[發(fā)明專利]基于穿鞋足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510054720.0
• 申請(qǐng)日: 2015-02-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104598891B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳偉卿;譚重建;何曉光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連恒銳科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/54
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 胡景波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)以及刑偵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于穿鞋足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置。

背景技術(shù)

足跡是刑偵辦案中最常見(jiàn)的“手足工槍”四大類痕跡之一。隨著犯罪形式的變化以及犯罪特點(diǎn)日趨智能型，作案人的反偵察意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，犯罪現(xiàn)場(chǎng)能提取到的手印痕跡數(shù)量大大減少，因此，足跡分析在偵查破案過(guò)程中的重要性越來(lái)越突出，而足跡分析中很重要的一個(gè)方面就是人身特征分析，即從足跡中分析犯罪嫌疑人的身高、年齡、體態(tài)、性別。根據(jù)人身特征可大大縮小嫌疑人排查范圍，加快案件偵破速度。

我國(guó)的足跡檢驗(yàn)理論遠(yuǎn)遠(yuǎn)走在世界前列，相關(guān)著作中對(duì)人身特征的分析方法也有大量闡述。人身特征分析主要基于赤足的基本特征進(jìn)行，基本特征包括足型特征和壓力面特征。基于穿鞋足跡進(jìn)行人身分析的首要任務(wù)是從穿鞋足跡中提取到赤足基本特征。鞋的種類、鞋底花紋的類型等都會(huì)影響到形成該穿鞋足跡的赤足的基本特征反映情況，目前，國(guó)內(nèi)只有少數(shù)專家根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)才能相對(duì)準(zhǔn)確地在穿鞋足跡上標(biāo)畫(huà)出所反映赤足的基本特征；而在人身特征分析階段，也主要采用手工測(cè)量、定性推斷的形式，因此不可避免地引入人為誤差。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于穿鞋足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理手段，可根據(jù)自動(dòng)估算的花紋尺寸去除鞋底花紋對(duì)足底壓力面的影響，然后自動(dòng)提取穿鞋足跡圖像所反映的壓力面信息，進(jìn)而在像素級(jí)上計(jì)算得到對(duì)應(yīng)赤足基本特征；在分析人身特征階段，通過(guò)建立科學(xué)的模型，將人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行量化，避免足跡檢驗(yàn)人員主觀影響及人為誤差的引入，從而達(dá)到快速、定量、準(zhǔn)確、客觀地人身特征分析的目的，為偵查決策提供參考。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于穿鞋足跡圖像的人身特征分析的方法，包括如下步驟：

S1.對(duì)穿鞋足跡圖像預(yù)處理：使用圖像濾波操作去除穿鞋足跡圖像中鞋底花紋的干擾，濾波器的尺度根據(jù)花紋的尺寸自適應(yīng)地確定；

S2.對(duì)穿鞋足跡圖像進(jìn)行多層壓力面提取；

S3.根據(jù)穿鞋足跡的多層壓力面圖像，獲得至少下述足跡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征：足長(zhǎng)、足寬、跟寬、弓寬以及掌區(qū)重壓面下緣凸點(diǎn)的位置；

S4.分別建立足跡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征與身高、年齡、體態(tài)和性別之間的數(shù)學(xué)模型；向各數(shù)學(xué)模型輸入上述形態(tài)結(jié)構(gòu)特征，獲取人身特征。

作為技術(shù)方案的補(bǔ)充，步驟S1中，圖像濾波的公式如下：

I＝F*G

I(i，j)＝Σ_mΣ_nF(i，j)G(i-m，j-n) (1)

其中，*表示卷積，F(xiàn)表示原始穿鞋足跡圖像，G表示濾波器，I表示濾波后的足跡圖像，(i，j)表示當(dāng)前像素位置，m、n分別表示濾波窗口在x、y方向的大小。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步補(bǔ)充，濾波器定義為

其中，u、v是坐標(biāo)變量，σ是標(biāo)準(zhǔn)偏差；

作為技術(shù)方案的更進(jìn)一步補(bǔ)充，自適應(yīng)確定濾波器尺度的方法為：首先將穿鞋足跡圖像進(jìn)行二值化操作，使穿鞋足跡圖像中每個(gè)獨(dú)立花紋對(duì)應(yīng)于二值圖像中的一個(gè)對(duì)象；計(jì)算所有對(duì)象的面積，并去掉面積小于穿鞋足跡圖像0.05％的對(duì)象，得到有效對(duì)象；計(jì)算每個(gè)有效對(duì)象的等效半徑，即與該對(duì)象具有相同面積的圓的半徑，此半徑是表征該對(duì)象對(duì)應(yīng)花紋的形狀參數(shù)，取所有有效對(duì)象等效半徑的平均值作為濾波器的尺度σ。

作為技術(shù)方案的補(bǔ)充，步驟S2中多層壓力面提取的步驟為：

S2.1.對(duì)自適應(yīng)濾波后的足跡圖像進(jìn)行雙邊濾波操作，用如下公式表示：

其中，W_p是加權(quán)函數(shù)，定義如下

I^F是雙邊濾波后的足跡圖像，I表示自適應(yīng)濾波后的足跡圖像，x表示圖像I中當(dāng)前像素的位置坐標(biāo)，Ω為以x為中心的當(dāng)前雙邊濾波窗口，f_r是平滑亮度差異的值域核函數(shù)，g_s是平滑空間差異的空間核函數(shù)；

S2.2.量化分級(jí)：首先對(duì)雙邊濾波后的足跡圖像進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換，從RGB空間轉(zhuǎn)換到Lab空間；取亮度通道L，對(duì)其按照足跡壓力面層數(shù)n進(jìn)行量化；然后將Lab模式圖像再轉(zhuǎn)換到RGB空間，得到足跡多層壓力面分布圖像。

作為技術(shù)方案的進(jìn)一步補(bǔ)充，步驟S3中獲得足跡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征的方法為：