關(guān)于開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化相關(guān)性研究的必要性分析

柴新樂 王毅

摘 要：通過介紹足跡行走運(yùn)動特征和對比人體行走運(yùn)動形態(tài)研究的不同思路，提出肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究的研究內(nèi)容并對開展該研究進(jìn)行必要性分析，最后對該研究警務(wù)應(yīng)用前景進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：肢體動作；足跡行走運(yùn)動特征；必要性

一、足跡行走運(yùn)動特征簡介

（一）足跡的行走運(yùn)動特征概念

足跡（俗稱腳?。┦侨祟惿钪凶闩c物質(zhì)客體接觸時留下的痕跡，即人在進(jìn)行站立、下蹲、行走和跳躍等活動時，自身重量和人體機(jī)理通過足作用于物質(zhì)客體上形成的痕跡。足跡中行走運(yùn)動特征是反映人體行走運(yùn)動形態(tài)的特征，主要包括步幅特征和步態(tài)特征。隨著步法特征檢驗技術(shù)的不斷發(fā)展，關(guān)于行走運(yùn)動特征的研究又涌現(xiàn)出一些新的成果，如行走動力形態(tài)特征、鞋底磨損特征等。行走動力形態(tài)特征檢驗技術(shù)和鞋底磨損特征檢驗技術(shù)等新的研究成果都進(jìn)一步豐富和發(fā)展了行走運(yùn)動特征檢驗技術(shù)。

（二）足跡的行走運(yùn)動特征的檢驗依據(jù)

人體的行走運(yùn)動是受人的神經(jīng)系統(tǒng)支配的特殊且復(fù)雜的運(yùn)動，人在習(xí)得走路之后，經(jīng)過無數(shù)次的重復(fù)練習(xí)，形成獨(dú)特的行走姿勢和行走習(xí)慣，即行走運(yùn)動形態(tài)人各不同，足跡的行走運(yùn)動特征是人體行走運(yùn)動形態(tài)的反映，足跡的行走運(yùn)動特征的檢驗依據(jù)主要取決于人體行走運(yùn)動形態(tài)的特定性、穩(wěn)定性和反映性[1]。

1.行走運(yùn)動形態(tài)的特定性

每個人的行走習(xí)慣和動作姿勢各不相同，如動作幅度、動作方向及肢體關(guān)節(jié)配合特點不同，就形成了每個人行走姿勢的個體特點，即行走運(yùn)動的特定性。行走運(yùn)動特定性的影響因素主要包括如下因素：人的先天遺傳因素；后天生活環(huán)境的影響；不同職業(yè)的動作習(xí)慣因素；神經(jīng)系統(tǒng)與人體運(yùn)動規(guī)律特殊性的關(guān)系；人體健康狀況等。

2.行走運(yùn)動形態(tài)的穩(wěn)定性

人在習(xí)得行走運(yùn)動之后，經(jīng)不斷學(xué)習(xí)和反復(fù)練習(xí)，就可以形成以大腦皮質(zhì)為主導(dǎo)的一套有一定順序、間隔和相對穩(wěn)定的條件反射活動，即大腦皮層行走運(yùn)動動力定型，人的行走運(yùn)動形態(tài)就具有了相對穩(wěn)定的規(guī)律性。人的行走運(yùn)動形態(tài)的穩(wěn)定性主要影響因素包括：運(yùn)動系統(tǒng)骨骼肌、骨、骨連結(jié)的解剖學(xué)形態(tài)和生理機(jī)能；神經(jīng)系統(tǒng)的機(jī)能；人體健康狀況等。

3.行走運(yùn)動形態(tài)的反眏性

行走運(yùn)動形態(tài)反映在單個足跡上為步態(tài)特征，反映在成趟足跡上為步幅特征，反映在已穿著過一定時間的鞋上為磨損特征。行走運(yùn)動形態(tài)通過遺留的足跡反眏出來，而影響足跡遺留質(zhì)量的因素主要包括：造痕客體（足、鞋和襪），承痕客體（地面、桌面等），作用力以及承痕介質(zhì)等。足跡遺留質(zhì)量越高，通常反映犯罪嫌疑人的個人特征也就越充分。

人體行走運(yùn)動形態(tài)具有特定性、相對穩(wěn)定性和反映性，因此依據(jù)人行走運(yùn)動形態(tài)在行走的人群中區(qū)別某個人是完全可能的。由于足跡行走運(yùn)動特征是人體行走運(yùn)動形態(tài)的反映，所以可以依據(jù)足跡行走運(yùn)動特征分析犯罪嫌疑人的人身特點和行走運(yùn)動形態(tài)，從而達(dá)到縮小排查范圍，提供偵查線索的目的。雖然足跡行走運(yùn)動特征處在微量變化中，但可以保持其本質(zhì)不變，仍然是自身的同一，表現(xiàn)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，即行走運(yùn)動特征相對穩(wěn)定性，同時每個人反映在足跡中的行走運(yùn)動特征又因人而異，即行走運(yùn)動特征的特定性。人行走運(yùn)動形態(tài)可以被目擊者觀察并記錄到腦海中或者被視頻監(jiān)控拍攝并記錄下來，目擊者大腦記憶和視頻影像是對人行走運(yùn)動形態(tài)的“動態(tài)”記錄，而足跡行走運(yùn)動特征是以步態(tài)特征、步幅特征或鞋底磨損特征的形式對人行走運(yùn)動形態(tài)的“靜態(tài)”記錄，這就為我們研究個體行走運(yùn)動形態(tài)提供了兩種思路。

二、研究人體行走運(yùn)動形態(tài)的兩種思路對比

通過視頻影像進(jìn)行步態(tài)識別傾向于分析人體動態(tài)行走動作，通過足跡進(jìn)行人體行走運(yùn)動特征分析傾向于觀察靜態(tài)足跡外觀。足跡鑒定專家依據(jù)犯罪嫌疑人足跡判斷其行走運(yùn)動形態(tài)在案件偵破過程中發(fā)揮了重要作用，隨著視頻監(jiān)控的普及，現(xiàn)在越來越多的科研單位都投入到步態(tài)識別領(lǐng)域中，對監(jiān)控視頻中記錄的人行走影像進(jìn)行人的行走動作特點展開研究。通過足跡進(jìn)行人體行走運(yùn)動特征分析和通過視頻影像進(jìn)行人體步態(tài)特征識別體現(xiàn)了兩種研究人體行走運(yùn)動形態(tài)的思路，兩者的異同點如表一所示。

以上兩種研究人體行走運(yùn)動形態(tài)的思路均具有明顯的優(yōu)缺點，開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究，可以有效地將足跡行走運(yùn)動特征分析和步態(tài)識別技術(shù)結(jié)合起來，從而使人體行走運(yùn)動形態(tài)分析過程更具體，更精準(zhǔn)，更高效。

三、肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究的研究內(nèi)容

人體的行走是全身運(yùn)動系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的復(fù)雜綜合運(yùn)動過程，上肢的擺動、軀干的重心移動等因素都對人體行走習(xí)慣有明顯影響，肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究應(yīng)包括如下研究內(nèi)容：

（一）上肢動作對足跡行走運(yùn)動特征的影響

如人體作抽煙、打手機(jī)、手持物品等動作和手臂受傷等因素對足跡行走運(yùn)動特征的影響。

（二）軀干動作對足跡行走運(yùn)動特征的影響

如人體作扭身、屈身、下蹲，跳躍、快速奔跑和走路較輕等動作時對足跡行走運(yùn)動特征的影響。

（三）偽裝步態(tài)識別及偽裝步態(tài)對足跡行走運(yùn)動特征的影響

研究偽裝步態(tài)及其對足跡行走運(yùn)動特征的影響是提高步態(tài)自動識別精度的關(guān)鍵內(nèi)容。

（四）身負(fù)重物的方式和重量對足跡行走運(yùn)動特征的影響

如身負(fù)重物的方式有抱重物、背重物、扛重物和雙人前后抬以及雙人左右抬等方式，不同的負(fù)重方式和物體重量對足跡行走運(yùn)動特征的影響不同。

四、開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究的必要性

2017年公安部印發(fā)《公安科技創(chuàng)新“十三五”專項規(guī)劃》中提到，安全治理從人力密集向科技集約轉(zhuǎn)變，偵查破案從循跡追蹤向精準(zhǔn)發(fā)力轉(zhuǎn)變。隨著大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新興技術(shù)的迅猛發(fā)展，各類新興科技必將在警務(wù)應(yīng)用方面發(fā)揮重要作用，足跡行走運(yùn)動特征分析和這些新興科技結(jié)合應(yīng)用更是大勢所趨，只有將足跡行走運(yùn)動特征分析和步態(tài)識別技術(shù)結(jié)合起來[4]，才能發(fā)揮出利用行走運(yùn)動形態(tài)及特征認(rèn)定人身的重要作用，而只有開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究才能將足跡行走運(yùn)動特征分析和步態(tài)識別技術(shù)結(jié)合變?yōu)榭赡?。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究的必要性主要體現(xiàn)在：

（一）開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究是實現(xiàn)步態(tài)自動化識別的重要環(huán)節(jié)

目前足跡行走運(yùn)動特征分析主要依據(jù)足跡鑒定專家的分析判斷，這就要求足跡鑒定專家具有過硬的專業(yè)素養(yǎng)和豐富的足跡分析鑒定經(jīng)驗。如何將足跡分析技術(shù)同大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等新興技術(shù)融合，是足跡學(xué)學(xué)科體系的重要研究課題，同樣只有將足跡行走運(yùn)動特征分析和新興技術(shù)融合應(yīng)用，才能使得步態(tài)自動化識別更精準(zhǔn)。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究有助于將足跡行走運(yùn)動特征分析和新興技術(shù)融合應(yīng)用，是實現(xiàn)步態(tài)自動化識別的重要環(huán)節(jié)。

（二）開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究是改善步態(tài)識別精度的關(guān)鍵部分

目前步態(tài)識別技術(shù)的識別精度還不是很高，人的健康狀況、負(fù)重 、衣著穿戴、地面狀況和人的心理狀態(tài)等因素都影響步態(tài)，這些影響因素制約著步態(tài)識別技術(shù)的識別精度。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究，有助于改進(jìn)步態(tài)識別技術(shù)中行走運(yùn)動特征提取和分類方法、擴(kuò)容步態(tài)數(shù)據(jù)庫和豐富步態(tài)相關(guān)算法，進(jìn)而提高步態(tài)識別技術(shù)的算法精度。隨著步態(tài)數(shù)據(jù)庫的逐漸完善和技術(shù)算法精度的逐漸提高，步態(tài)自動化識別技術(shù)的警務(wù)應(yīng)用前景定會十分廣闊，如實現(xiàn)步態(tài)自動化識別技術(shù)的警務(wù)化應(yīng)用可以提高警方在視頻庫中尋找嫌疑目標(biāo)的效率，實現(xiàn)串并案件[5]等。

（三）開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究是提高足跡利用效率的有力保障

刑事案件中犯罪嫌疑人的足跡出現(xiàn)率和足跡提取率都較高，但足跡的利用率不是很高，特別是利用足跡分析得出重要的偵查線索的案件更是少之又少，造成這種現(xiàn)象的原因除了多數(shù)足跡提取質(zhì)量不高外，主要因為優(yōu)秀足跡鑒定專家缺乏。足跡鑒定專家通過分析現(xiàn)場足跡可以得出大量犯罪嫌疑人信息，而大多數(shù)偵查人員由于足跡分析經(jīng)驗的不足很難通過分析嫌疑人足跡獲取有價值信息，這大大降低了足跡的利用效率。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究，將足跡行走運(yùn)動特征分析和步態(tài)識別技術(shù)結(jié)合起來，總結(jié)出肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性規(guī)律，進(jìn)而利用犯罪嫌疑人的足跡行走運(yùn)動特征反推其行走運(yùn)動形態(tài)，然后再利用步態(tài)識別技術(shù)依據(jù)嫌疑目標(biāo)的行走運(yùn)動形態(tài)在視頻監(jiān)控中搜索嫌疑目標(biāo)，實現(xiàn)以足跡查人的目標(biāo)；或者利用步態(tài)識別技術(shù)對視頻中犯罪嫌疑人的行走運(yùn)動形態(tài)進(jìn)行分析，得出其步態(tài)特征和步幅特征，以便偵查人員根據(jù)步態(tài)特征和歩幅特征快速鎖定嫌疑目標(biāo)足跡，實現(xiàn)以人找足跡的目的。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究，有助于步態(tài)識別技術(shù)和足跡行走運(yùn)動特征分析融合應(yīng)用，有利于我們快速的找到犯罪嫌疑人足跡，是提高足跡利用效率的有力保障。

（四）開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究是增強(qiáng)警方辨識偽裝步態(tài)能力的重要基礎(chǔ)

目前步態(tài)識別技術(shù)主要是針對人體正常行走運(yùn)動狀態(tài)下的步態(tài)動作進(jìn)行識別，缺乏對人偽裝和異常步態(tài)的相關(guān)行為變化特征的研究。犯罪分子在作案過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)跳躍、攀爬、快速奔跑、下蹲和走路動作較輕等異常行為，而且隨著犯罪分子反偵查能力的增強(qiáng)，如犯罪分子會采用男扮女裝，或者女扮男裝，穿上內(nèi)增高鞋來改變自身身高，穿臃腫的衣服或者緊身衣來偽裝自己的體態(tài)或者改變肢體擺動幅度進(jìn)而改變自身行走姿勢等方式躲避偵查，嫌疑目標(biāo)的這些異常行為和反偵查行為的出現(xiàn)，無疑增大了警方發(fā)現(xiàn)嫌疑目標(biāo)的難度。開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究有助于提高步態(tài)識別技術(shù)對偽裝和異常步態(tài)的識別能力，是增強(qiáng)警方辨識偽裝步態(tài)能力的重要基礎(chǔ)。

五、展望

利用步態(tài)識別技術(shù)對人的行走運(yùn)動形態(tài)進(jìn)行識別捕捉，利用遺留足跡對足跡行走運(yùn)動特征進(jìn)行分析，開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究，有助于我們將足跡行走運(yùn)動特征分析和步態(tài)識別技術(shù)融合應(yīng)用，必將進(jìn)一步促進(jìn)足跡分析技術(shù)和新型科技融合，既可以迅速地縮小偵查排查范圍，從而極大提高排查效率，又可以有效地甄別出嫌疑人的偽裝行為，為我們獲取訴訟證據(jù)提供線索，這定將極大提高我們的偵查破案的效率。由此可見，開展肢體動作與足跡行走運(yùn)動特征變化的相關(guān)性研究是極其有必要的，而且隨著研究的逐漸深入，步態(tài)數(shù)據(jù)庫的逐漸完善和技術(shù)算法精度的逐漸提高，融合足跡行走運(yùn)動特征分析的步態(tài)識別技術(shù)的警務(wù)應(yīng)用前景定會十分廣闊[6]。

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