近年来,随着信息处理技术和计算机、网络技术的高速发展,基于人体生物特征的身份鉴别即生物特征识别成为当前信息技术领域的研究热点。人体站立或行走条件下遗留的立体足迹与人体的身高、体态、性别、年龄存在着特定的联系,在刑事侦察等领域的长期实践中已得到证实和成功的应用。作为生物识别中的一个新的研究方向,足迹生物特征识别有许多基本理论和算法研究课题。 本文研究立体足迹的生物特征识别技术。由于立体足迹呈现的三维表面数据,立体足迹数据的处理和生物特征提取方法研究,不仅是深度图像处理和模式识别中有重要学术意义的研究课题,在刑事侦查、保安等领域也有明显的应用前景。 本文针对立体足迹呈现三维曲面的微分几何关系,运用深度图像处理与分析原理研究了立体足迹重压面的分割方法,并结合立体足迹身份鉴别领域知识,研究了重压面形态特征参数的提取方法。取得的主要成果包括: 一、构建足迹图像和人体生理特征数据库。 建立足迹图像和人体生理特征数据库是发展足迹识别理论、开展足迹生物鉴别技术研究的基础性工作。目前国内外还没有这样的足迹数据库。该数据库将用于足迹生物特征分析和识别技术研究,同时也可为国内外相应研究机构提供测试数据。 二、运用微分几何原理研究深度图像分割方法,实现了立体足迹重压面的分割与提取。 本文针对足迹深度图像的特点,定义了形状索引的概念,提出了一种基于高斯曲率和平均曲率的分割方法。针对足迹深度数据的强噪声产生的过分割问题,设计了人机交互后处理方式,运用足迹识别领域知识进行区域选择与合并,提高了重压面分割精度。 三、结合足迹身份鉴别领域知识,提出了一组描述人体生物特征的特征参数。 特征描述是计算机自动识别的基础,它将直接影响到识别的效果。本文提出了一种基于足迹全局与区域特征的描述方法,并对提出的特征进行了初步分析。全局特征如足迹的长、宽、矩形度和重压点之间的连线长度与夹角均能较好地反映足迹遗留人的足部骨骼的分布形状、足迹的大小、胖瘦;区域特征如各重压面的面积分布可以反映人的体态和行走习惯,而质心多边形能较好的地描述五趾之间的位置关系。这些特征均能客观地反映足迹遗留人的特征。