[发明专利]一种高精度立体足迹快速采集方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度立体足迹快速采集方法，属于脚印信息采集分析领域。

背景技术

作为一种重要的反映人体生物特征的痕迹信息，足迹在国内外受到了普遍的重视。特别是自上世纪80年代以来，足迹检验技术不断向定量化、自动化方向发展，在实际办案中发挥了重要作用。传统拍照、石膏制模等手段能够满足立体足迹提取的基本要求，但效率、精度、自动化程度低，而且需要操作者具有一定的提取经验，液体、灰尘等软基客体的足迹提取比较困难。另一方面社会不断进步，城市化进程加快，地面条件发生巨大变化，在钢筋水泥结构的“丛林”中用传统的方法提取立体足迹也不太现实。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，本申请提出一种高精度立体足迹快速采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：连续投射不同频率黑白相间的横/竖条纹垂直照射于足迹表面；

S2：用变尺度18方向gabor滤波器提取特征，系统重构三维平面，提取投影基准面与水平面夹角，以此角调整投影主轴与投影基准面正交并通过左/右采集组同步采集足迹数据；

S3：利用微型网格约束的双目立体视觉匹配算法进行基于NURBS的透视二次投影进行立体匹配三维重构；所述微型网格约束为同一目标在不同的相机的成像像素点位置不同形成视差，当条纹的位置已知时，在水平与垂直条纹形成的微型网格限定的范围内对特征点进行匹配。

S4：将所述步骤S3匹配及重构后的图像显示至显示单元上，得到提取后的足迹图像。

进一步的，所述步骤S3还包括：所述微型网格约束当其中一条光路像面中的NURBS曲线的控制点及其对应的权值已知时，则可以由下式得到其在另一条光路像面中的投影C_L()为：

其中，π(C(u))为空间NURBS曲线C(u)的透视投影变换；w_iL为左光路第i个控制点的权值；F_L(F_R)为左/右光路物空间焦点；β_L(β_R)为左/右光路放大倍率；d_iL为空间控制点在左光路像平面上的投影；N_i,k(u)为第i个k次B样条基函数。

更进一步的，采集足迹的足迹采集单元，与所述足迹采集单元连接的对采集到的数据进行分析的足迹信息处理单元以及显示所述足迹信息处理单元处理后的数据的足迹信息显示单元；

进一步的，所述足迹采集单元，包括：垂直照射于足迹表面的连续投射不同频率黑白相间的横/竖条纹的投影仪，左/右侧采集组，所述左/右采集组分别设有足迹采集的相机；所述左采集组和右采集组形成双目立体视觉测量；所述左/右相机分别与投影仪形成结构光三维测量；所述左/右侧采集组同步采集标定板上所述投影仪投影后产生的光点数据；

所述足迹信息处理单元，包括：自动识别所述足迹采集单元采集到的足迹数据的分析模块。

更进一步的，所述分析模块分析由所述足迹采集单元采集的足迹的材质、纹理、使用的时间、支撑结构、尺寸、多枚足迹的相对位置，粉尘、积雪、积水、血、泥、沙的厚度并自动存储现场的温度、湿度、经纬度信息。

更进一步的，所述三维测量利用微型网格约束的双目立体视觉匹配算法进行三维重构；所述左/右采集组一侧投影双目足迹图像阴影区域，另一侧投影双目重构融合该阴影区域。

更进一步的，所述双目立体视觉匹配算法为基于NURBS的透视二次投影立体匹配，其搜索范围为10个像素。

进一步的，所述的投影仪，包括：前端的镜头、变倍体、投影器；所述左/右采集组，包括：前端的镜头、变倍体、CCD。

进一步的，所述不同频率取值范围为0.001-0.25HZ，其取值由目标的尺度及其高低起伏的程度决定；

当目标尺度减小或高低起伏增大时，频率取值随尺寸的减小或起伏程度的增大而增大。

本发明的优点在于：由双目变为三目，其中投影算一目，两两组合成三组，通过微型网格来约束，阴影解缠能克服，微米精度快。从根本上解决外界对足迹的干扰破坏，真正实现原始无损提取，可避免“实物填充法”带来的人为破坏和变形，以及后期材料干缩、裂纹等问题。同时本申请采用光学条纹投影比三维激光扫描测量范围大、速度快、体积小、成本低。三维重构时，自动识别一侧投影双目足迹图像阴影区域，另一侧投影双目重构融合该阴影区域，解决了结构光三维重建中的遮挡-阴影难题。并用该数据与双目立体视觉三维重构结果复核结构光解缠问题，进一步提高三维重构精度。