基于形状特征的平面鞋印图像检索的研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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
• 6.4 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