[发明专利]一种结合步法特征的成趟足迹识别方法

权利要求书

1.一种结合步法特征的成趟足迹识别方法，其特征在于，至少包括：离线训练过程和在线识别过程；

所述离线训练过程至少包括以下步骤：

S11：通过采集单元获取待训练的成趟足迹图像，得到初始待训练的成趟足迹图像数据集为D＝{f_i，i＝1，2，...，N}其中f_i表示为第i个人的成趟足迹，N表示数据库中人的数量；

S12：提取所述待训练的成趟足迹图像集D中的单枚足迹；

S13：构建所述待训练的成趟足迹图像的步法能量图，

通过获得单枚足迹的连通区域，标记出所述连通区域面积大于设定连通区域阈值t₂的部分，通过矩形框标记，再比较连续两幅单个足迹图像f_ij与f_i(j+1)的所述矩形框的左上角坐标(d_x,d_y)中d_y的大小，d_y值小的足迹判定为左脚，d_y值大的足迹则判定为右脚，j表示单枚足迹图像序号；

将连续单个足迹进行二次拼接；其中将每幅拼接图中足迹数量确定为3，按照行走习惯特点以左脚为起始开始拼接，从而构成先后关系为“左右左”的二次拼接图像f_ip,其中，f_ip表示第i个人的第p幅拼接足迹图像，其中i∈[1,N],p∈[1,P]，N表示数据库中人的数量，P表示每个人的拼接图像数量；

对所述二次拼接图像进行步行线矫正和尺度归一化，求取二次拼接图像中单个足迹各自的质心，连接所述二次拼接图像中两只左脚的质心，即为左步行线l_ip，该直线与图像x方向可以得到一个夹角θ_ip，将图像旋转该角度，使步行线与x方向平行，完成对步行线的矫正，再求取所述二次拼接图像中足迹区域的外接矩形，以矩形的左上角坐标为基准，遍历每个人的P幅图像并将其归一化到最大外接矩形的尺寸，最后遍历每个人的P幅图像，将图像归一化到最大图像尺寸，其他位置补零；

将归一化后的二次拼接图像组合求得步法能量图，根据三角形稳定性原理，采用三枚单个足迹组成的图像加权平均，得到步法能量图作为判别图像，构建每个人的步法能量图其中表示第i个人的步法能量图像，N表示数据库中人的数量；

S14：根据单枚足迹提取用于粗粒度分类的待训练成趟足迹图像的步幅特征；

S15：根据提取的步幅特征构建成趟足迹粗粒度分类模型；

S16：根据步法能量图和粗粒度分类模型构建成趟足迹细粒度识别模型；

所述在线识别过程至少包括以下步骤：

S21：通过采集单元获取在线识别的成趟足迹图像；

S22：提取所述在线识别的成趟足迹图像中单枚足迹；

S23：构建所述在线识别的成趟足迹图像的步法能量图；

S24：提取用于粗粒度分类的在线识别成趟足迹图像的步幅特征；

S25：将提取的步幅特征输入到通过所述离线训练过程步骤S15构建的粗粒度分类型，得到粗分类结果；

S26：根据粗粒度分类结果和提取的步法能量图，通过所述步骤S16所构建的细粒度识别模型进行成趟足迹的细粒度识别。

2.根据权利要求1所述的一种结合步法特征的成趟足迹识别方法，其特征还在于：

所述在线识别的/待训练的成趟足迹图像提取单枚足迹：

首先将所述在线识别的/待训练的成趟足迹图像通过线性空间滤波函数进行去噪；

将单趟足迹通过L*H大小的结构元素对图像进行膨胀运算，再对所述膨胀运算后的像素值水平方向投影，获得投影直方图，统计所述投影直方图投影累计像素值大于设定阈值t₁的位置并标注索引，低于阈值的部分置零，从而筛除噪声的干扰；获取索引的一阶差分，判断单个足迹之间的间距；

取所述单个足迹对应间隔的中间位置作为分割点，将D中的成趟足迹图像分割为连续的单个足迹图像，去除首尾两步，得到单枚足迹，第i个人的第j幅单枚足迹图像，记为f_ij，其中i∈[1,N],j∈[1,M]，N表示数据库中人的数量，M表示成趟足迹分割得到的单个足迹数量。