[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

本發明公開了一種結合先驗知識的鞋印花紋漸進細化式提取方法，其步驟包括：S1采集原始現場鞋印圖像信息，利用超像素分割得到特征一致的圖像子區域；S2對鞋印花紋圖像進行粗標記；S3對鞋印花紋圖像進行花紋區域和背景區域的區域判定，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。本發明基于鞋印花紋的顏色和方向特征的先驗知識計算區域相似度，進行花紋與背景的判斷，提高了花紋提取的準確性，進一步推動足跡識別技術的應用和發展。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別是一種結合先驗知識的鞋印花紋漸進細化式提取方法。

背景技術

目前鞋印花紋提取的方式主要有以下兩種：

(1)人工手動提取，主要是由經驗豐富的專業人員利用圖像處理軟件，分割出鞋印圖像的花紋區域，提取鞋印花紋。

(2)自動提取方法：劉健康運用模糊C-均值聚類算法(FCM)對鞋印圖像進行分割，提出了基于二維屬性直方圖的最大類間方差方法提取鞋印花紋。楊芳將現場鞋印圖像按背景進行分類，對不同的背景采用不同的濾波方式進行去噪。利用多尺度top-hat變換的方法來增強鞋印圖像的對比度，對于對比度明顯的圖像運用基于子圖的閾值法對圖像進行分割，解決光照不均問題。對于對比度不高的圖像運用快速模糊C-均值聚類算法，即一種基于分水嶺變換的模糊C-均值聚類算法實現花紋的提取。專利號為CN 103549960的專利對采集的現場鞋印圖像，采用Snake模型確定輪廓，然后結合顯影圖輪廓和顯跡圖輪廓確定鞋印花紋特征的范圍，確定感興趣區域，用混合高斯模型減影方法提取鞋印花紋。

上述方法均可在一定程度上實現對鞋印花紋的現場提取，但相應的存在的以下問題：(1)人工手動提取的方法工作量大，效率低，并且存在語義的二義性，存在主觀性；(2)自動提取方法沒有利用鞋印花紋的先驗知識以及用戶的語義信息，提取的花紋存在花紋丟失或包含較多背景干擾等情況。這些問題將嚴重影響公安人員偵破案件的效率，還將制約足跡識別技術的應用發展。

發明內容

鑒于已有技術存在的不足，本發明的目的是要提供一種利用花紋特征先驗知識并兼顧提取效率的鞋印花紋提取方法。

為了實現上述目的，本發明技術方案如下：

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；

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。

與現有技術相比，本發明的有益效果：