影响机理的数学模型，揭示宏观因素与微观因素的映射关系；(2)设计实验并结合多种识别算法，定量计算人体目标到热释电的距离、人体体积、人体运动速度、信号调制罩和菲涅尔透镜这五种宏观因素与提高热释电技术对人体身份识别能力的关系，从而验证步骤(1)所提出的规律。本发明专利技术对提高人体身份识别能力起着指导性作用，并为今后利用热释电技术进行身份识别提供一种依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感器网络技术中有关人体身份识别问题，具体地讲是一种影响热释电人体身份识别的多因素建模方法。
技术介绍
现阶段身份识别的生物特征有手形、指纹、脸型、虹膜声音、按键力度等[1,2]，同时视频图像及红外图像成为人体运动特征分析的主要手段，但各种成像设备价格昂贵，并且检测及识别算法复杂度高，运算量大。为此，在特定的场合，利用热释电红外(PIR,Pyroelectric Infrared)探测器进行人体运动特征识别是一种很好的选择。PIR探测器在常温下能够有效检测出探测区域内的移动红外辐射源,实现运动人体的检测[3]。由于成本低、功耗小和环境适应性强等特点，目前已广泛应用于安防系统、照明及摄像机的辅助控制中[4,5]。文献[6]采用多个分布式布局的PIR探测器实现了对运动人体的追踪。文献[7]采用单只PIR传感器获取运动人体的热红外信息，并采用主成分分析(principal component analysis，PCA)法对人体热释电特性信息进行了聚类，证明了该方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于影响热释电人体身份识别的多因素建模方法，包括如下步骤：(1)研究了影响人体身份识别的宏观因素与微观因素之间的映射机理,给出影响人体身份识别的定性描述，建立融合多因素影响机理的数学模型，揭示宏观因素与微观因素的映射关系：(11)所述宏观影响因素包括人体到热释电节点的距离(HD)、人体体积(HV)、人体速度(HS)、菲涅尔透镜的类型(F)以及信号调制罩(M)；所述微观影响因素包括波峰与波谷幅值差(WR)、单位距离/时间内波峰的数目(WN)、波峰回到零点的时间(WT)以及单位时间内的频谱能量(FE)；(12)宏观影响因素与微观影响因素相互作用分析：由于波形数据来自于人体热红外辐射源，所以微...

【技术特征摘要】
1.一种适用于影响热释电人体身份识别的多因素建模方法，包括如下步骤：
(1)研究了影响人体身份识别的宏观因素与微观因素之间的映射机理,给
出影响人体身份识别的定性描述，建立融合多因素影响机理的数学模型，揭示
宏观因素与微观因素的映射关系：
(11)所述宏观影响因素包括人体到热释电节点的距离(HD)、人体体积
(HV)、人体速度(HS)、菲涅尔透镜的类型(F)以及信号调制罩(M)；所述微观影响
因素包括波峰与波谷幅值差(WR)、单位距离/时间内波峰的数目(WN)、波峰回到
零点的时间(WT)以及单位时间内的频谱能量(FE)；
(12)宏观影响因素与微观影响因素相互作用分析：由于波形数据来自于
人体热红外辐射源，所以微观影响因素决定了对人体身份的识别，同时运动人
体热辐射强度变化的角频率ω作为宏观因素的主要参数，当宏观因素的状态随时
间变化时，ω也随之变化，并引起传感器感应人体信息量的变化，竟而影响微观
影响因素，所以两类影响因素之间必然存在着一定映射关系；
(13)设计场景，分析影响因素映射关系，提出假设，并验证：
(131)场景1：PIR传感模块产生明暗交替的感应区域，其感应范围为25
°～155°，当体型相近的两个人体目标M和N在离传感模块不同的垂向距离，
并从同一起始线出发，匀速移动相同的距离时，PIR模块产生相应的波形，经分
析计算得出映射规律1；
映射规律1：宏观因素：人体到热释电节点的距离(HD)变小；微观因素：
单位距离/时间内波峰的数目(WN)变多，波峰回到零点的时间(WT)变短，波峰与
波谷幅值差(WR)变大，单位时间内的频谱能量(FE)变大，对人体身份识别能量
变强；
分析：距热释电节点越远，ω越小，且经过的明暗交替区间越少，每个波峰
过零点时间变长且热释电节点所检测的波峰越少，距热释电节点较近的人体目
标，ω较大，每个波峰过零点时间较短，经过的明暗交替区间较多，节点所检测

\t的波峰较多，获取的人体热红外信息较多，同时传感器感应的能量也较大；
(132)场景2：当体型差别比较大的两个人体目标M和N沿同一路径，匀
速移动相同的距离时，PIR模块产生相应波形，经分析计算得出映射规律2；
映射规律2：宏观因素：人体体积(HV)变小；微观因素：单位距离/时间内
波峰的数目(WN)变多，波峰回到零点的时间(WT)变小，波峰与波谷幅值差(WR)
变小，单位时间内的频谱能量(FE)变大，对人体身份识别能量变强；
分析：在相同条件下，特征瘦小型人体的ω要大于特征高大型人体，人体体
积相差越大，波峰数目相差越明显，每个波峰过零点时间相差越大，所获取的
人信息相差越大；
(133)场景3：同体型人体的两个人体目标M和N沿同一路径，以不同速
度移动相同的距离时，PIR模块产生相应波形，经分析计算得出映射规律3。
映射规律3：宏观因素：人体速度(HS)变快；微观因素：单位距离/时间内
波峰的数目(WN)变多,波峰回到零点的时间(WT)变短，波峰与波谷幅值差(WR)
变小，单位时间内的频谱能量(FE)变小，对人体身份识别能量变强；
分析：以节点为参照物，人体N的单步伐越快，其ω就越大，波形变化的
速率越快，波峰过零点时间越短，相等时间内所获得的波峰数就越多，波峰与
波谷的时间差就越小，获取的人体信息越多；
(134)场景4：同体型人体的两个人体目标M和N沿同一路径，匀速移动
相同的距离，PIR模块产生相应的波形，经分析计算得出映射规律4；
映射规律4：宏观因素：信号调制罩(M)孔变多；微观因素：单位距离/时间
内波峰的数目(WN)变多，波峰回到零点的时间(WT)较短，波峰与波谷幅值差
(WR)变小，单位时间内的频谱能量(FE)变大，对人体身份识别能量变强。
(2)设计实验并结合多种识别算法，定量计算人体目标到热释电的距离、
人体体积、人体运动速度、信号调制罩和菲涅尔透镜这五种宏观因素与提高热
释电技术对人体身份识别能力的关系，从而验证步骤(1)所提出的规律。
2.如权利要求1所述的适用于影响热释电人体身份识别的多因素建模方法，

\t其特征在于，所述步骤(13)还包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方敏，熊迹，姜娜，刘新华，赵宁，李博雅，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42