[发明专利]一种基于加权局部结构的脚印表达方法

说明书

本发明提供一种基于加权局部结构的脚印表达方法，包括：对脚印图像进行预处理并获取特征点；计算特征点几何结构；计算所述特征点的局部结构矩阵；计算所述特征点加权局部结构矩阵；构建脚印加权局部结构矩阵。本发明提取的单脚印图像的局部结构矩阵兼顾了特征点的空间分布特性和特征点之间的几何结构关系，具有很强的可区分性，从而提高了识别的精确度。进一步地，本发明在局部结构矩阵中引入加权因子，减弱了脚印残缺的问题，特征适用性更广泛。

技术领域

本发明涉及脚印识别技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于加权局部结构的脚印表达方法。

背景技术

人体的脚型骨骼决定着脚印中掌区、足弓、跖区和趾区等具有不同的形态分布特征，具有特定性和相对稳定性，是利用脚印几何形状特征进行人身份鉴别的基本依据。目前脚印的形状特征的主要表达方法有：1)提取足长、掌宽、跟宽、足跟中心到每个脚趾中心与横轴的角度以及脚掌面积等形态学特征^[1]；2)分别提取前后足压力中心点到足迹图像边缘点的距离，然后对特征进行傅里叶变换并取模，作为足迹的形状特征^[2]。

目前脚印识别存在的问题是：1)目前的脚印识别方法通常是通过从图像中提取如长、宽、角度等形态学特征进行识别。这种方法容易受到噪声影响，而且提取精度较低，增加了整个识别过程的难度，降低了识别的准确性；2)几何形状特征易受到脚印残缺的影响且没有考虑特征点空间分布特性，从而导致识别精度降低。

引证文件：

[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.2017 IEEE International JointConference on Biometrics(IJCB),Denver,CO,2017,pp.413-419.

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于加权局部结构的脚印表达方法，包括：

步骤S1：对脚印图像进行预处理并获取特征点；

步骤S2：计算特征点几何结构；

步骤S3：计算所述特征点的局部结构矩阵；

步骤S4：计算所述特征点加权局部结构矩阵；以特征点p_i为例，将距离所述p_i不同层的特征点赋予不同的加权因子，距离所述特征点p_i越近，加权因子越大；所述不同层是以参考点p_i为圆心，在以该点到质心之间的距离d^PF(i)为半径的圆域内以对数距离间隔构建N个同心圆，不同的同心圆即为不同的层；所述加权因子可以表示为：

其中，w_il表示以特征点p_i为圆心、第l层同心圆的未归一化的加权因子，d^PF(i)表示特征点p_i到质心点的距离，N表示同心圆的个数，ww_il表示将加权因子归一化到0～1之间。

进一步地，所述特征点p_i的加权局部结构矩阵表示为W_i(θ_k,r_l)：