[發明專利]基于赤足或穿襪足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置

有效

• 申請號: 201510055903.4
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN104574426B
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 陳偉卿;董波;金瑋
• 申請（專利權）人: 大連恒銳科技股份有限公司
• 主分類號: G06T7/62
• 分類號: G06T7/62;G06T5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 胡景波

技術領域

本發明涉及數字圖像處理、計算機視覺以及刑偵技術領域，尤其涉及一種基于赤足或穿襪足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置。

背景技術

足跡是刑偵辦案中最常見的“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日趨智能型，作案人的反偵察意識越來越強，犯罪現場能提取到的手印痕跡數量大大減少，因此，足跡分析在偵查破案過程中的重要性越來越突出，而足跡分析中很重要的一個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、性別。根據人身特征可大大縮小嫌疑人排查范圍，加快案件偵破速度。

我國的足跡檢驗理論遠遠走在世界前列，相關著作中對人身特征的分析方法也有大量闡述。從赤足與穿襪足跡中分析足長進而推算足跡遺留人的身高相對而言較簡單，但年齡、體態、性別的分析要在綜合分析足跡壓力面的基礎上進行，足跡壓力面的識別、標畫是其中的關鍵步驟，其準確性將直接影響人身特征的分析結果，目前只有少數具有多年經驗的專家才能正確標畫；此外，基于壓力面的人身特征分析主要依賴專家手工測量、定性推斷，因此不可避免地引入人為誤差。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于赤足或穿襪足跡圖像的人身特征分析的方法及裝置，通過運用計算機圖像處理手段，自動提取出待檢驗足跡的壓力面信息，在像素級上計算得到足跡基本特征；在分析人身特征階段，通過建立科學的模型，將人工經驗進行量化，避免足跡檢驗人員主觀影響及人為誤差的引入，從而達到快速、定量、準確、客觀地人身特征分析的目的。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種基于赤足或穿襪足跡圖像的人身特征分析的方法，包括如下步驟：

S1.對赤足或穿襪足跡圖像進行多層壓力面提取；

S2.根據赤足或穿襪足跡的多層壓力面圖像，獲得至少下述足跡形態結構特征：足長、足寬、跟寬、弓寬以及掌區重壓面下緣凸點的位置；

S3.分別建立足跡形態結構特征與身高、年齡、體態和性別之間的數學模型；向各數學模型輸入上述形態結構特征，獲取人身特征。

作為技術方案的補充，步驟S1中多層壓力面提取的步驟為：

S1.1.對赤足或穿襪足跡圖像預處理：將赤足或穿襪足跡圖像進行濾波，該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)表示當前像素位置，m、n分別表示濾波窗口在x、y方向的大小；

S1.2.壓力面提取：

S1.2.1.對預處理后的足跡圖像進行雙邊濾波操作，可用如下公式表示：

其中，W_p是加權函數，定義如下

I^F是雙邊濾波后的足跡圖像，I表示預處理步驟中濾波后的足跡圖像，x表示圖像I中當前像素的位置坐標，Ω為以x為中心的當前雙邊濾波窗口，f_r是平滑亮度差異的值域核函數，g_s是平滑空間差異的空間核函數；

S1.2.2.量化分級：首先對雙邊濾波后的足跡圖像進行色彩空間轉換，從RGB空間轉換到Lab空間；取亮度通道L，對其按照足跡壓力面層數n進行量化；然后將Lab模式圖像再轉換到RGB空間，得到足跡多層壓力面分布圖像。

作為技術方案的進一步補充，步驟S1.1中的濾波器定義為：

其中，u、v是坐標變量，σ是標準偏差。

作為技術方案的補充，步驟S2中獲得足跡形態結構特征的方法為：

S2.1.建立足跡坐標系：取多層壓力面分布圖像中的壓力最外層，做掌區和跟區的內、外兩側的公切線，設掌區、跟區的內側最凸點分別為A、B，掌區、跟區的外側最凸點分別為C、D，則兩公切線AB、CD的夾角的角平分線為足跡中心線，足跡中心線與跟區下緣的交點為O，將足跡調整到其中心線豎直且腳尖向上，則在足跡所在平面中，以O為原點，以中心線為Y軸，豎直向上為Y軸正方向，水平向右為X軸正方向，建立足跡坐標系；

S2.2.計算足跡形態結構特征：壓力最外層的上緣凸點T，為赤足的拇趾前緣點，點T與原點O的連線在足跡中心線方向上投影的長度為足長；

掌區內、外兩側最凸點的連線AC的長度為足寬；

跟區內、外兩側最凸點的連線BD的長度為跟寬；