人体赤足迹形态学特征提取方法的研究

摘要

人体站立或行走条件下，脚掌面通过力的传递作用在某种刚性载体上形成的压痕信息即为平面赤足迹。其形态分布特征由人体脚型骨骼决定，具备特定性和相对稳定性。同时，足痕信息来源于人的整体行为，与人的生物特征存在特定联系，且表现为一定的规律性。这是赤足迹形态特征提取、分析的优点，亦为其难点。由于足迹特征点的标注定位专家经验描述比较模糊，且目前足迹的识别、检验都是人工或半人工地进行，所以需要研究自动可靠的形态学分析技术，以获取精确稳定的特征参数值来进行足迹分析、认证。 作为平面赤足迹分析识别技术的初步研究，本文给出了一种自动提取基于计算几何的数字形状特征测量集模型，并运用标准偏差分析理论讨论了所提取的足迹轮廓特征测量集的识别能力和鲁棒性。 在图像轮廓的提取中，本文采用了阈值分割的方法。根据实验数据的特点，提出了基于双峰法和大律法相结合的双阈值分割方法，同时对大律法在实施过程中，针对其对于目标和背景灰度相差不明显时分割会出现大块黑色区域的不足加以改进，采用灰度拉伸以增加对比度，再采用大律法进行阈值提取。实验表明，这是一种速度快且分割效果良好的方法。 对于特征量，除了一般的几何特征外，本文考察了足部两条曲线的信息，定义了平均弯曲度来描述曲线的整体形状，评估曲线各点角度变化的程度。 在实验结果及数据分析中，基于获取特征量间的相关性及对特征量标准偏差比的分析，本文给出了一种基于人体赤足迹识别的模型。对足部特征量与人基本信息如体重、性别、身高之间的关系做了研究，实验表明，本文所获取的特征量可反映足迹所有人的某些生物特征，具有潜在的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1人体赤足迹是什么

1.2赤足迹分析应用及研究进展

1.3研究意义与内容

第二章 实验装置及理论基础

2.1图像来源、装置及方案

2.2图像数据格式

2.3软件平台

2.4赤足结构特征

第三章平面赤足迹预处理

3.1概述

3.2直方图阈值提取

3.3形态学滤波(Morphological Filtering)

3.4边缘平滑

第四章 足迹形状特征提取

4.1轮廓提取和跟踪

4.2边缘凸包的计算

4.3建立坐标系

4.4足迹的自动标注

4.5形状特征测量值的定义和计算

第五章 实验结果与分析

5.1数据分布

5.2特征参数间的关联性

5.3用于个体识别的参量选取

5.4基本信息预测

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢