[發明專利]人體赤足跡形態學特征提取方法

無效

• 申請號: 200810053930.8
• 申請日: 2008-07-23
• 公開（公告）號: CN101327126A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: 明東;辜承慰;南文雅;萬柏坤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B5/117
• 分類號: A61B5/117;G06K9/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及足跡自動形態學分析技術，具體講涉及人體赤足跡形態學特征提取方法。

背景技術

隨著信息技術的蓬勃發展，對人體生物特征的鑒別和測量是當前信息技術領域的一個研究熱點。與人體其它的生物特征相比，由于足跡痕跡信息來源于人的整體行為，并通過實踐證明與人體的性別，年齡，身高，體態，行走習慣和一些病理信息等生物特征存在著特定的聯系，且表現為一定的規律性，其各項特征能夠反映人體的特有并且長期穩定的生理和行為特征，并已成功地應用于刑事偵查和病理學領域。

人體站立或行走條件下，腳掌面通過力的傳遞作用在某種剛性載體上形成的壓痕信息即為平面赤足跡。其形態分布特征由人體腳型骨骼決定，具備特定性和相對穩定性。同時，足痕信息來源于人的整體行為，與人的生物特征存在特定聯系，且表現為一定的規律性。這是赤足跡形態特征提取、分析的優點，亦為其難點。由于足跡特征點的標注定位專家經驗描述比較模糊，且目前足跡的識別、檢驗都是人工或半人工地進行，所以需要研究自動可靠的形態學分析技術，以獲取精確穩定的特征參數值來進行足跡分析，認證。

發明內容

為克服現有技術的前述不足，本發明的目的是利用計算機多媒體技術、圖像處理技術，提供一個具有較高自動化程度的方法，利用掃描儀將足跡數據輸入計算機，對圖像獲取、存儲、處理、分析以及輸出，并通過計算機智能化設置足跡特征區域的某些參數，最大程度地減少人工分析中由經驗程度和主觀錯誤帶來的誤差，為足跡圖像的分析檢驗提供快速、準確和有效的分析手段與方法，也為足跡分析檢驗實現定量化、自動化、智能化。

本發明采用的技術方案是，人體赤足跡形態學特征提取方法，依次包括下列步驟：

選擇掃描儀作為數據獲取裝置；

采取基于雙峰法與大律法相結合的多閾值分割方法提取全足區和重壓區；

多閾值分割方法分割之后進行形態學濾波，即小模板元素的形態開/閉運算來消除椒鹽噪聲，并填補所提取區域內的空洞，同時平滑所提取區域的邊界，得到處理以后的圖像；

對獲得的黑白二值赤足跡全足區域和重壓面區域，即前述處理以后的圖像，進行輪廓提取和跟蹤，進一步包括：對人體赤足跡重壓面二值圖像的邊緣進行提取，并將其邊緣點存儲于向量，即C++序列式容器中；

建立坐標系，對各條腳邊緣曲線進行自動標注，標注內容包括各關鍵點和各條特征曲線，通過對輪廓曲線和關鍵點和特征曲線的自動標注和計算，得到人體赤足跡的各項特征參數。

其中，所述基于雙峰法和大律法相結合的多閾值分割方法為雙閾值分割方法，細化為：

圖像的灰度統計直方圖Histogram是一個離散函數：

p(i)＝n_i/n????i＝0，1，...，L-1

i為圖像f(x，y)的第i級灰度值，n_i是f(x，y)中具有灰度值i的像素的個數，n是圖像像素總數，(x，y)為像素點坐標，p(i)給出了對灰度值i出現概率的一個估計，所以直方圖提供了原圖的灰度值分布情況，亦即所有灰度值的整體描述；

由上述所有灰度值的整體描述中第一峰對應圖像的背景；第二峰表現為足底非承重部分；第三峰則代表人足承重面，在求取Th1時，采取以下方法：首先找到第一峰的中心p_b，然后由p_b往灰度值增大方向尋找，直到找到第一個出現的谷值，將其作為Th1；

為確定每個峰的灰度范圍，即直方圖中每個峰灰度級的起始點和終止點，采用以下方法：首先用高斯函數對直方圖平滑，然后取灰度值最大的灰度級作為第一峰中心p_b，高斯函數G(x)的數學表達式為：

G(x)=12πδexp(-x22δ2),]]>