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2026-04-20
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当前报纸名称:武汉晚报

你的步态是独一无二的!

日期:03-08
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版面:第9版:天下搜秘       上一篇    下一篇

    不用我说,你也已经注意到,一些名人的步态非常与众不同。譬如俄罗斯总统普京走起路来总是左手大幅度摆动,而右手紧贴大腿,几乎不动。

    其实,不仅普京的步态独特,我们每个人的步态都很独特。人走路,提起一只脚,放在另一只脚前面,这需要全身几十块肌肉协调工作才能完成。而这些肌肉弯曲和拉伸的模式是非常微妙的,在研究步态的科学家眼里,就像你的指纹一样是独一无二的,因此可以用来识别身份。

    步态可用于识别身份

    很久以前,就有人开始关注人的步态了,并试图从一个人的步态推测出他的个性、社会地位和职业。最著名的要数19世纪的法国小说家巴尔扎克,他在大量观察的基础上还特地为步态写了一本书,在书中提出一些颇为中肯的观点。比如,他说,水手们为了能在摇摇晃晃的甲板上行走,往往把两腿分得很开,当他们到陆地上,也会习惯成自然,保留这一步态。

    后来,步态分析发展成一门科学,被刑侦人员用来从视频监控中识别嫌疑人。

    近年来,随着计算机成像技术的发展,步态研究有了长足的进步。步态学家利用精确成像来测量眼睛无法感知的细节,譬如一个人走路时脚踝旋转的程度,或膝盖弯曲时上肢和下肢之间的角度有多大,等等。随着这些研究的深入,步态学家越发相信,每个人的步态都有独特的模式,这也就意味着可用于识别身份。

    当然,目前步态识别的应用还处于早期。近年来,一个最大的突破是通过一个人的轮廓来识别某人。方法是在他走路时拍摄一系列快照(通常是侧面照),然后将它们合并成一张图像:让各张图像中的头和躯干保持重合,类似千手观音,就会得到一张有手臂和腿部活动轨迹的叠加图像。研究人员发现,每个人的手臂和腿部活动轨迹图像都是独一无二的。目前通过这种轮廓,识别的准确率高达90%以上。

    即使图像不太理想,这项技术也能工作。2017年,葡萄牙的步态学家称,他们从摄像头下走过的行人的影子就能识别身份。这意味着未来无人机可以进行隐蔽的步态分析——至少在晴天。

    步态识别的优缺点

    比起人脸识别,步态识别是一个更强大的工具,因为它可以在分辨率较低的照片上工作。人们在社交媒体上上传了大量的视频片段,其中人脸不容易辨认,但步态却可以。而且一个人可以通过戴上面具来逃避人脸识别系统,但你很难逃避步态识别系统。

    步态识别目前还远没有人脸识别那样被广泛使用。这主要是因为它需要拍摄一系列连续的图片,涵盖行走的七个阶段,包括每条腿的抬起、移动和落下;处理这些图像需要巨大的计算能力,而大多数步态分析系统没有足够的计算能力来实时工作。这就是为什么它目前对警察的用途有限的原因,因为在执法中使用步态识别的一个关键要求是,能够实时、快速地识别嫌疑人,不让他有机会跑掉;如果不能实时快速地工作,等嫌疑人跑了才识别出来,那就没多大意思了。

    不过,大多数人相信,步态识别系统的计算能力提高,只是一个时间问题。

    “步态分析学”正走进生活场景

    上面说的是人们不一定想被识别的情况。对于那些必须要识别的人来说,步态识别更具优势。以机场安检为例,快速、准确地识别是必须的。步态识别可以简化整个过程。

    如果人们必须要被识别,就没有必要费力地测量他们的轮廓。相反,他们可能需要佩戴传感器,以反馈有关其运动的精确信息。这不需要太复杂的东西。譬如,从随身的智能手机记录的运动信息就可以识别人,因为人走路时手机在他手中或口袋里随着他的步态一起抖动,手机就会有记录。步态学家已经建立了一个安检智能门的模型,当人们走近智能门时,就可以被识别,智能门就会根据情况自动打开或者关闭。

    原则上,这比让人暂停,以便扫描虹膜或指纹要方便得多。全球第二大信用卡国际组织“万事达”表示,它正在与运输公司合作,研究如何在乘客接近检票口时利用步态识别来验证他们的身份。印尼的官员则希望通过步态识别来加强核电站的安全。

    其他人正在采取一种更简单的方法,不是比较肌肉运动的模式,而是比较脚印来识别身份。当我们在沙地上看到一个脚印时,尽管看到的是一个图像,但要产生这个图像,脚掌要在某些位置施加一定的压力。如果用敏感的传感器测量,一个脚印上各个部位的受力情况也是因人而异的。这一技术已经被用来帮助设计运动鞋。未来,通过在地砖内安装压力传感器,科学家就可以进行身份识别,在安检的时候,“倾听”我们的脚步,就可以识别不同人的身份。

    此外,步态分析还可以用来跟踪监测人的健康状况。一些疾病,像轻度认知障碍和多发性硬化症,都会影响到一个人的步态。人们行走的视频已经被常规用于发现肌肉问题。未来,医生希望使用佩戴在人腰部的传感器,来分析他们的行走动作,诊断疾病,或跟踪身体的恶化,并评估药物的效果。

    两百多年前的巴尔扎克可能没想到,他开创的“步态分析学”会在今天被人们发扬光大。

    步态能反映个性吗?

    小说家写人物,少不了要刻画人物的性格。两百年前,巴尔扎克研究步态,他感兴趣的也是这一点。

    其实,不仅小说家,一般人也普遍认为,一个人的步态可以泄露他的性格特征。譬如,高视阔步通常被认为是傲慢的表现,而蹑手蹑脚则是内向、胆怯的标志。但是步态和性格真的有联系吗?

    对于这个问题,目前还存在争议。大多数心理学家认为性格和步态之间没有必然的联系,但一些研究也发现了一些联系。譬如,走起路来上半身和下半身之间有较大的相对运动(如左脚向前走,右肩也向前摆)的人,一般具有较强的攻击性。

    综合大科技公众号