【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及步态识别对抗，尤其是一种对抗生物识别的步态伪装方法。
技术介绍
1、人体步行是一种复杂的行为模式，具有显著的个体差异，其特征可用于身份识别。目前，步态识别作为一种新兴的生物特征识别技术，凭借其长距离非接触性和难以伪装等优势，在智能视频监控领域具有独特的应用前景。然而，在军事侦察等场景中，个体步态特征难以伪装，这可能导致侦察人员被识别，从而影响作战能力。另一方面，步态识别技术的广泛应用也可能引发个人隐私泄露的风险，因此，有效的对抗步态识别技术成为保护隐私的重要手段。
2、现有的步态识别对抗技术主要可分为两类：一类是通过在监控视频输入中加入伪造图像或人为噪声，干扰步态识别模型对目标的识别。然而，这种方法依赖于对敌方监控系统的入侵，需要截断视频数据流，对于安全级别较高的局域网监控系统，效果不佳。另一类技术是通过训练个体改变其步态模式(如走内外八字、跛行等)，以迷惑步态识别模型，但此方法易引起监控人员的注意，导致伪装效果丧失，而且由于个体步态的肌肉激活和协同模式相对固定，刻意改变步态仍然难以有效隐藏身份信息。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供一种对抗生物识别的步态伪装方法，本专利技术能够有效伪装步态特征，能够显著降低个体被监控系统识别和追踪的风险。
2、本专利技术的技术方案为：一种对抗生物识别的步态伪装方法，包括以下步骤：
3、s1)、将步态伪装装置佩戴在用户的关键部位；
4、s2)、通过步态伪装装置采集用户
5、s3)、将三轴加速度特征、三轴角速度特征及磁场信号数据进行融合形成超向量并进行时序编码，得到当前时间片段的样本超向量；
6、s4)、根据步态阶段标签对同标签下不同时间片段的运动样本超向量进行叠加，生成步态阶段参考超向量，计算样本超向量与该子空间中参考超向量的汉明距离，作为分类依据；
7、s5)、基于电刺激参数与步态特征之间的关系优化电刺激干预策略；并通过多视角视频摄像头采集下肢运动与时空参数，选择在不同视角下与自然步态参数差异最大的电刺激策略，并融入系统控制逻辑；
8、s6)、在步行过程中，通过对特定下肢肌肉的功能电刺激调控，影响关节运动角度，改变步态的时空和运动学参数，从而实现具有伪装效果的步态特征。
9、作为优选的，步骤s1)中，所述的步态伪装装置包括惯性传感器模块、电刺激电极模块、主控单元，所述的惯性传感器模块佩戴在用户的下肢关键部位；所述的电刺激电极模块贴附于用户的胫骨前肌和腓肠肌；所述的惯性传感器模块用于采集三轴加速度特征、三轴角速度特征及磁场信号数据；并将采集的数据通过spi协议实时发送至主控单元；主控单元通过嵌入的算法判断步态阶段，并控制电刺激电极模块生成对应参数的电刺激脉冲。
10、作为优选的，步骤s1)中，所述的主控单元采用arm架构的单片机；所述的电刺激电极模块利用矩形波发生电路和升压电路生成不同脉宽和频率的矩形波电脉冲，通过水凝胶电极输出至胫骨前肌和腓肠肌肌腹进行功能电刺激；
11、所述的惯性传感器模块包括三轴加速度传感器、三轴角速度传感器与三轴磁力计。
12、作为优选的，步骤s1)中，所述的步态伪装装置还包括电源模块，所述的电源模块包括3.7v可充电锂电池、升压电路、降压电路、以及多个连接接口；所述的升压电路用于将3.7v电压升至5v并为主控单元、电刺激电极模块供电；所述的降压电路将3.7v电压降压至3.3v为惯性传感器模块供电。
13、作为优选的，步骤s3)中，具体包括如下步骤：
14、s31)、为每个运动学信号的n个特征分配唯一的名称超向量di，并将当前时刻的实数值离散化并映射为不同等级的值超向量vi；
15、s32)、将名称超向量di与值超向量vi通过异或操作生成单特征超向量，所有单特征超向量叠加形成信号类型的合成超向量；
16、s33)、将单模态的超向量通过位平移操作ρ进行时序编码；
17、s33)、将不同信号类型的合成超向量通过串联操作concat进行融合，得到当前时间片段对应的样本超向量f；融合表达式为：
18、
19、式中；f为样本超向量；t表示时间片段数量；ρ表示位平移操作；concat表示串联操作；表示第i个加速度；表示第j个角速度特征；表示第k个磁场信号类型；n1、n2、n3分别表示加速度特征、角速度特征、磁场信号类型特征的数量；表示第t个时间片段第i个加速度特征的值超向量，表示第t个时间片段第j个角速度特征的值超向量，表示第t个时间片段第k个磁场信号特征的值超向量；表示异或操作。
20、作为优选的，步骤s4)中，具体包括如下步骤：
21、s41)、根据步态阶段标签对同标签下不同时间片段的运动样本超向量g进行每个元素的数值叠加，得到新的维度不变的超向量；
22、s42)、对于新的超向量的每个元素进行符号函数二值化，生成元素全为1或-1的步态阶段参考超向量m；
23、s43)、对样本超向量g与步态阶段参考向量m进行异或计算，得到样本超向量g与步态阶段参考向量m之间的汉明距离，作为分类依据，预测当前时刻的步态阶段，即：
24、
25、式中，dh(g,m)代表g和m之间的汉明距离，gi和mi分别是g和m在第i个位置的元素，符号代表异或计算。
26、作为优选的，步骤s5)中，通过多视角视频摄像头采集并选择与自然步态参数差异最大的功能电刺激策略融入控制逻辑，具体包括如下步骤：
27、s51)、用户佩戴步态伪装装置行走，对下肢肌肉施加不同位置、强度和持续时间的电刺激，并建立电刺激参数和各种步态特征的之间的投影关系；
28、s52)、通过多视角视频摄像头采集下肢运动学与时空参数，定量评估电刺激对自然步态模式的影响；
29、s53)、以自然步态为基准，提取下肢运动特征，构建不同类型步态对应的步态参数特征，通过电刺激参数与步态特征对应表调整电刺激策略，模拟不同年龄、性别或体型下的步态特征；
30、s54)、将不同电刺激策略下的运动模型与自然步态对比，选择与自然步态差异最大的策略，作为最优电刺激方案融入系统控制中。
31、作为优选的，步骤s6)中，在行走过程中调整步态运动参数以实现伪装，具体包括如下步骤：
32、s61)、通过电刺激电极模块向胫骨前肌和腓肠肌施加电刺激脉冲；
33、s62)、在正常行走过程中，在摆动期通过电刺激作用于腓肠肌，在支撑期作用于胫骨前肌，调整关节角度，改变步态参数，达到伪装效果。
34、本专利技术的有益效果为：
35、1、本专利技术通过可穿戴惯性传感器实时采集人体行走过程中下肢的运动信号，并对步态阶段，根据不同步态阶段对下肢肌肉施加电刺激，从而有效改变人体步态特征，达成步态伪装的目标；...
【技术保护点】
1.一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的步态伪装装置包括惯性传感器模块、电刺激电极模块、主控单元、电源模块，所述的主控单元分别与惯性传感器模块、电刺激电极模块、电源模块连接，所述的电源模块用于给惯性传感器模块、电刺激电极模块、主控单元供电。
3.根据权利要求2所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的惯性传感器模块佩戴在用户的下肢关键部位；所述的电刺激电极模块贴附于用户的胫骨前肌和腓肠肌；所述的惯性传感器模块用于采集三轴加速度特征、三轴角速度特征及磁场信号数据；并将采集的数据通过SPI协议实时发送至主控单元；所述的主控单元通过嵌入的算法判断步态阶段，并控制电刺激电极模块生成对应参数的电刺激脉冲。
4.根据权利要求3所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的主控单元采用ARM架构的单片机；所述的电刺激电极模块利用矩形波发生电路和升压电路生成不同脉宽和频率的矩形波电脉冲，通过水凝胶电
5.根据权利要求3所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：所述的惯性传感器模块包括三轴加速度传感器、三轴角速度传感器与三轴磁力计。
6.根据权利要求2所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S1)中，所述的电源模块包括3.7V可充电锂电池、升压电路、降压电路、以及多个连接接口；所述的升压电路用于将3.7V电压升至5V并为主控单元、电刺激电极模块供电；所述的降压电路将3.7V电压降压至3.3V为惯性传感器模块供电。
7.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S3)中，融合得到当前时间片段的样本超向量，具体包括如下步骤：
8.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S4)中，将样本超向量输入超维计算框架进行步态相位的实时分类，具体包括如下步骤：
9.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S5)中，通过多视角视频摄像头采集并选择与自然步态参数差异最大的功能电刺激策略融入控制逻辑，具体包括如下步骤：
10.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤S6)中，在行走过程中调整步态运动参数以实现伪装，具体包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤s1)中，所述的步态伪装装置包括惯性传感器模块、电刺激电极模块、主控单元、电源模块，所述的主控单元分别与惯性传感器模块、电刺激电极模块、电源模块连接，所述的电源模块用于给惯性传感器模块、电刺激电极模块、主控单元供电。
3.根据权利要求2所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤s1)中，所述的惯性传感器模块佩戴在用户的下肢关键部位；所述的电刺激电极模块贴附于用户的胫骨前肌和腓肠肌；所述的惯性传感器模块用于采集三轴加速度特征、三轴角速度特征及磁场信号数据；并将采集的数据通过spi协议实时发送至主控单元；所述的主控单元通过嵌入的算法判断步态阶段，并控制电刺激电极模块生成对应参数的电刺激脉冲。
4.根据权利要求3所述的一种对抗生物识别的步态伪装方法，其特征在于：步骤s1)中，所述的主控单元采用arm架构的单片机；所述的电刺激电极模块利用矩形波发生电路和升压电路生成不同脉宽和频率的矩形波电脉冲，通过水凝胶电极输出至胫骨前肌和腓肠肌肌腹进行功能电刺激。
5.根据权利要求3所述的一种对抗生...
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