[發明專利]一種結合先驗知識的鞋印花紋漸進細化式提取方法

有效

• 申請號: 201710385351.2
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN107247929B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 王新年;王加麗;張濤
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 王丹;李洪福

1.一種結合先驗知識的鞋印花紋漸進細化式提取方法，其特征在于，步驟包括：

S1采集原始現場鞋印圖像信息，并對鞋印圖像進行超像素分割，得到特征一致的圖像子區域；

S2對鞋印圖像進行粗標記，得到花紋區域F＝{f₁,f₂,......,f_n}以及背景區域B＝{b₁,b₂,......,b_m}，并統計標記花紋區域和背景區域的個數，其中n為花紋區域的個數，m為背景區域的個數；

S3根據用戶標記結果對鞋印圖像的子區域，利用兼顧方向特征與顏色特征的區域相似性度量方法進行最大相似性區域合并，得到初始的鞋印花紋提取結果P₁，包括：

S3-1計算步驟S2標記的各圖像區域中任意相鄰區域之間的顏色相似度s₁(R,Q)，其中R和Q分別表示任意相鄰的兩區域；

S3-2計算步驟S2標記的各圖像區域中任意相鄰區域之間的方向場相似度s₂(R,Q)；

S3-3根據顏色相似度s₁(R,Q)和方向場相似度s₂(R,Q)計算相鄰區域R和區域Q的相似度S(R,Q)，

S(R,Q)＝λs₁(R,Q)+(1-λ)s₂(R,Q)

其中，λ為顏色相似度所占權重，方向場相似度s₂(R,Q)的求取包括

①對原始鞋印圖像利用基于梯度的方法構建方向場，其主要步驟如下：

A.將鞋印圖像分成w×w的子圖，利用Sobel算子計算子圖中每一像素點(i,j)沿X軸方向的梯度值和沿Y軸方向的梯度值

B.利用下述公式計算子任意子圖中心點(i,j)的局部方向值

其中，V_x(i,j)為w×w區域內在x方向的平均梯度矢量，V_y(i,j)為w×w區域內在y方向的平均梯度矢量θ(i,j)是以像素點(i,j)為中心的子塊的局部方向，θ(i,j)∈[0,π]，得到鞋印圖像的方向場；

②對于任意相鄰區域R和Q，利用Bhattacharyya系數衡量相鄰區域R和Q之間的方向場相似度，即

其中，表示區域R中方向v出現的概率，表示區域Q中方向v出現的概率；

S3-4統計鞋印花紋圖像所有相鄰區域的相似度集合S；

S3-5根據所有相鄰區域的相似度S，以及步驟S2得到的用戶標記區域，進行最大相似性區域合并，得到初始的鞋印花紋提取結果P₁；

S4對初始的鞋印花紋提取結果P₁進行迭代細化修正，得到準確的鞋印花紋提取結果P；

S5對準確的鞋印花紋提取結果P進行光照校正與花紋增強處理；

S6利用OTSU算法將處理后的圖像花紋提取結果進行二值化，得到最終的鞋印花紋圖像二值圖。

2.根據權利要求1所述的結合先驗知識的鞋印花紋漸進細化式提取方法，其特征在于，所述步驟S3-1包括如下步驟：

①首先分別在R、G、B三個顏色通道上采用16級量化對圖像進行處理，統計量化處理后各區域在16×16×16＝4096維的顏色特征空間內的特征值；

②對于任意相鄰區域R和Q，利用Bhattacharyya系數衡量兩區域之間的顏色相似度，即

其中，表示區域R中顏色u出現的概率，表示區域Q中顏色u出現的概率。