基于形状特征的平面鞋印图像检索的研究

摘要

鞋印图像是一类具有特殊意义的计算机图像，它能够反映出鞋底外表的结构特征。如何快速、准确地进行鞋印图像检验是刑事技术理论与实践的重要课题。基于内容的平面鞋印检索利用图像处理、模式识别等技术实现快速、准确认定给定鞋印与鞋印库中特定鞋印样本间的相似关系，这一研究对刑侦技术发展具有重大意义。 本文通过深入研究鞋印图像的特征，设计开发“平面鞋印检索系统”。该系统突破常规以经验为主的专家主观判断的局限，用量化的方法，提取鞋印轮廓特征，根据轮廓特征进行鞋印图像检索，使鞋印检验理论和技术更加系统和客观。 本文主要围绕鞋印形状特征提取这一关键技术展开，提出基于外轮廓、内部花纹形状特征的鞋印图像检索方法。所做工作主要包括以下四个方面： (1)为了提高检索精确度，简化特征提取过程，给出了一种新的鞋印图像倾斜校正方法，该方法根据鞋印图像最长轴和水平方向的夹角，将鞋印图像倾斜校正，然后将鞋印进行分区以及建立坐标轴。 (2)提出了基于各分区纵横比、特征点的外轮廓描述法。分区纵横比刻画了鞋印的鞋尖区、鞋掌区、鞋弓区、鞋跟宽度与最长轴之间的比值；外轮廓特征点包含拐点、切点，其中拐点是凹圆弧与凸圆弧的平滑过渡点，切点是凸凹圆弧与直线之间的过渡点。 (3)在已有轮廓特征提取算法的基础上，提出了基于距离、角度直方图的花纹形状表示方法。该方法不仅能提取花纹的形状特征，而且也考虑了各花纹间的空间位置关系，从而更准确地进行鞋印图像检索。 (4)为了提高检索算法时间和空间效率，采用矢量量化方法，建立鞋印花纹特征与码字的对应关系。每个不连通花纹特征可用与其对应码字的索引值和质心坐标来表示。 本文提出的倾斜校正算法、轮廓特征提取等方法在平面鞋印图像检索系统中得到运用，所开发的原型系统在实验中取得了很好的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1图像检索的发展和现状

1.2鞋印图像检索相关的研究与应用

1.3本文主要研究工作和章节安排

2基于内容图像检索的预备知识与关键技术

2.1图像检索中常用的低层视觉特征的描述方法

2.1.1颜色特征

2.1.2纹理特征

2.1.3形状特征

2.1.4空间关系特征

2.2鞋印图像预处理

2.2.1鞋印图像倾斜校正

2.2.2鞋印分区以及坐标轴的建立

2.3图像中常用的相似性度量方法

2.3.1概述

2.3.2相似性测度

2.4图像检索算法的评价准则

2.4.1查准率和查全率

2.4.2命中准确率

2.4.3排序值评测法

2.4.4 ANMRR

2.5本章小结

3基于外轮廓特征鞋印图像检索

3.1基于各分区纵横比的外轮廓描述

3.1.1鞋印外轮廓特征提取的一般方法

3.1.2基于各分区纵横比的外轮廓描述

3.1.3实验结果与分析

3.2基于特征点的鞋印图像外轮廓描述法

3.3基于外轮廓特征鞋印图像检索实验结果

3.4本章小结

4鞋印内部花纹形状特征的描述方法

4.1鞋底花纹形状的种类

4.2目前鞋底花纹识别方法

4.3本文鞋印花纹轮廓特征提取流程

4.4鞋印花纹特征的表示与存储

4.4.1矢量量化原理

4.4.2矢量量化在鞋印花纹编码中的应用

4.5基于花纹特征的鞋印检索流程

4.6本章小结

5综合外轮廓、内部花纹形状特征的鞋印图像检索

5.1平面鞋印图像检索流程

5.2鞋印图像检索结果

5.3本章小结

6平面鞋印图像检索系统的设计与实现

6.1系统结构图

6.2系统主要运行界面

6.3数据库系统的设计与实现

6.3本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间公开发表论文、参加的课题