[发明专利]一种基于区域加权梯度分布的足迹表达方法

说明书

本发明提供一种基于区域加权梯度分布的足迹表达方法，包括以下步骤：基于PCA的足迹图像校正；对足迹轮廓点的梯度分布进行提取；对足迹非轮廓点的梯度分布进行提取；所述足迹轮廓点和所述足迹非轮廓点梯度分布相结合的足迹表达。本发明根据PCA原理求取图像的主方向进行旋转校正，不易受噪声的影响。本发明兼顾足迹的局部轮廓形状信息，体现了不同区域足底压力梯度的重要性。本发明区分了足迹轮廓点区域与足迹非轮廓点区域的压力梯度分布特征，很好的体现了人行走时足底压力梯度的分布特点。

技术领域

本发明涉及足迹表达的技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于区域加权梯度分布的足迹表达方法。

背景技术

在基于足迹的生物特征识别研究中，常提取足迹图像的纹理信息、几何形状和压力分布信息。对于获取的足迹纹理信息，通常利用傅里叶变换、离散余弦变换、小波变换以及主成分分析和独立主成分分析的方法进行足迹识别。对于几何形状特征的获取，主要方法有：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，然后将特征进行傅里叶变换并取模，以此作为足迹的形状特征^[2]；3)分别提取前后足迹图像边缘点，计算每个特征点与邻近的多个特征点的距离并分配不同的权重，连接所有特征以此作为足迹的形状特征^[3]。对于压力分布特征的获取，主要方法有：1)提取足迹压力中心(cop)与区域几何中心的位置关系进行身份认定^[4]；2)利用足底压力中心(cop)轨迹信息构建足底平均、最大、最小压力时间曲线，直接利用曲线上的点构建足迹特征向量^[5]；3)提取足迹图像的压力径向梯度图来表征一个人的压力分布^[2,6]；4)提取足迹图像的压力分布方向强度并按照距离中心块的远近分配不同的权重^[7]。

目前已有方法存在以下缺陷：

(1)获取足迹纹理需要使用照相机拍摄足底图像，这对于用户而言受到一定程度的制约，同时精确提取足迹的纹理信息需要拍摄高分辨率的足迹图像，适用性在一定程度上受到制约。

(2)几何形状特征容易受到随机噪声和足迹残损的影响，导致识别精度降低。

(3)提取足迹的压力中心(cop)特征、压力变化曲线以及压力分布特征，都未能区分足迹的轮廓区域与非轮廓区域的重要性，而且压力的分布偏差较大时会导致识别精度降低。

[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]王新年等一种基于加权局部结构的脚印表达方法.中国，申请公开的发明专利，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.