[發明專利]一種基于區域加權梯度分布的足跡表達方法

在審

• 申請號: 202011034090.8
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112115909A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 王新年;楊錦
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/40;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種基于區域加權梯度分布的足跡表達方法，包括以下步驟：基于PCA的足跡圖像校正；對足跡輪廓點的梯度分布進行提取；對足跡非輪廓點的梯度分布進行提取；所述足跡輪廓點和所述足跡非輪廓點梯度分布相結合的足跡表達。本發明根據PCA原理求取圖像的主方向進行旋轉校正，不易受噪聲的影響。本發明兼顧足跡的局部輪廓形狀信息，體現了不同區域足底壓力梯度的重要性。本發明區分了足跡輪廓點區域與足跡非輪廓點區域的壓力梯度分布特征，很好的體現了人行走時足底壓力梯度的分布特點。

技術領域

本發明涉及足跡表達的技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于區域加權梯度分布的足跡表達方法。

背景技術

在基于足跡的生物特征識別研究中，常提取足跡圖像的紋理信息、幾何形狀和壓力分布信息。對于獲取的足跡紋理信息，通常利用傅里葉變換、離散余弦變換、小波變換以及主成分分析和獨立主成分分析的方法進行足跡識別。對于幾何形狀特征的獲取，主要方法有：1)提取足長、掌寬、跟寬、足跟中心到每個腳趾中心與橫軸的角度以及腳掌面積等形態學特征^[1]；2)分別提取前后足壓力中心點到足跡圖像邊緣點的距離，然后將特征進行傅里葉變換并取模，以此作為足跡的形狀特征^[2]；3)分別提取前后足跡圖像邊緣點，計算每個特征點與鄰近的多個特征點的距離并分配不同的權重，連接所有特征以此作為足跡的形狀特征^[3]。對于壓力分布特征的獲取，主要方法有：1)提取足跡壓力中心(cop)與區域幾何中心的位置關系進行身份認定^[4]；2)利用足底壓力中心(cop)軌跡信息構建足底平均、最大、最小壓力時間曲線，直接利用曲線上的點構建足跡特征向量^[5]；3)提取足跡圖像的壓力徑向梯度圖來表征一個人的壓力分布^[2,6]；4)提取足跡圖像的壓力分布方向強度并按照距離中心塊的遠近分配不同的權重^[7]。

目前已有方法存在以下缺陷：

(1)獲取足跡紋理需要使用照相機拍攝足底圖像，這對于用戶而言受到一定程度的制約，同時精確提取足跡的紋理信息需要拍攝高分辨率的足跡圖像，適用性在一定程度上受到制約。

(2)幾何形狀特征容易受到隨機噪聲和足跡殘損的影響，導致識別精度降低。

(3)提取足跡的壓力中心(cop)特征、壓力變化曲線以及壓力分布特征，都未能區分足跡的輪廓區域與非輪廓區域的重要性，而且壓力的分布偏差較大時會導致識別精度降低。

[1]Robert B.Kennedy.Uniqueness of bare feet and its use as a possiblemeans of identification,Elsevier science Ireland Ltd.,82(1):81-87,1996.

[2]X.Wang,H.Wang,Q.Cheng,N.L.Nankabirwa and T.Zhang.Single 2Dpressure footprint based person identification.2017IEEE International JointConference on Biometrics(IJCB),Denver,CO,2017,pp.413-419.

[3]王新年等一種基于加權局部結構的腳印表達方法.中國，申請公開的發明專利，201910447667.9.

[4]K.Nakajima,Y.Mizukami,K.Tanaka,and T.Tamura.Footprint-basedpersonal recognition.IEEE Transactions on Biomedical Engineering,47(11):1534–1537,2000.