DE60316170T2

DE60316170T2 - Verfahren zur extrahierung von gangmustermerkmalen und personenidentifizierungssystem

Info

Publication number: DE60316170T2
Application number: DE60316170T
Authority: DE
Inventors: Kiyoaki Takiguchi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2023-10-29
Also published as: JP2004147793A; EP1804194A1; CN100452080C; KR20050062783A; CN100587706C; EP1556824B1; CN1955978A; EP1556824A1; DE60326020D1; DE60316170D1; JP4385274B2; US7346464B2; EP1804194B1; KR101201378B1; CN1705956A; WO2004040501A1; US20060158173A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Extrahieren von Gangmustermerkmalen sowie ein Personenidentifizierungssystem. Sie wird vorteilhaft angewendet in einem Personenidentifizierungssystem zur Identifizierung von Personen auf der Basis einer elektrischen Feldverschiebung, die sich auf einem menschlichen Körper nach Maßgabe seiner/ihrer Gehbewegungen ausbildet.
DISKUSSION DES TECHNISCHEN HINTERGRUNDS
Es gibt neuerdings Personenidentifizierungssysteme zur Identifizierung von Personen, indem für einen menschlichen Körper eigentümliche Merkmale, wie die Iris eines Auges, ein Fingerabdruck oder ein Handabdruck extrahiert werden und auf der Basis der Extraktionsergebnisse ein vorgeschriebener Vergleichsprozeß durchgeführt wird.
Darüber hinaus richtete sich in den zurückliegenden Jahren das Interesse auf menschliche Gehbewegungen als ein für den menschlichen Körper eigentümliches biometrisches Merkmal. So gibt es z.B. ein Personenidentifizierungssystem zur Identifizierung von Personen auf der Basis von Extraktionsergebnissen, die durch das Extrahieren von biometrischen Merkmalen durch Frequenzanalyse einer durch Gehbewegungen erzeugten akustischen Schwingung (Schall) gewonnen werden.
Dieses Personenidentifizierungssystem benötigt ein an dem menschlichen Körper anzubringendes Mikrofon (akusto-elektrischen Wandler) zur Detektierung eines Gehzyklus, wobei als Index für einen Schritt eine Untermenge von elektrischen Signalen benutzt wird, die gewonnen werden, indem während seiner/ihrer Gehbewegungen akustische Schwingungsenergie durch das Mikrofon gesammelt wird. Die Untermenge von Signalen, die die akustische Schwingung in dem Augenblick repräsentieren, in dem ein Fuß aufgesetzt wird, und die durch einen Aufprall erzeugt wird, der verursacht wird, wenn ein Teil des Fußes auf dem Boden aufsetzt, wird gesammelt, und dann wird ein System benutzt, um auf der Basis der Detektierungsergebnisse Merkmale eines Gangmusters zu extrahieren, die für den Körper eigentümlich sind (siehe US-Patentpublikation US2002/0107649A1 (z.B. 6 und 7)).
Bei diesem Personenidentifizierungssystem variiert die akustische Schwingung in dem Aufsetzpunkt jedoch in Abhängigkeit von dem Körperteil, an dem das Mikrofon angebracht ist. Darüber hinaus kann der elektrische Teil, der die Schwingung beim Aufsetzen repräsentiert, wegen starker Einflüsse durch akustisches und elektrisches Rauschen um das Mikrofon herum nicht genau spezifiziert werden, so daß es schwierig ist, Merkmale der Gangart-Wellenform präzise zu extrahieren.
Der Artikel "Shoe integrated sensor system for wireless gait analysis and realtime feedback" von S. J. Morris et al., Proc. Of the 2nd Joint EMBS/BMES Conference, Seiten 2468–2469, 2002, IEEE press, beschreibt einen Schuh für die medizinische Ganganalyse, der eine Vielzahl von Sensoren zum Messen mehrerer unterschiedlicher Gangparameter vorsieht. Zu diesen Sensoren gehören Kreisel, Beschleunigungsmesser, Sonarsensoren, kraftsensitive Widerstände, piezoelektrische Sensoren und elektrische Feldsensoren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung entstand in Anbetracht der obigen Punkte und schlägt ein Verfahren zum Extrahieren von Gangmustermerkmalen und ein Personenidentifizierungssystem für das präzise Extrahieren von Merkmalen eines Gangmusters nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 vor.
Zur Lösung der oben beschriebenen und weiterer Probleme spezifiziert die vorliegende Erfindung eine Einschritt-Wellenform aus einer elektrischen Feldverschiebung, die sich auf einem menschlichen Körper nach Maßgabe seiner/ihrer zweibeinigen Gehbewegung ausbildet, wobei als Index ein Amplitudenspitzenwert innerhalb eines vorgeschriebenen Frequenzbandes benutzt wird, der einen Zustand repräsentiert, in dem die gesamte Sohlenfläche eines Fußes Kontakt mit dem Boden hat und eine Zehe des anderen Fußes den Boden gerade verlassen hat. Diese Einschritt-Wellenform repräsentiert einen Schritt der zweibeinigen Gehbewegung. Dann werden die Merkmale der Einschritt-Wellenform extrahiert.
Bei der vorliegenden Erfindung tritt der Amplitudenspitzenwert ohne Beeinflussung durch eine elektrische Ladungsinterferenz zwischen dem linken und dem rechten Bein auf. Dieser Amplitudenspitzenwert wird dann unabhängig von Gangmuster-Differenzen aufgrund von Differenzen zwischen dem rechten und linken Bein oder von Differenzen zwi schen Personen als Index benutzt, so daß ein Schritt nahezu akkurat spezifiziert werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm, in dem der Aufbau eines Personenidentifizierungssystems dargestellt ist, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird,
2 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem der Aufbau der Einheit zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung dargestellt ist,
3 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels für ein Spektrogramm,
4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Gangmusters,
5 zeigt ein schematisches Diagramm einer Ersatzschaltung der Einheit zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung,
6 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des Ausgangssignals als Funktion von Gehbewegungen,
7 zeigt ein Flußdiagramm einer Prozedur zur Registrierung einer Gangart-Wellenform gemäß der Erfindung,
8 zeigt ein schematisches Diagramm, an dem erläutert wird, wie eine Einschritt-Wellenform zu identifizieren und zu unterteilen ist,
9 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem integrierte Werte in Teilsegmenten dargestellt sind,
10 zeigt ein schematisches Diagramm, in dem Beispiele für die Verteilung von Registrierungswellenform-Merkmalparametergruppen dargestellt sind,
11 zeigt ein Flußdiagramm einer Prozedur für einen Prozeß zum Vergleichen von Gangart-Wellenformen,
12 zeigt ein schematisches Diagramm zur Erläuterung der Berechnung eines Mahalanobis-Abstands.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben
Aufbau eines Personen-Zertifizierungssystems
In 1 ist ein Personenidentifizierungssystem, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, insgesamt mit 1 bezeichnet. Das System umfaßt eine Einheit 2 zur Detektierung einer elektrischen Feldverschiebung, eine Analysiereinheit 3, die (über drahtgebundene oder drahtlose Mechanismen) mit der Einheit 3 zur Detektierung der elektri schen Feldverschiebung verbunden ist, ferner eine Eingangseinheit 4, einen Speicher 5 und eine Ausgabeeinheit 6, die mit der Analysiereinheit 3 verbunden sind. Das System ist so ausgebildet, daß das Gesamtsystem oder zumindest die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung direkt mit der Haut eines menschlichen Körpers, z.B. eines Arms und eines Knöchels, in Kontakt gebracht werden kann. Außerdem kann die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung auch als tragbare Vorrichtung konfiguriert sein, z.B. als Armbanduhr, Ring, Schmuckstück oder eine andere tragbare Anordnung, so daß die Detektoreinheit 2 die Außenhaut des Benutzers spürbar berührt.
Das Personenidentifizierungssystem 1 ist konfiguriert, um Personen durch das Detektieren von Änderungen zu identifizieren, z.B. der Änderung einer elektrostatischen Kapazität, die sich nach Maßgabe der menschlichen Gehbewegungen zwischen Fußsohlenflächen und einer Straßenfläche (oder einer anderen Fläche) ausbildet. Änderungen der auf einem menschlichen Körper erzeugten elektrischen Feldverschiebung werden z.B. durch Änderungen bei der Bewegung von elektrischen Ladungen zwischen den Sohlenflächen der Füße und einer Straßenoberfläche verursacht. Das System 1 erzeugt in der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung ein (im folgenden als Gangart-Wellenformsignal bezeichnetes) elektrisches Signal S1, das für die Änderung der elektrischen Feldverschiebung kennzeichnend ist. Das detektierte Gangart-Wellenformsignal S1 wird dann in der Analysiereinheit 3 analysiert.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeuten Gehbewegungen solche Bewegungen, bei denen eine Person auf einer fast ebenen Straßenfläche (oder einer anderen Fläche) geht, ohne daß die Geschwindigkeit sich spürbar ändert. Es ist zu beachten, daß die Frequenz der elektrischen Feldverschiebung, die sich auf einem menschlichen Körper nach Maßgabe seiner/ihrer Gehbewegungen ausbildet, so niedrig und die Wellenlänge so groß ist, daß ein extrem großer Bereich eines elektrostatischen Feldes dominiert.
Wie 2 zeigt, besitzt die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung einen (im folgenden als FET bezeichneten) Feldeffekttransistor 10, eine mit dem Gate des FET 10 verbundene Hauptelektrode 11, ein zwischen der Hauptelektrode 11 und der Außenhaut OS des das Detektierungsziel bildenden Körpers angeordnete Dielektrikum 12 und einen Verstärker 13, der mit einem Anschluß mit der Source des FET 10 und mit seinem anderen Anschluß mit dem Drain des FET 10 verbunden ist.
Die Außenhaut OS des Körpers ist über das Dielektrikum 12 mit dem Mittelpunkt MP zwischen dem Drain des FET 10 und dem anderen Anschluß des Verstärkers 13 verbunden. Der Verstärker 13 ist so ausgebildet, daß er mit einer internen elektrischen Strom quelle arbeitet oder mit einer von außen zugeführten Stromquelle. Es kann sogar eine Aktiv-/Passiv-Vorrichtung benutzt werden, wobei der FET von einer externen Quelle gespeist wird, wenn die Aktiv-/Passiv-Vorrichtung in die Nähe der externen Quelle, jedoch nicht notwendigerweise in Kontakt mit ihr, gebracht wird.
Wenn eine elektrische Feldverschiebung in einem extrem niedrigen Frequenzband, die sich auf dem Körper des Detektierungsziels nach Maßgabe seiner/ihrer Gehbewegungen ausbildet, auf die Außenhaut OS des Körpers übertragen wird, detektiert die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung über den FET 10 durch das zwischen dem Dielektrikum 12 und der Hauptelektrode 11 erzeugte Potential einen der elektrischen Feldverschiebung entsprechenden niedrigen Strom und sendet den detektierten niedrigen Strom über den Verstärker 13 als Gangart-Wellenformsignal S1 an die Analysiereinheit 3 (1).
In diesem Fall liegt die auf dem Körper erzeugte elektrische Feldverschiebung in der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung in einem extrem niedrigen Frequenzband. Deshalb kann die elektrische Feldverschiebung, die nach Maßgabe seiner/ihrer Gehbewegungen erzeugt wird, fast ohne den Einfluß von Geräusch, wie einem durch Streufelder und andere Quellen erzeugten Brummgeräusch, präzise detektiert werden.
Die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung kann die nach Maßgabe der Gehbewegungen des Detektierungsziels erzeugte elektrische Feldverschiebung außerdem sensitiv detektieren, indem das Dielektrikum 12 direkt mit seiner/ihrer Außenhaut OS verbunden wird, und indem das Dielektrikum 12 aus Materialien mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten, wie weichem Polyvinylchlorid, gebildet wird, so daß die nach Maßgabe der Gehbewegungen erzeugte elektrische Feldverschiebung sensitiv detektiert werden kann.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Einheit 2 zur Messung der elektrischen Feldverschiebung die elektrische Feldverschiebung detektieren, ohne daß Suchstrahlen, wie Mikrowellen, auf den Körper der das Detektierungsziel bildenden Person, gestrahlt werden. Zusätzlich zu dem oben erwähnten Aufbau ist die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung so ausgebildet, daß sie über eine Schutzelektrode 14, die den FET 10 und die Hauptelektrode 11 umschließt, an der Außenhaut OS eines Körpers zu erden ist, wobei sie über den Mittelpunkt MP auf der Außenhaut OS des Körpers geerdet ist. Für dieses Erden können verschiedene Mittel benutzt werden, einschließlich eines separaten leitfähigen Elements (wie eines Leiters oder eines Streifens), das die Sicherheitselektrode mit der OS verbindet, oder es kann ein Bodenabschnitt der Sicher heitselektrode 14 so ausgebildet wird, daß er eine Unterseite des Dielektrikums 12 teilweise umschlingt und so die OS kontaktiert. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die Sicherheitselektrode die OS nicht physikalisch zu kontaktieren braucht.
Mit dieser Konstruktion und mit der Sicherheitselektrode 14 kann die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung weitestgehend vermeiden, daß andere Frequenzelemente (Geräusche) detektiert werden als die nach Maßgabe der menschlichen Gehbewegungen erzeugte elektrische Feldverschiebung.
Wie in 3 dargestellt ist, zeigt das von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung in der oben beschriebenen Weise detektierte Gangart-Wellenformsignal S1, ganz wie ein Stimmabdruck, in dem unteren Frequenzband bei und unter 20 Hz im zeitlichen Verlauf ein starkes und ein schwaches Muster der elektrischen Feldstärke.
Im folgenden wird eine Korrespondenzbeziehung zwischen den Änderungen der elektrischen Feldstärke (elektrisches Potential) und einem (im folgenden als Gangmuster bezeichneten) Muster menschlicher Gehbewegungen diskutiert. Als Grundvoraussetzung werden zunächst ein menschliches Gangmuster und ein Mechanismus zur Erzeugung von elektrischer Feldstärke erläutert.
In einem menschlichen Gangmuster des rechten Beins, wie es in 4 dargestellt ist, wiederholen sich grob drei Arten von Prozessen aufeinanderfolgend, nämlich ein Abhebeprozeß, der beginnt, unmittelbar nachdem die rechte Ferse den Boden verlassen hat (was das Verlassen der Straßenoberfläche und ebenfalls den Zustand danach bedeutet) und der endet, wenn die rechte Zehe den Boden verläßt (4A), ein Abstoßprozeß, der beginnt, unmittelbar nachdem die rechte Zehe den Boden verlassen hat, und endet, bevor die rechte Ferse auf dem Boden aufsetzt (4B), und ein Landeprozeß, der unmittelbar nach dem Landen der rechten Ferse auf dem Boden beginnt und endet, wenn die ganze Sohlenfläche des rechten Fußes mit dem Boden in Kontakt kommt (im folgenden als abgeschlossenes Landen bezeichnet) (4C).
Auf der anderen Seite wiederholen sich in einem menschlichen Gangmuster des linken Beins grob drei Arten von Prozessen aufeinanderfolgend in der gleichen Weise wie beim rechten Bein, wobei jedoch die Startzeiten der einzelnen Prozesse sich von denen des rechten Beines unterscheiden. Ein Prozeß "Kontaktieren des Bodens" startet in der Mitte des Abhebeprozesses des rechten Beins (in 4A durch einen Pfeil dargestellt), und ein Abhebeprozeß startet in der Mitte des Landeprozesses des rechten Beins (in 4C durch einen Pfeil dargestellt).
Wie oben beschrieben wurde, werden bei menschlichen Gehbewegungen die einzelnen Prozesse des rechten und linken Beins abwechselnd wiederholt, um sein/ihr Vorwärtsgehen zu bewirken, wobei der Abhebeprozeß des linken Beins etwa einen halben Zyklus hinter dem Landeprozeß des rechten Beins liegt, und der Landeprozeß des linken Beins etwa einen halben Zyklus hinter dem Abhebeprozeß des rechten Beins liegt.
Als Nächstes wird der Mechanismus zur Erzeugung von elektrischer Feldstärke (von elektrischem Potential) erläutert.
Eine statische Kapazität läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken, in der C die elektrostatische Kapazität, ε die Dielektrizitätskonstante, S die Elektrodenfläche und d der Abstand zwischen den Elektroden bedeuten.
GLEICHUNG 1

C = ε·S/d (1)

Deshalb wird bei menschlichen Gehbewegungen die elektrostatische Kapazität C größer, wenn die Kontaktfläche der Fußsohlenflächen größer wird, die mit dem Boden in Kontakt stehen, hingegen wird die elektrostatische Kapazität C kleiner, wenn die Fußsohlenflächen den Boden verlassen, da sich eine Luftschicht mit kleinerer Dielektrizitätskonstante ausbildet, die dem Abstand d zwischen der Straßenfläche und den Fußsohlenflächen entspricht, die die getrennte Fläche S repräsentieren.
Mit anderen Worten, jede Änderung in einem getrennten Bereich (oder Kontaktbereich) von Fußsohlenflächen, die mit einer Straßenoberfläche in Kontakt stehen, jede Änderung des Abstands zwischen der Straßenoberfläche und den Fußsohlenflächen und der Austausch von elektrischen Ladungen zwischen der Straßenoberfläche und den Fußsohlenflächen (elektrische Ladungsinteraktion) sind eng mit der elektrischen Feldstärke der elektrischen Feldverschiebung verknüpft, die nach Maßgabe der menschlichen Gehbewegungen erzeugt wird.
Die elektrische Ladungsmenge läßt sich durch die folgende Gleichung ausdrücken, in der Q die elektrische Ladungsmenge und V die Spannung bedeuten.
GLEICHUNG 2

Q = C·V (2)

Bei menschlichen Gehbewegungen ändert sich die elektrische Ladungsmenge Q sehr wenig, so daß man davon ausgegangen werden kann, daß die elektrische Ladungsmenge Q konstant ist, was bedeutet, daß die Änderung der elektrostatischen Kapazität C und die Änderung der Spannung V einander umgekehrt poportional sind.
Wenn bei menschlichen Gehbewegungen die elektrostatische Kapazität C plötzlich kleiner wird, weil die Sohlenfläche eines Fußes während des Abhebeprozesses (4A) schnell verläßt, wird die dielektrischer Durchschlagsfeldstärke der Luft überschritten, so daß eine elektrische Entladung stattfindet, die durch ein plötzliches Anwachsen der Spannung V zwischen der Fußsohlenfläche und der Straßenoberfläche verursacht wird.
Wenn bei einer menschlichen Gehbewegung die Fußsohlenfläche die Straßenoberflächen verläßt, wächst die Spannung V, und gleichzeitig findet, wie oben beschrieben, zwischen den Fußsohlenflächen und der Straßenoberfläche eine elektrische Entladung statt, die dem plötzlichen Abfall der elektrostatischen Kapazität C entspricht.
In dem Mechanismus der Erzeugung von elektrischer Feldstärke, die sich nach Maßgabe den menschlichen Gehbewegungen ändert, ist deshalb die von der Potentialdifferenz zwischen den Fußsohlenflächen eines Körpers und der Straßenoberfläche verursachte Spannung nicht der einzige Faktor, vielmehr ist auch die elektrostatische Kapazität C ein eng verknüpfter Faktor.
Unter Berücksichtigung der obigen Voraussetzung wird nun die Korrespondenzbeziehung zwischen einem menschlichen Gangmuster und den Änderungen der nach Maßgabe der menschlichen Gehbewegungen erzeugten elektrischen Feldstärke auf der Basis eines Modells beschrieben, in dem zwischen Fußsohlenflächen eines Körpers und einer Straßenoberfläche eine elektrostatische Kapazität C ausgebildet wird.
Als ein solches Modell wird eine Ersatzschaltung benutzt, wobei angenommen wird, daß zwischen der Straßenoberfläche und jedem der vier Teile der Fußsohlenflächen eine variable Kapazität ausgebildet wird. Diese vier Teile werden gebildet, indem die Sohlenfläche des linken Fußes in zwei Teile geteilt wird, nämlich einen Teil, der den in der Mitte der Längsrichtung des linken Fußes beginnenden und an der linken Ferse endenden Bereich abdeckt, und einen anderen, der den in der Mitte der Längsrichtung des linken Fußes beginnenden und an der linken Zehe endenden Bereich abdeckt, und indem die Sohlenfläche des rechten Fußes in der gleichen Weise wie beim linken Fuß in zwei Teile geteilt wird, nämlich einen Teil, der die rechte Ferse abdeckt, und den anderen Teil, der die rechte Zehe abdeckt.
Wie 5 zeigt, hat eine Ersatzschaltung 20 fast den gleichen Schaltungsaufbau wie die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung (2). Es wird jedoch angenommen, daß an dem Gate des FET 10 in der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung als Ersatz für die Hauptelektrode 11 und das Dielektrikum 12 vier variable Kapazitäten mit dem Gate des FET 10 verbunden sind, nämlich eine zwischen der linken Ferse und der Straßenoberfläche gebildete Kapazität CL1, eine zwischen der linken Zehe und der Straßenoberfläche gebildete Kapazität CL2, eine zwischen der rechten Ferse und der Straßenoberfläche gebildete Kapazität CR1 und eine zwischen der rechten Zehe und der Straßenoberfläche gebildete Kapazität CR2.
Es ist zu beachten, daß der Teil innerhalb der gestrichelten Linie, dessen Aufbau dem der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung entspricht, vereinfacht dargestellt ist.
Mit Hilfe der Ersatzschaltung 20 wird die Korrespondenzbeziehung zwischen einem menschlichen Gangmuster, der Änderung in der Größe der elektrischen Ladungen eines Körpers Q, der Änderung der zwischen Fußsohlenflächen und einer Straßenoberfläche gebildeten elektrostatischen Kapazität C und der Änderung der Spannung V zwischen den Fußsohlenflächen und der Straßenoberfläche (d.h. die Änderung der elektrischen Feldstärke eines Gangart-Detektorsignals S1) in 6 als Zeitdiagramm dargestellt. Die Beschreibung des Zeitdiagramms ist in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
Es ist ferner zu beachten, daß der Leckwiderstand der Straßenoberfläche zur Vereinfachung vernachlässigt wird, daß die elektrische Ladungsmenge des Körpers Q als konstant betrachtet wird, da ihre Änderungen sehr klein sind, und es wird angenommen, daß die Ferse und die Zehe klar getrennt den Boden verlassen, wenn die Fußsohlenflächen den Boden verlassen.

Darüber hinaus ist zu beachten, daß ein menschliches Gangmuster die Bewegungen umfaßt, die in dem Zustand beginnen, in welchem das rechte Bein sich hinter dem Massenzentrum der Person befindet und die rechte Ferse sich in dem Zustand unmittelbar vor dem Verlassen des Bodens befindet (der in 4A ganz links dargestellte Zustand), über den Abstoßprozeß (4B) des rechten Beins verlaufen und in dem Zustand enden, in dem die linke Zehe den Boden gerade verlassen hat (der in 4C ganz rechts dargestellte Zustand). Tabelle 1

Gehbewegungen	Änderungen der elektrostatischen Kapazität	Elektrisches Potential/elektrische Ladungen
[1] rechte Ferse verläßt den Boden	Durch die Trennung treten elektrische Ladungen (elektrische Entladung) zwischen der Sohlenfläche des rechten Fußes und der Straßenoberfläche in dem Augenblick auf, in dem die rechte Ferse den Boden verläßt.	Elektrische Ladungen sind gleich Q.
Die rechte Ferse verläßt allmählich die Straßenoberflache.	Der Abstand zwischen der rechten Ferse und der Straßenoberfläche wird größer, und die Kapazität CR1 kann als Null betrachtet werden, wenn der Abstand groß genug wird. Deshalb ändert sich die Kapazität des Körpers von C_R1 + C_R2 in C_R2.
[2] Die linke Ferse landet auf dem Boden.	Die Kapazität des Körpers wird C_L1 + C_R2, wenn die rechte Ferse die Fläche größer macht, die mit dem Boden in Kontakt steht.	Elektrisches Differential ändert sich in Q/(C_L1 + C_R2).
[3] Die ganze Sohlenfläche des linken Fußes steht mit dem Boden in Kontakt.	Die Kapazität des Körpers wird C_L1 + C_L2 + C_R2, wenn die Sohlenfläche des linken Fußes die Fläche größer macht, die mit dem Boden in Kontakt steht.	Das elektrische Potential ändert sich in Q/(C_L1 + C_L2 + C_R2).
[4] Die rechte Zehe verläßt den Boden.	Durch die Trennung treten elektrische Ladungen (elektrische Entladung) zwischen der Sohlenfläche des rechten Fußes und der Straßenoberfläche in dem Augenblick auf, wenn die rechte Zehe den Boden verläßt.	Das elektrische Potential ist Q/(C_L1 + C_L2 + C_R2).
Die rechte Zehe verläßt allmählich die Straßenoberfläche.	Der Abstand zwischen der rechten Ferse und der Straßenoberfläche wird größer, und die Kapazität C_R2 kann als 0 betrachtet werden, wenn der Abstand groß genug wird. Deshalb ändert sich die Kapazität des Körpers auf C_L1 + C_L2.	Das elektrische Potential ändert sich auf Q/(C_L1 + C_L2).
[5] Das rechte Bein stößt nach vorwärts, und die linke Ferse verläßt den Boden, bevor die rechte Ferse auf dem Boden landet.	Durch die Trennung treten elektrische Ladungen (elektrische Entladung) zwischen der Sohlenfläche des linken Fußes und der Straßenoberfläche in dem Augenblick auf, in dem die linke Ferse den Boden verläßt.
Die linke Ferse verläßt allmählich die Straßenoberfläche.	Der Abstand zwischen der linken Ferse und der Straßenoberfläche wird größer, und die Kapazität C_L1 kann als 0 betrachtet werden, wenn der Abstand groß genug wird. Deshalb ändert sich die Kapazität des Körpers von C_L1 + C_L2 in C_L2.	Das elektrische Potential ändert sich von Q/C_L2 in Q/(C_L1 + C_L2).
[6] Die linke Ferse landet auf dem Boden.	Die Kapazität des Körpers wird C_L2 + C_R1.	Das elektrische Potential ändert sich auf Q/(C_L2 + C_R1).
[7] Die ganze Sohlenfläche des rechten Fußes ist mit dem Boden in Kontakt.	Die Kapazität des Körpers wird C_L2 + C_R1 + C_R2.	Das elektrische Potential ist Q/(C_L2 + C_R1 + C_R2).
[8] die linke Spalte verläßt den Boden.	Durch die Trennung treten elektrische Ladungen (elektrische Entladung) zwischen der Sohlenfläche des linken Fußes und der Straßenoberfläche in dem Augenblick auf, in dem der linke Zeh den Boden verläßt.
Die linke Zehe verläßt allmählich die Straßenoberfläche.	Der Abstand zwischen der linken Zehe und der Straßenoberfläche wird größer, und die Kapazität C_L2 kann als 0 betrachtet werden, wenn der Abstand groß genug wird. Deshalb ändert sich die Kapazität des Körpers von C_L1 + C_R1 + C_R2 in C_R1 + C_R2.	Das elektrische Potential ändert sich von Q/(C_L2 + C_R1 + C_R2) in Q/(C_R1 + C_R2).

Wie die Tabelle 1 zeigt, ist die in 6 dargestellte Gangart-Wellenform das Ergebnis der Änderungen der elektrostatischen Kapazität und des elektrischen Potentials, die entsprechend den einzelnen Zuständen des Gangmusters variieren, die sich abwechselnd mit einem Abstand von etwa einem halben Zyklus ändern (die Posten [1] bis [8] der Gehbewegungen in Tabelle 1), und entspricht den in 3 dargestellten starken und schwachen Muster der elektrischen Feldstärke.
Deshalb erscheint die Gangart-Wellenform mit einem eindeutigen Muster, während die elektrostatische Kapazität und das elektrische Potential sich nach Maßgabe der biometrische Unterschiede, wie der Unterschiede zwischen dem rechten und dem linken Bein oder zwischen Personen und den Unterschieden von Gangmustern, wie dem Gehpfad, ändern.
In der in 6 dargestellten Gangart-Wellenform erkennt man übrigens ausgeprägte Amplitudenspitzenwerte (➀ bis ➃ in der gemessenen Wellenform in 6) in Zeitpunkten, in denen durch die Trennung elektrische Ladungen auftreten (elektrische Entladung), die im Einzelnen den folgenden Zuständen entsprechen: unmittelbar nachdem die rechte Ferse den Boden verläßt ([1] in 6, Bewegung des rechten Beins); unmittelbar nachdem die rechte Zehe den Boden verlassen hat ([4] in 6, Bewegung des rechten Beins); unmittelbar nachdem die linke Ferse den Boden verläßt ([5] in 6, Bewegung des linken Beins); und unmittelbar nachdem die linke Zehe den Boden verläßt ([7] in 6, Bewegung des linken Beins).
Solche Amplitudenspitzenwerte lassen sich in zwei Gruppen klassifizieren: Der erste ist derjenige Spitzenwert, den man sieht, unmittelbar nachdem eine Ferse den Boden verlassen hat; und der zweite ist der Spitzenwert, den man sieht, unmittelbar nachdem eine Zehe den Boden verlassen hat. Was den ersten Spitzenwert betrifft, so gilt folgendes: Wenn er auftritt, unmittelbar nachdem die rechte (oder linke) Ferse den Boden vollständig verlassen hat (in 4 innerhalb der gestrichelten Linie dargestellt), befindet sich der linke (oder rechte) Fuß in der Luft und hat keinen Kontakt mit dem Boden.
Der Amplitudenspitzenwert, der dem Zustand entspricht, unmittelbar nachdem die rechte oder linke Ferse den Boden verlassen hat (➀ und ➂ in 6) entsteht offensichtlich durch elektrische Ladungstrennung (elektrisches Entladen), wird jedoch durch die elektrische Ladungsinterferenz zwischen dem rechten und linken Bein begrenzt, wobei auch eine Amplitudendifferenz, wie oben beschrieben, erkennbar ist, wenn der Zustand der elektrischen Ladungsinterferenz zwischen dem rechten und dem linken Bein sich entsprechend den Unterschieden der Gangmuster zwischen dem rechten und linken Bein ändert.
Was den zweiten Spitzenwert betrifft, so gilt hingegen folgendes: Wenn er auftritt, unmittelbar nachdem die rechte (oder linke) Zehe den Boden vollständig verlassen hat (in 4 innerhalb der gestrichelten Linie dargestellt), befindet sich das linke (oder rechte) Bein aufgrund der Kennlinie eines Gangmusters unabhängig von Gangmusternunterschieden in einem Zustand, in dem er vollständig aufgesetzt hat.
Deshalb erscheint der Amplitudenspitzenwert, der dem Zustand entspricht, in dem die rechte oder linke Zehe gerade den Boden verlassen hat (➀ und ➃ in 6) bei einer Bandbreite von etwa 8 Hz ± 2 Hz fast unverändert als maximaler Amplitudenspitzenwert in der Gangart-Wellenform, weil es keine elektrische Ladungsinterferenz zwischen dem rechten und dem linken Bein gibt. Als Gangart-Wellenformen, die für mehrere Testgeher gemessen wurden, tritt in diesem Fall der Amplitudenspitzenwert in einer Bandbreite von 8 Hz ± 2 Hz (im folgenden als 8-Hz-Spitzenwert bezeichnet) in der gleichen Amplitudenspitzenwert-Frequenz-Kennlinie auf.
Wie oben beschrieben wurde, tritt die Gangart-Wellenform des Gangart-Detektorsignals S1 (1) mit einem eindeutigen Muster auf, während die elektrostatische Kapazität und das elektrische Potential sich mit den Unterschieden in den Gangmuster ändern. Unabhängig von den Gangmusterunterschieden erscheint jedoch ein ausgeprägter 8-Hz-Spitzenwert in einem fast konstanten Intervall, das der Wiederholung entspricht, mit der die rechte oder linke Zehe den Boden verlassen.
Durch die Ausführung eines Gangart-Wellenform-Registrierprozesses bei der vorgeschriebenen Registrierungs-Startoperation durch die Eingabeeinheit 4 (z.B. den externen Interface-Port oder eine periphere Vorrichtung) extrahiert die Analysiereinheit 3 (1) während der Operation Merkmale einer Registrierungs-Wellenform unter Verwendung des oben erwähnten 8-Hz-Spitzenwerts als Index unter den (im folgenden als Registrierungs-Gangart-Wellenform bezeichneten) Gangart-Wellenformsignalen S1, die von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung geliefert werden und z.B. den Gehbewegungen einer (im folgenden als Registrierungsperson bezeichneten) Person entsprechen, die das Personenidentifizierungssystem trägt, und speichert dann die Extraktionsergebnisse in dem Speicher 5 als Merkmalsdaten D1 von Registrierungswellenformen.
Durch die Ausführung eines Gangart-Wellenform-Vergleichsprozesses bei der vorgeschriebenen Vergleichs-Startoperation über die Eingabeeinheit 4 extrahiert die Analysiereinheit 4 in diesem Stadium zunächst Merkmale einer Vergleichs-Zielwellenform unter Verwendung des oben erwähnten 8-Hz-Spitzenwerts als Index unter den (im folgenden als Vergleichs-Gangart-Wellenformsignal bezeichneten) Gangart-Wellenformsignalen S2, die von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung geliefert werden, und z.B. den Gehbewegungen der (im folgenden als Vergleichs-Zielperson bezeichneten) Person entsprechen, der das Personenidentifizierungssystem 1 trägt.
Als Nächstes prüft die Analysiereinheit 3, ob die Person eine Registrierungsperson ist oder nicht, indem sie die Merkmale der Vergleichs-Zielwellenform und die Merkmale der Registrierungswellenformen der Merkmalsdaten D1 der Registrierungsperson vergleicht, die in dem Speicher 5 gespeichert sind, und erzeugt und sendet dann Identifizierungs-Ergebnisdaten D2, die die Identifizierungsergebnisse repräsentieren.
Die Ausgabeeinheit 6 ist so konfiguriert, daß sie ein dem Akzeptanzstatus der Ausgabe-Zielschaltung (System) entsprechendes Ausgangssignal erzeugt. Sie erzeugt z.B. durch fotoelektrische Übertragung ein Infrarotsignal S3, indem sie die Identifizierungs-Ergebnisdaten D2 aus der Analysiereinheit 3 transformiert, und gibt das Signal nach außen.
In dem Speicher 5 ist der Mittelwert des Intervalls zwischen Spitzenwert-Informationen, das das durchschnittliche Intervall zwischen einem 8-Hz-Spitzenwert und dem nächsten 8-Hz-Spitzenwert repräsentiert (im folgenden als Intervall zwischen Spitzenwerten bezeichnet) als eine Information gespeichert, die von der Analysiereinheit 3 in dem Gangart-Wellenform-Registrierprozeß oder in dem Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß benutzt wird.
In der Praxis ist die Analysiereinheit 3 so konfiguriert, daß sie den Gangart-Wellenform-Registrierprozeß und den Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß nach einem Analysierprogramm ausführt, der zuvor in dem Speicher 5 mit Hilfe einer Steuereinheit gespeichert wurde, die aus Einheiten, wie einer CPU, einem ROM und einem RAM besteht, die in den Zeichnungsfiguren zwar nicht dargestellt, jedoch in der Analysiereinheit enthalten sind. Die Analysiereinheit 3 kann in einem Personalcomputer, einem Handheld-Computer, einem PDA oder einem anderen prozessorbasierten Gerät angeordnet sein, das einen Speicher oder einen (lokalen oder entfernten) Zugang zu einem Speicher aufweist. Eine Verbindung zwischen der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung und der Analysiereinheit 3 kann durch drahtgebundene oder drahtlose Übertragung erfolgen. Die drahtgebundene Verbindung kann einen physikalischen Verbinder (z.B. USB2 oder einen anderen peripheren Verbinder) umfassen, der es der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung ermöglicht, die gesammelten Signale an die Analysiereinheit 3 weiterzugeben (z.B. zu speichern oder weiterzuleiten). Alternativ kann die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung einen drahtlosen Sender, wie IEEE 802.11a, 802.11b, 802.11g oder z.B. einen Bluetooth-Sender enthalten. Die Analysiereinheit 3 besitzt einen kompatiblen Empfänger zum Empfangen des Signals S1, das (über eine direkte Verbindung oder eine drahtlose Verbindung) von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung gesendet wird.
Unter Bezugnahme auf das nachfolgende Flußdiagramm wird zunächst der Gangart-Wellenform-Registrierungsprozeß detailliert erläutert.
Gangart-Wellenform-Registrierungsprozeß
Wie in 7 dargestellt, startet die Analysiereinheit 3 mit einem Routine-Startschritt RT1, geht dann weiter zu einem Schritt SP1, um Registrierungs-Gangart-Wellenformen zu erzeugen, indem sie das von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung gelieferte Registrierungs-Gangart-Wellenformsignal S1 (2) pro vorgeschriebener Zeiteinheit einer A/D-Wandlung unterzieht, und geht dann weiter zu dem Schritt SP2.
In dem Schritt SP2 entfernt die Analysiereinheit 3 (z.B. über ein digitales Tiefpaßfilter) die über 40 Hz liegenden Frequenzelemente aus den Registrierungs-Gangart-Wellenform daten, erzeugt dann z.B. durch einen Quadratur-Umwandlungsprozeß, wie schnelle Fourier-Transformation (FFT), Registrierungs-Gangart-Wellenformdaten im Frequenzband von etwa 8 Hz, wie in 8 dargestellt (die im folgenden als Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band bezeichnet werden), und geht dann weiter zu dem Schritt SP3.
In dem Schritt SP3 entfernt die Analysiereinheit 3 aus der in dem Schritt SP2 erzeugten Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band diejenigen Wellenformen, die andere Bewegungen als normale Gehbewegungen repräsentieren, z.B. Gehbewegungen beim Start oder beim Ende oder Stoppbewegungen und geht dann weiter zu dem Schritt SP4.
In der Praxis ist die Analysiereinheit 3 konfiguriert, um einen 8-Hz-Spitzenwert zu detektieren, der in der Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band auftritt, und die Wellenformen, die jenseits des vorgeschriebenen zulässigen Bereichs des 8-Hz-Intervalls zwischen Spitzenwerten liegen, aus dem detektierten 8-Hz-Intervall zwischen Spitzenwerten zu entfernen, indem die zuvor in dem Speicher 5 (1) gespeicherte Information über das durchschnittliche Intervall zwischen Spitzenwerten verglichen wird.
Die Analysiereinheit 3 ist hier konfiguriert, um die Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band, die die normalen Gehbewegungen repräsentiert, adäquat zu konservieren, indem die Wellenformen entfernt werden, die andere Bewegungen als die normalen Gehbewegungen repräsentieren, wobei als Index der 8-Hz-Spitzenwert benutzt wird, der unabhängig von den Unterschieden der Gangmuster in einem fast konstanten Intervall auftritt.
In dem Schritt SP4 ist die Analysiereinheit 3 konfiguriert, um die Länge zwischen dem Zentrum eines Standart-8-Hz-Spitzenwerts und der Mitte von 8-Hz-Spitzenwerten vor und hinter dem Standard-8-Hz-Spitzenwert als eine Einheit zu spezifizieren, die den (im folgenden als Einschritt-Einheit bezeichneten) konkreten einen Schritt SU repräsentiert. Die Analysiereinheit 3 erzeugt auch mehrere Stufen einer Einschritt-Registrierungs-Wellenform, indem sie die in dem Schritt SP3 gewonnene Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band durch die Einschritt-Abschnittseinheit SU teilt, und geht dann weiter zu dem Schritt SP5.
Die Analysiereinheit 3 ist hier konfiguriert, um eine Einschritt-Registrierungs-Wellenform adäquat zu erzeugen, die einen konkreten Schritt der Gehbewegungen repräsentiert, indem die Registrierungs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band durch die Einschritt-Einheit SU geteilt wird, die unter Verwendung eines 8-Hz-Spitzenwerts als Index spezifiziert ist.
In dem Schritt SP5 prüft die Analysiereinheit 3, ob die in dem Schritt SP4 aufgenommene Zahl von Stufen der Einschritt-Registrierungs-Wellenform die vorgeschriebene Zahl (im folgenden als vorgeschriebene Stufenzahl bezeichnet) erreicht hat oder nicht.
Ein negatives Ergebnis bedeutet, daß die in dem Schritt SP4 aufgenommene Stufenzahl der Einschritt-Registrierungs-Wellenform kleiner ist als die vorgeschriebene Stufenzahl. Die Analysiereinheit 3 kehrt dann zu dem Schritt SP1 zurück und wiederholt den oben beschriebenen Prozeß.
Ein positives Ergebnis in dem Schritt SP5 bedeutet hingegen, daß die in dem Schritt SP4 aufgenommene Stufenzahl der Einschritt-Registrierungs-Wellenform die vorgeschriebene Stufenzahl erreicht hat, und die Analysiereinheit 3 geht weiter zu dem Schritt SP6.
In dem Schritt SP6 unterteilt die Analysiereinheit 3 jede in dem Schritt SP4 aufgenommene vorgeschriebene Stufenzahl der Einschritt-Registrierungs-Wellenform in Teilsegmente mit fast gleichen Intervallen, z.B. in 21 Teilsegmente CSU1 bis CSU21.
Die Analysiereinheit 3 extrahiert dann integrierte Werte, die durch Integrieren von Amplitudenwerten (von Werten der elektrischen Feldstärke) über die Teilsegmente CSU1 bis CSU21 gewonnen werden, als Merkmale der Einschritt-Registrierungs-Wellenform und geht weiter zu dem Schritt SP7.
9 zeigt eine Grafik, in der die integrierten Werte dargestellt sind, die gewonnen werden, wenn beispielsweise jede von fünf Stufen einer Einschritt-Registrierungs-Wellenform in 21 Teilsegmente CSU1 bis CSU21 unterteilt wird. Es ist zu beachten, daß die integrierten Werte normiert sind.
Eine Linie in 9 repräsentiert eine Stufe einer Einschritt-Registrierungs-Wellenform, die mehrere integrierte Werte, die als Ergebnis des Integrierens der Einschritt-Registrierungs-Wellenform über alle 21 Teilsegmente CSU1 bis CSU21 gewonnen werden, miteinander verbindet. Sie repräsentiert deshalb eine detaillierte Näherungsform der ursprünglichen Einschritt-Registrierungs-Wellenform.
Jede Gruppe der integrierten Werte jedes der Teilsegmente CSU1 bis CSU21, die eine Linie bilden, repräsentiert deshalb die Merkmale der für die einzelnen Registrierungspersonen eigentümlichen Einschritt-Registrierungs-Wellenform. Darüber hinaus bilden die fünf Gruppen von integrierten Werten über jedes der Teilsegmente, die jeweils Teilsegmente CSU1 bis CSU21 umfassen, die Merkmalgruppen für jeden Teil der Einschritt- Registrierungs-Wellenform, die deshalb einen Bereich repräsentieren, der die Registrierungsperson für jeden Teil zertifiziert.
In dem Schritt SP7 identifiziert die Analysiereinheit 3 jede der 10 Gruppen von integrierten Werten über die Teilsegmente, die jeweils Teilsegmente CSU1 bis CSU21 umfassen, als eine Gruppe von Registrierungs-Wellenform-Merkmalsparametergruppen GR1 bis GR21. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP8.
In dem Schritt SP8 erzeugt die Analysiereinheit 3, wie z.B. in 10 dargestellt, Daten über die Registrierungs-Wellenform-Merkmalverteilung, die den Verteilungszustand der Registrierungs-Wellenform-Merkmalparameter-Gruppen GR1 und GR2 im 21-dimensionalen Raum repräsentieren, und erzeugt in der gleichen Weise Registrierungs-Wellenform-Merkmal-Verteilungsdaten der Registrierungs-Wellenform-Merkmalparameter-Gruppen GR1 bis GR21. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP9.
Es ist zu beachten, daß 10 einen Verteilungszustand im zweidimensionalen Raum zeigt, um die Darstellung zu vereinfachen. Außerdem zeigt die Analysiereinheit 3 einen Verteilungszustand in einem 21-dimensionalen Raum, ist in der Praxis jedoch so konfiguriert, daß sie einen Verteilungszustand in einem x-dimensionalen Raum zeigt, wobei x die Zahl ist, die angibt, wie oft eine Einschritt-Registrierungs-Wellenform in dem Schritt SP6 unterteilt wird.
In dem Schritt SP9 erzeugt die Analysiereinheit 3 Registrierungs-Wellenform-Merkmaldaten D2, indem sie die einzelnen Registrierungs-Wellenform-Merkmalverteilungsdaten, die den einzelnen in dem Schritt SP8 erzeugten Registrierungs-Wellenform-Merkmalparameter-Gruppen GR1 bis GR21 entsprechen, in ein vorgeschriebenes Datenspeicherformat umwandelt, und speichert die Daten in dem Speicher 5 (1). Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP10, um den Gangart-Wellenform-Registrierungsprozeß zu beenden.
Wie oben beschrieben wurde, ist die Analysiereinheit 3 konfiguriert, um in einer vorgeschriebenen Registrierungs-Startoperation eine Einschritt-Registrierungs-Wellenform zu gewinnen, wobei eine 8-Hz-Spitze als Index benutzt wird, und sie integriert Amplitudenwerte über mehrere Teilsegmente der Einschritt-Registrierungs-Wellenform, so daß integrierte Werte akkurat extrahiert werden können, die für die Registrierungsperson eigentümliche Merkmale der Einschritt-Registrierungs-Wellenform repräsentieren.
Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß
Als Nächstes wird anhand des folgenden Flußdiagramms ein Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß in der Analysiereinheit 3 detailliert beschrieben.
Wie 11 zeigt, startet die Analysiereinheit 3 mit einem Routine-Startschritt RT2, geht dann weiter zu einem Schritt SP21, um die einzelnen Prozesse der Schritte SP1, SP2 und SP3 der oben beschriebenen Routine RT1 (1) an einem Vergleichs-Gangart-Wellensignal S2 pro vorgeschriebener Zeiteinheit durchzuführen, das von der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung geliefert wird, so daß eine Vergleichs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band erzeugt werden kann, die eine Wellenform repräsentiert, aus der Wellenformen, die andere Bewegungen als normale Gehbewegungen repräsentieren, entfernt sind. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP22.
In dem Schritt SP22 erzeugt die Analysiereinheit 3 in der gleichen Weise wie in dem Schritt SP4 eine Stufe einer Einschritt-Vergleichs-Wellenform, indem sie die in dem Schritt SP21 gewonnene Vergleichs-Gangart-Wellenform im 8-Hz-Band durch die Einschritt-Abschnittseinheit SU (8) teilt. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP23.
In dem Schritt SP23 unterteilt die Analysiereinheit 3 die in dem Schritt SP22 gewonnene Einschritt-Vergleichs-Wellenform in die gleiche Anzahl von Teilsegmenten wie in dem Schritt SP4, z.B. in 21 Teilsegmente CSU1 bis CSU21 (8).
Die Analysiereinheit 3 extrahiert dann integrierte Werte, die durch Integrieren der elektrischen Feldstärke (elektrisches Potential) über die Teilsegmente CSU1 bis CSU21 gewonnen werden, als Merkmale der Einschritt-Vergleichs-Wellenform. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP24.
In dem Schritt SP24 berechnet die Analysiereinheit 3, wie in 11 dargestellt, den Mahalanobis-Abstand zwischen dem integrierten Wert CP des in dem Schritt SP24 extrahierten Teilsegments CSU1 und der Schwerpunktposition, z.B. der Verteilung DS1 bis DS3 der drei Registrierungs-Wellenform-Merkmalparameter-Gruppen GR1s, die dem Teilsegment CSU1 von drei Registrierungspersonen entsprechen. Die Größe r in r2 = (x – mx)·C–1x (x – mx) (3)wird als Mahalanobis-Abstand von dem Merkmal Vektor x zu dem mittleren Vektor m_x bezeichnet, worin C_x die Kovarianzmatrix für x ist.
Die Analysiereinheit 3 berechnet in der gleichen Weise den Mahalanobis-Abstand für die integrierten Werte der Teilsegmente CSU2 bis CSU21 und geht dann weiter zu dem Schritt SP25. In dem Schritt SP25 berechnet die Analysiereinheit 3 für jede der drei Registrierungspersonen Summen der Mahalanobis-Abstände, die in dem Schritt SP24 über die drei Registrierungspersonen und für jedes der Teilsegmente CSU1 bis CSU21 berechnet wurden, und berechnet auf der Basis des für jede der Registrierungspersonen summierten Mahalanobis-Abstands ein individuelles Identifizierungsverhältnis, das das Verhältnis der Möglichkeit repräsentiert, daß für jeden die Vergleichs-Zielperson als eine der Registrierungspersonen selbst identifiziert werden kann. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP26.
In der Praxis ist die Analysiereinheit 3 konfiguriert, um ein höheres individuelles Identifizierungsverhältnis zu berechnen, wenn der summierte Mahalanobis-Abstand kleiner ist, und im Gegensatz hierzu ein kleineres individuelles Identifizierungsverhältnis zu berechnen, wenn der summierte Mahalanobis-Abstand größer ist.
In dem Schritt SP26 prüft die Analysiereinheit 3, ob eines oder mehrere der in dem Schritt SP25 berechneten individuellen Identifizierungsverhältnisse 90% oder größer ist/sind oder nicht. Alternativ können auch andere Schwellwerte benutzt werden, wie 75% oder größer oder 85% oder größer oder sogar jeder beliebige Schwellwert zwischen 75% und 100% inklusive. Ein negatives Ergebnis bedeutet, daß die Einschritt-Vergleichs-Wellenform der Vergleichs-Zielperson ein niedriges Vergleichsverhältnis mit den zuvor in dem Speicher 5 gespeicherten Einschritt-Registrierungs-Wellenformen der Registrierungspersonen aufweist, mit anderen Worten, die Vergleichs-Zielperson kann nicht als eine der Registrierungspersonen selbst identifiziert werden. Dementsprechend identifiziert die Analysiereinheit 3 die Vergleichs-Zielperson nicht als eine der Registrierungspersonen. Sie geht dann weiter zu dem Schritt SP29.
Ein affirmatives Ergebnis bedeutet hingegen, daß die Vergleichs-Zielperson als eine Registrierungsperson geeignet ist, und die Analysiereinheit 3 geht weiter zu dem Schritt SP27.
In dem Schritt SP27 prüft die Analysiereinheit 3, ob es unter der Mehrzahl der in dem Schritt SP25 berechneten individuellen Identifizierungsverhältnisse zwei oder mehr individuelle Identifizierungsverhältnisse gibt, die 90% oder größer sind, oder nicht. Ein negatives Ergebnis bedeutet, daß es gerade einen Bewerber als Registrierungsperson gibt, der als Vergleichs-Zielperson selbst identifiziert werden sollte. Deshalb identifiziert die Analysiereinheit 3 die Registrierungsperson, die ein Bewerber ist, als Vergleichs-Zielperson und geht dann weiter zu dem Schritt SP29.
Ein affirmatives Ergebnis bedeutet hingegen, daß zwei oder mehr Bewerber als Registrierungsperson existieren, die selbst als Vergleichs-Zielperson identifiziert werden könnten, und die Analysiereinheit 3 geht weiter zu dem Schritt SP28, um die Registrierungsperson, die das höchste und wenigstens 90% große individuelle Identifizierungsverhältnis hat, als Vergleichs-Zielperson zu identifizieren, und geht dann weiter zu dem Schritt SP29.
In dem Schritt SP29 erzeugt die Analysiereinheit 3 Identifizierungs-Ergebnisdaten D2, die dem Identifizierungsergebnis in dem Schritt SP26, SP27 oder SP28 (11) entsprechen, sendet die Daten an die Ausgabeeinheit 6 und geht dann weiter zu dem Schritt SP30, um den Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß zu beenden.
Die Analysiereinheit 3 ist so konfiguriert, daß sie die Information als Identifizierungsergebnisdaten D2 an die Ausgabeeinheit 6 sendet, wenn zwei oder mehr Registrierungspersonen existieren, die das höchste und wenigstens 90% große individuelle Identifizierungsverhältnis haben.
Wie oben erwähnt wurde, gewinnt die Analysiereinheit 3 eine Einschritt-Vergleichs-Wellenform, wobei sie als Index einen 8-Hz-Spitzenwert benutzt, der unabhängig von Unterschieden der Gangmuster in einem fast konstanten Intervall auftritt, und extrahiert als Merkmale der Einschritt-Vergleichs-Wellenform Werte, die über die gleiche Zahl von Teilsegmenten CSU1 bis CSU21 (8) integriert sind, die der Zahl der Unterteilungen während eines Gangart-Wellenformprozesses entspricht, prüft auf der Basis des Mahalanobis-Abstands zwischen der Verteilung der Registrierungs-Wellenform-Merkmalparameter-Gruppen GR1 bis GR21 ob die Vergleichs-Zielperson eine der Registrierungspersonen ist oder nicht, kann deshalb die Registrierungspersonen und die Vergleichs-Zielperson vergleichen, indem sie den entsprechenden Teil der Wellenformen eines Schritts der Registrier-Person und der Vergleichs-Zielperson miteinander vergleicht, so daß die Vergleichs-Zielperson präzise identifiziert werden kann. Sobald sie identifiziert ist, erzeugt das System ein Ergebnis, das in vielfältiger Weise benutzt werden kann. So kann z.B. das System, sobald es eine Person erkennt, ein visuelles oder ein Tonsignal erzeugen, um die Tatsache anzuzeigen, daß ein Vergleich durchgeführt wurde. Alternativ kann das System das Erkennungsereignis dazu benutzen, ein Steuersignal zur Betätigung einer Vorrichtung zu triggern (z.B. einer Tür, so daß die Person eintreten kann).
In der oben beschriebenen Konstruktion ist das Personenidentifizierungssystem 1 so konfiguriert, daß es die Änderung der elektrostatischen Kapazität, die sich zwischen der Straßenoberfläche und den Fußsohlenflächen nach Maßgabe der menschlichen Geh bewegungen ausbildet, sowie die relative Änderung der auf dem menschlichen Körper gebildeten elektrischen Feldverschiebung, die durch die Änderungen von elektrischen Ladungen zwischen der Straßenoberfläche und den Fußsohlenflächen verursacht wird, mit Hilfe der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung als Gangart-Wellenformsignal S1 oder S2 detektiert.
Da die Änderungen der elektrostatischen Kapazität und der elektrischen Ladungen in diesem Fall sich weit in ein extrem niedriges Frequenzband erstrecken, kann das Personenidentifizierungssystem 1 die relativen Änderungen der elektrischen Feldverschiebung als Gangart-Wellenformsignal S1 oder S2 detektieren, ohne daß es durch die Position der Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung und durch Geräusch, wie ein Brummgeräusch und ein Geräusch um die Einheit zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung, beeinflußt wird.
In diesem Zustand ist das Personenidentifizierungssystem 1 konfiguriert, um eine Einschritt-Wellenform zu spezifizieren, wobei sie als Index eine der Gangart-Wellen der Gangart-Wellenformsignale S1 und S2 benutzt, die bei einer Bandbreite von 8 Hz ± 2 Hz einen ausgeprägten 8-Hz-Spitzenwert darstellt, der entsprechend dem Zustand auftritt, in dem die ganze Sohlenfläche eines Fußes mit dem Boden in Kontakt ist und eine Zehe des anderen Fußes gerade den Boden verlassen hat (in 4 innerhalb der gestrichelten Linie dargestellt).
Das Personenidentifizierungssystem 1 kann in diesem Fall den durch die elektrische Ladungsinterferenz zwischen dem rechten und dem linken Bein nicht beeinflußten maximalen Amplitudenspitzenwert als Index benutzen. Sie kann deshalb eine Einschritt-Wellenform genau spezifizieren, die selbst dann einen konkreten Schritt der Gehbewegungen wiedergibt, wenn die Gehbewegung mit einem eindeutigen Muster erscheinen, das den Unterschieden zwischen dem rechten und linken Bein oder Unterschieden von Gangmustern zwischen einzelnen Personen entspricht.
Das Personenidentifizierungssystem 1 unterteilt die Einschritt-Wellenform in mehrere Teilsegmente CSU1 bis CSU21 (8) und extrahiert integrierte Werte, die jeweils durch Integrieren der Amplitudenwerte über die unterteilten Teilsegmente CSU bis CSU21 gewonnen werden, als Merkmale der Wellenform der Einschritt-Wellenform, so daß eine detaillierte Näherungsform der Einschritt-Wellenform dargestellt werden kann. Deshalb kann das Personenidentifizierungssystem 1 Personen präzise identifizieren, ohne die Einschritt-Wellenform selbst zu vergleichen.
Mit der oben beschriebenen Konstruktion kann innerhalb der elektrischen Feldverschiebung, die auf einem menschlichen Körper nach Maßgabe der Gehbewegungen des menschlichen Körpers erzeugt wird, eine Einschritt-Wellenform spezifiziert werden, die einem Schritt der Gehbewegungen entspricht, wobei als Index ein 8-Hz-Spitzenwert benutzt wird, der dem Zustand entspricht, in dem die ganze Sohlenfläche eines Fußes mit dem Boden in Kontakt ist und eine Zehe des anderen Fußes den Boden gerade verlassen hat. Auf der Basis der spezifizierten Einschritt-Wellenform werden die Merkmale der Einschritt-Wellenform extrahiert, so daß der maximale Amplitudenspitzenwert, der auftritt, ohne von elektrischen Ladungsinterferenzen zwischen dem rechten und dem linken Bein beeinflußt werden, den Index bilden und dementsprechend eine Einschritt-Wellenform, die den konkreten einen Schritt der Gehbewegungen exakt wiedergibt, genau spezifiziert werden kann, so daß die Merkmale der Einschritt-Wellenform präzise extrahiert werden können.
Die vorangehende Beschreibung galt für den Fall, daß die Analysiereinheit 3 die auf einem menschlichen Körper nach Maßgabe der Gehbewegungen des menschlichen Körpers gebildete elektrische Feldverschiebung analysiert, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Ziel der Analyse kann auch eine elektrische Feldverschiebung sein, die auf dem menschlichen Körper nach Maßgabe von Bewegungen erzeugt wird, wie rasches Wandern, Treppen hinauf- und hinabgehen oder Schreiten, zusammenfassend also beliebige zweibeinige Gehbewegungen, in denen die Sohlenfläche eines Fußes mit dem Boden in Kontakt ist und die Zehe des anderen Fußes den Boden gerade verlassen hat.
In diesem Fall ändert sich der maximale Amplitudenspitzenwert der Gangart-Wellenform entsprechend der Bewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Zustand, in dem der rechte (oder linke) Fuß vollständig aufgesetzt hat, und dem Zustand, nachdem die Zehe des rechten (oder linken) Fußes den Boden verlassen hat. Um die gleiche Wirkung zu erzielen, wie sie oben beschrieben wurde, muß deshalb die Analysiereinheit 3 als Ersatz für den 8-Hz-Spitzenwert denjenigen Amplitudenspitzenwert für die Detektierung als Detektierungsziel benutzen, der in dem Frequenzband auftritt, das während der zweibeinigen Gehbewegungen der Bewegungsgeschwindigkeit entspricht zwischen dem Zustand, in dem das rechte (oder linke) Bein vollständig aufgesetzt hat, und dem Zustand, nachdem die Zehe des rechten (oder linken) Beins den Boden verlassen hat.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel galt außerdem für den Fall, daß die Gangart eines Körpers, mit dem die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung direkt verbunden ist, detektiert wird, wobei die Person als Registrierungsperson oder als Vergleichs-Zielperson betrachtet wird, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Eine Person, die sich in der Nähe der Person befindet, mit der die Einheit 2 zur Detektierung der elek trischen Feldverschiebung direkt verbunden ist, kann eine Registrierungsperson oder eine Vergleichs-Zielperson sein, deren Gangart detektiert werden soll.
In diesem Fall wächst die Amplitude nach Maßgabe einer Annäherung zeitseriell an, so daß die Analysiereinheit 3 die Gangart der Registrierungsperson oder der Vergleichs-Zielperson, die sich in einer relativ entfernten Position von dem Körper befindet, mit dem die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung direkt verbunden ist, präzise detektieren kann, da die Verschiebung des elektrostatischen Felds auf dem Körper entsprechend den Gehbewegungen des Körpers extrem breit streut, wenn die Analysiereinheit 3 zuvor die Korrespondenzbeziehung zwischen dem Abstand des Personenidentifizierungssystems 1 zu der Position des Detektierungsziels und dem Amplitudenspitzenwert, der ein 8-Hz-Spitzenwert ist, speichert.
Die obige Beschreibung befaßte sich mit dem Fall, daß die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung direkt mit der Außenhaut OS eines Körpers verbunden ist, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Einheit 2 zur Detektierung der elektrischen Feldverschiebung kann auch mit verschiedenen Arten von Leitern verbunden sein und z.B. an einem Mobiltelefon oder einem Pedometer installiert oder an einem metallischen Pol oder einem Tisch angeordnet sein.
In diesem Fall kann die vorliegende Erfindung nicht nur zur Identifizierung von Personen sondern auch für verschiedene andere Zwecke benutzt werden, die zweibeinige Gehbewegungen betreffen, z.B. zum Analysieren der Gangmuster von Patienten (Spaziergängern) in medizinischen Einrichtungen und auf dem Gebiet der Biometrie zum Unterscheiden eines menschlichen Körpers von den Körpern von Tieren.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel befaßte sich mit einer Konstruktion, bei der die Einheit 2 zur Detektierung des elektrischen Felds als Detektoreinrichtung für die elektrische Feldverschiebung benutzt wird, wie dies oben beschrieben wurde, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auch so konfiguriert sein, daß als Ersatz für die Einheit 2 zur Detektierung des elektrischen Felds ein als SQID (Bauteil mit Supraleitung auf Basis der Quanteninterferenz) bezeichneter magnetometrischer Sensor benutzt wird, bei dem parallel zu mikrotechnologisch hergestellten Supraleitungs-Dünnschichten supraleitende Verbindungsanordnungen (Josephson-Übergänge) angeordnet sind.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel befaßte sich mit dem Fall, daß eine Analysiereinheit 3 und eine Einheit 2 zur Detektierung eines elektrischen Felds als Identifizierungseinrichtung in einem Personenidentifizierungssystem 1 angeordnet sind, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Einheit 2 zur Detektierung des elektrischen Felds und die Analysiereinheit 3 können vielmehr jeweils auch individuell separat angeordnet sein.
Weiterhin befaßt sich das oben beschriebene Ausführungsbeispiel mit dem Fall, daß eine Einschritt-Wellenform in eine Mehrzahl von Teilsegmenten CSU1 bis CSU21 unterteilt wird (8) und die durch Berechnung für jedes der Teilsegmente CSU1 bis CSU21 gewonnenen integrierten Werte als Merkmale der Einschritt-Wellenform extrahiert werden, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Als Merkmale der Einschritt-Wellenform können auch die Amplitudenwerte bei der Unterteilung der Mehrzahl der Teilsegmente CSU1 bis CSU21 (8) extrahiert werden, ohne integriert zu werden.
Außerdem befaßte sich das oben beschriebene Ausführungsbeispiel mit dem Fall, daß jeder Prozeß in der Analysiereinheit 3 durch ein Analysierprogramm realisiert wird, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Ein Teil dieser Prozesse oder alle können auch durch Hardwaremittel, wie eine dedizierte integrierte Schaltung, z.B. ein ASIC oder ein FPGA, realisiert werden.
Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel befaßt sich außerdem mit dem Fall, daß der beschriebene Gangart-Wellenform-Registrierungsprozeß (7) und der Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß (11) nach Analysierprogrammen durchgeführt werden, die zuvor in dem Speicher 5 gespeichert wurden, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Der Gangart-Wellenform-Registrierungsprozeß und der Gangart-Wellenform-Vergleichsprozeß können auch durchgeführt werden, indem ein Programmspeichermedium zur Speicherung des Analysierprogramms in einer Informationsverarbeitungsvorrichtung installiert wird.
In diesem Fall kann als Programmspeichermedium für das Installieren des Analysierprogramms zur Durchführung des Gangart-Wellenform-Registrierungsprozesses und des Gangart-Wellenform-Vergleichsprozesses in der Informationsverarbeitungsvorrichtung z.B. für einen ausführbaren Status nicht nur ein entfernbares Medium, wie eine Diskette, ein Kompaktdisk-Nurlesespeicher (CD-ROM) und eine DVD (digital versatile disc) benutzt werden, sondern auch ein Halbleiterspeicher oder eine magnetische Platte, in der Programme temporär oder permanent gespeichert sind. Darüber hinaus können als Mittel zur Speicherung von Analysierprogrammen in einem solchen Programmspeichermedium ein drahtgebundenes oder drahtloses Kommunikationsmedium, wie ein lokales Netz, das Internet und ein digitaler Rundfunksatellit benutzt werden, und die Speicherung kann über verschiedene Kommunikations-Schnittstellen, wie einen Router und ein Modem, erfolgen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie oben beschrieben wurde, wird eine Einschritt-Wellenform, die einem Schritt von zweibeinigen Gehbewegungen entspricht, spezifiziert, wobei aus der elektrischen Feldverschiebung, die sich auf einem menschlichen Körper entsprechend seiner/ihrer zweibeinigen Gehbewegungen ausbildet, der Amplitudenspitzenwert in einem vorgeschriebenen Frequenzband als Index benutzt wird, der dem Zustand entspricht, in dem die ganze Sohlenfläche eines Fußes mit dem Boden in Kontakt steht und eine Zehe des anderen Fußes den Boden gerade verlassen hat. Auf der Basis der spezifizierten Einschritt-Wellenform werden die Merkmale der Einschritt-Wellenform extrahiert, so daß ein maximaler Amplituden-Spitzenwert, der ohne Beeinflussung durch die elektrische Ladungsinterferenz zwischen dem rechten und dem linken Bein auftritt, den Index bilden kann und dementsprechend eine Einschritt-Wellenform, die den konkreten einen Schritt der Gehbewegungen exakt wiedergibt, genau spezifiziert werden kann und dadurch die Merkmale der Einschritt-Wellenform präzise extrahiert werden können.
Das vorliegende Patentdokument bezieht sich auf das japanische Prioritätsdokument JP 2002-314920 , eingereicht beim japanischen Patentamt am 29. Oktober 2002.
Offensichtlich sind im Licht der oben dargelegten Lehre zahlreiche Modifizierungen und Änderungen der Erfindung möglich. Es versteht sich deshalb, daß die Erfindung innerhalb des Rahmens der anliegenden Ansprüche auch anders als in der hier beschriebenen speziellen Weise praktiziert werden kann.

Claims

Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform mit den Verfahrensschritten: Detektieren eines einer elektrischen Feldverschiebung entsprechenden niedrigen Stroms an dem Körper einer Person in Übereinstimmung mit einer zweibeinigen Gehbewegung der Person durch direkte Messung an dem Körper mittels eines Feldeffekttransistors, Spezifizieren einer Einschritt-Wellenform aus einem Abschnitt eines aus dem niedrigen Strom gewonnenen digitalen Signals, wobei dieser Spezifizierungsschritt umfasst: Zuordnen eines Amplituden-Spitzenwerts in einem vorbestimmten Frequenzband als Index der Einschritt-Wellenform, wobei dieser Amplituden-Spitzenwert einem Zustand entspricht, in dem fast die gesamte Bodenfläche eines ersten Fußes der Person mit einer Trittfläche in Kontakt ist und eine Zehe eines zweiten Fußes der Person die Trittfläche gerade verlassen hat, und Extrahieren der Merkmale der Einschritt-Wellenform, nachdem diese Einschritt-Wellenform in dem Spezifizierungsschritt spezifiziert ist.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 1, bei dem das vorbestimmte Frequenzband im Bereich von 6 Hz bis 10 Hz liegt.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Abrufen des digitalen Signals aus einem Speicher.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Vergleichen der Merkmale der Einschritt-Wellenform mit einer in dem Speicher gespeicherten zweiten Wellenform, Feststellen, ob die Einschritt-Wellenform mit der genannten zweiten Wellenform zusammenpasst, wenn die Merkmale der Einschritt-Wellenform innerhalb eines vorbestimmten Kriteriums von entsprechenden Merkmalen der zweiten Wellenform liegen.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 4, das ferner umfasst: Generieren eines Steuersignals und Aktivieren einer weiteren Vorrichtung, sobald in dem Feststellungsschritt festgestellt wird, dass die Einschritt-Wellenform mit der zweiten Wellenform zusammenpasst.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 5, bei dem der Aktivierungsschritt zumindest eine der folgenden Tätigkeiten umfasst: Aktivieren einer visuellen Anzeige, Aktivieren eines akustischen Alarms und Öffnen eines Schlosses.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 5, bei dem der Feststellungsschritt das Berechnen eines Mahalanobis-Abstands aus den Merkmalen der ersten Wellenform umfasst.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 1, bei dem der Extrahierschritt umfasst: das Teilen der Einschritt-Wellenform durch ein Intervall, um auf diese Weise Teilintervalle zu erzeugen, und das Extrahieren von integrierten Werten, die durch Integrieren von Amplitudenwerten der Teilintervalle gewonnen werden, als Merkmale der Einschritt-Wellenform.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 1, das ferner umfasst: das Generieren des digitalen Signals mit einem elektrischen Feldverschiebungsdetektor.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 9, bei dem der Generierungsschritt das Erzeugen des digitalen Signals als drahtloses Signal umfasst.
Verfahren zum Extrahieren von Merkmalen einer Gangart-Wellenform nach Anspruch 10, bei dem der Extrahierschritt in einer von dem elektrischen Feldverschiebungsdetektor getrennten Analysiervorrichtung durchgeführt wird.
Personenidentifizierungssystem, das aufweist: einen Feldeffekttransistor, der betreibbar ist, um einen einer elektrischen Feldverschiebung entsprechenden niedrigen Strom an dem Körper einer Person in Übereinstimmung mit einer zweibeinigen Gehbewegung der Person durch direkte Messung an dem Körper mittels eines Feldeffekttransistors zu detektieren, wobei dieser Feldeffekttransistor Teil eines elektrischen Feldverschiebungsdetektors ist, und wobei der elektrischen Feldverschiebungsdetektors konfiguriert ist, um ein aus dem niedrigen Strom gewonnenes Signal zu erzeugen, und einen Prozessor, der konfiguriert ist, um aus dem genannten Signal eine Person zu identifizieren, wobei als Index ein Amplituden-Spitzenwert des Signals in einem vorbestimmten Frequenzband benutzt wird, das einem Zustand entspricht, in dem fast die gesamte Bodenfläche eines ersten Fußes der Person mit einer Trittfläche in Kontakt ist und eine Zehe eines zweiten Fußes der Person die Trittfläche gerade verlassen hat.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 12, bei dem das vorbestimmte Frequenzband im Bereich von 6 Hz bis 10 Hz liegt.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 13, das ferner aufweist: einen Speicher, der konfiguriert ist, um Merkmale einer zweiten Wellenform zu speichern, die der Person zugeordnet sind, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die Merkmale der Einschritt-Wellenform mit der in dem Speicher gespeicherten zweiten Wellenform zu vergleichen, und festzustellen, ob die Einschritt-Wellenform mit der genannten zweiten Wellenform zusammenpasst, wenn die Merkmale der Einschritt-Wellenform innerhalb eines vorbestimmten Kriteriums von entsprechenden Merkmalen der zweiten Wellenform liegen.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 14, bei dem der elektrischen Feldverschiebungsdetektor konfiguriert ist, um ein Steuersignal zu generieren, wenn der Prozessor feststellt, dass die Einschritt-Wellenform mit der zweiten Wellenform zusammenpasst, und der Prozessor konfiguriert ist, um nach dem Empfang des Steuersignals eine andere Vorrichtung zu aktivieren, sobald in dem Feststellungsschritt festgestellt wird, dass die Einschritt-Wellenform mit der zweiten Wellenform zusammenpasst.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 15, bei dem die andere Vorrichtung eine visuelle Anzeige, einen akustischen Alarm und ein steuerbares Schloß oder wenigstens eine dieser Vorrichtungen ist.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 14, bei dem der Prozessor konfiguriert ist, um aus den Merkmalen der ersten Wellenform einen Mahalanobis-Abstand zu berechnen.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 15, bei dem der elektrische Feldverschiebungsdetektor einen Sender enthält, der konfiguriert ist, um das Steuersignal als drahtloses Signal zu senden.
Personenidentifizierungssystem nach Anspruch 14, bei dem der elektrische Feldverschiebungsdetektor von dem Prozessor getrennt ist.