專利名稱：一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，屬于刑偵痕跡檢測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
成趟足跡是指能直接反映雙足協(xié)調(diào)搭配關(guān)系特征的多個(gè)連續(xù)足跡。借助成趟足跡獲取犯嫌疑人個(gè)人信息及現(xiàn)場活動軌跡，進(jìn)而與樣本數(shù)據(jù)庫中樣本進(jìn)行相似度對比，可協(xié)助辦案人員縮小嫌疑人范圍，明確案件偵察方向。目前國內(nèi)外已有的足跡檢測多采用石膏模型、激光光源照射等手段，存在對專業(yè)化設(shè)備或?qū)I(yè)人員經(jīng)驗(yàn)依賴性過高等諸多弊端；同時(shí)，受限于辦案條件，我國刑偵單位從案發(fā)現(xiàn)場提取的成趟足跡多是單張平面足跡照片。因此，應(yīng)當(dāng)充分利用圖像處理、數(shù)據(jù)分析及數(shù)據(jù)挖掘等先進(jìn)技術(shù)，研究步幅特征提取、分析、檢驗(yàn)、對比的流程化方法。從而為推廣步幅特征定量檢驗(yàn)方法、進(jìn)一步提高公安人員辦案效率奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提出了一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，通過對犯罪現(xiàn)場遺留的成趟足跡照片進(jìn)行拼接、預(yù)處理、度量衡校正，接著提取步幅特征參數(shù)，進(jìn)而通過步幅特征分析個(gè)人特征縮小嫌疑人范圍，隨后通過隸屬度檢驗(yàn)法與嫌疑人樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合相似度對比，最終確定嫌疑人歸屬。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法具體步驟如下:第一步、通過對犯罪現(xiàn)場遺留的成趟足跡照片進(jìn)行拼接、預(yù)處理、提取步幅特征參數(shù)；具體如下:首先，將從犯罪現(xiàn)場采集的足跡照片結(jié)合模板列數(shù)的改進(jìn)快速配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像拼接；然后，進(jìn)行度量衡校準(zhǔn)，求出照片中足跡的實(shí)際長度(單位:cm)與像素值的比例rio ；再通過二值化、反轉(zhuǎn)顏色參數(shù)對拼接后的成趟足跡圖片進(jìn)行顏色預(yù)處理，以凸顯其形態(tài)特征；最后，對成趟足跡圖片依次按照主分量提取足跡中心線、區(qū)域標(biāo)記、質(zhì)心求取、步長提取、步寬提取和步角提取的步驟獲得步幅特征參數(shù)；第二步、利用步幅特征參數(shù)推算身高參數(shù)、根據(jù)前掌壓力面推算體重參數(shù)、按照前減后加法推算年齡，推算出足跡所屬人員的身高、體重和年齡；第三步、根據(jù)足跡所屬人員的身高、體重和年齡對現(xiàn)場其他人員的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行匹配，從而縮小嫌疑范圍；第四步、對有嫌疑的人員再次采集利用步幅特征參數(shù)、經(jīng)比例rio轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)長度度量衡單位(cm)，通過隸屬度檢驗(yàn)法與嫌疑人樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合相似度對比，最終實(shí)現(xiàn)對嫌疑人的辨識。在第一步中所述的結(jié)合模板列數(shù)的改進(jìn)快速配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像拼接步驟如下:I)在第一張圖片中取兩圖像重疊區(qū)域部分的連續(xù)三列像素點(diǎn)，然后選取間隔為X的連續(xù)3列像素點(diǎn)，以它們的對應(yīng)比值作為模板a ；2)在第二張圖片中從第一列像素開始選取，按照步驟I所述方法重新計(jì)算，得到比值模板h；3)計(jì)算模板a和匕差值的平方和得到模板C，計(jì)算出c的列向量和，然后，求出3個(gè)和值之和得到suml ；4)模板在第二張圖片中右移I列，重新計(jì)算得到c2，按照步驟3所述方法計(jì)算sum2，再繼續(xù)移動，計(jì)算得到sum3，最終直至完成搜索；5)完成搜索后得到一組suml, sum2, sum3,經(jīng)過比較求的最小值計(jì)為Smin,其對應(yīng)的數(shù)值即為與第一張圖片中選取的那列像素點(diǎn)相匹配的像素列值；6)如此完成兩張圖片的拼接，循環(huán)重復(fù)以上步驟完成其他圖片的拼接。在第一步中所述的對成趟足跡圖片依次按照主分量提取足跡中心線、區(qū)域標(biāo)記、質(zhì)心求取、步長提取、步寬提取和步角提取的具體步驟如下:I)將圖片中單個(gè)足跡區(qū)域進(jìn)行二值化處理，其中分為K個(gè)像素點(diǎn)，即二維向量Z =(i, j)T;2)對該足跡區(qū)域的像素值掃描求和取平均值，即為足跡質(zhì)心Cm ；3)利用公式
權(quán)利要求
1.一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法具體步驟如下: 第一步、通過對犯罪現(xiàn)場遺留的成趟足跡照片進(jìn)行拼接、預(yù)處理、提取步幅特征參數(shù)；具體如下: 首先，將從犯罪現(xiàn)場采集的足跡照片結(jié)合模板列數(shù)的改進(jìn)快速配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像拼接；然后，進(jìn)行度量衡校準(zhǔn)，求出照片中足跡的實(shí)際長度與像素值的比例rio;再通過二值化、反轉(zhuǎn)顏色參數(shù)對拼接后的成趟足跡圖片進(jìn)行顏色預(yù)處理，以凸顯其形態(tài)特征；最后，對成趟足跡圖片依次按照主分量提取足跡中心線、區(qū)域標(biāo)記、質(zhì)心求取、步長提取、步寬提取和步角提取的步驟獲得步幅特征參數(shù)； 第二步、利用步幅特征參數(shù)推算身高參數(shù)、根據(jù)前掌壓力面推算體重參數(shù)、按照前減后加法推算年齡，推算出足跡所屬人員的身高、體重和年齡； 第三步、根據(jù)足跡所屬人員的身高、體重和年齡對現(xiàn)場其他人員的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行匹配，從而縮小嫌疑范圍； 第四步、對有嫌疑的人員再次采集利用步幅特征參數(shù)、經(jīng)比例rio轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)長度度量衡單位，通過隸屬度檢驗(yàn)法與嫌疑人樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合相似度對比，最終實(shí)現(xiàn)對嫌疑人的辨識。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第一步中所述的結(jié)合模板列數(shù)的改進(jìn)快速配準(zhǔn)算法進(jìn)行圖像拼接的步驟如下: 1)在第一張圖片中取兩圖像重疊區(qū)域部分的連續(xù)三列像素點(diǎn)，然后選取間隔為X的連續(xù)3列像素點(diǎn)，以它們的對應(yīng)比值作為模板a ； 2)在第二張圖片中從第一列像素開始選取，按照步驟I所述方法重新計(jì)算，得到比值模板h ； 3)計(jì)算模板3和131差值的平方和得到模板C，計(jì)算出C的列向量和，然后，求出3個(gè)和值之和得到suml ； 4)模板在第二張圖片中右移I列，重新計(jì)算得到c2，按照步驟3所述方法計(jì)算sum2，再繼續(xù)移動，計(jì)算得到sum3，最終直至完成搜索； 5)完成搜索后得到一組suml,sum2, sum3,經(jīng)過比較求的最小值計(jì)為Smin,其對應(yīng)的數(shù)值即為與第一張圖片中選取的那列像素點(diǎn)相匹配的像素列值； 6)如此完成兩張圖片的拼接，循環(huán)重復(fù)以上步驟完成其他圖片的拼接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第一步中所述的對成趟足跡圖片依次按照主分量提取足跡中心線、區(qū)域標(biāo)記、質(zhì)心求取、步長提取、步寬提取和步角提取的具體步驟如下: 1)將圖片中單個(gè)足跡區(qū)域進(jìn)行二值化處理，其中分為K個(gè)像素點(diǎn)，即二維向量Z=(i, j)T; 2)對該足跡區(qū)域的像素值掃描求和取平均值，即為足跡質(zhì)心Cm； 3)利用公式求出均值向量叫； 4)利用公式w—jw/求出協(xié)方差矩陣Cz； 5)求出協(xié)方差矩陣Cz的特征值及其對應(yīng)的特征向量，將特征值中最大的那一個(gè)對應(yīng)的特征向量作為單足足跡中心線方向； 6)過足跡質(zhì)心Cm，以特征向量方向?yàn)樾甭蔾做出一條直線，此即為足跡中心線； 7)連接左側(cè)兩足跡質(zhì)心與右側(cè)兩足跡質(zhì)心作為左右步行線，計(jì)算足跡中心線與步行線的夾角，此即為步角，單位為度； 8)取單足足跡橫坐標(biāo)最小點(diǎn)作為足跡后邊沿點(diǎn)橫坐標(biāo)， 9)過右步行線第一足跡后邊沿點(diǎn)往左步行線作垂線，得垂線I方程，過左步行線第二足跡后邊沿點(diǎn)往左步行線作垂線，得垂線2方程，垂線I與垂線2便是左步長的兩條標(biāo)記線，兩標(biāo)記線平行，兩條標(biāo)記線之間的距離便是步長； 10)求出足跡質(zhì)心與對側(cè)步行線的距離，此即為步寬； 11)循環(huán)重復(fù)以上步驟完成所有步幅特征的提取，隨后求取均值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在所述的第八步取單足足跡橫坐標(biāo)時(shí)，橫坐標(biāo)最小點(diǎn)有一個(gè)以上，求取其縱坐標(biāo)平均值作為選取的后邊沿點(diǎn)縱坐標(biāo)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第二步中依據(jù)步幅特征參數(shù)推算身高參數(shù)的步驟如下: 1)設(shè)正常行走的一個(gè)復(fù)步周期中，順序第一枚足跡后跟后邊沿距第一枚足跡后跟后邊沿長度為單步長Lfs ； 2)測量單個(gè)足跡全長Lfm，其中，足跡為穿鞋足跡，則須減去1.5cm，足跡為赤腳足跡，則直接記錄長度； 3)根據(jù)單步長Lfs和足跡全長Lfm推算具體身高:足跡全長Lfm在25cm以上的，其身高=單步長Lfs+l/3足跡全長Lfm ;足跡全長Lfm在23.5-25cm之間的，其身高=單步長Lfs+l/2足跡全長Lfm ;足跡全長Lfm在23.5以下的，其身高=單步長Lfs+2/3足跡全長Lfm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第二步中依據(jù)前掌壓力面推算體重參數(shù)的步驟如下: 1)分別測量前掌重壓面長度、前掌重壓面寬度Wfp及前掌寬度wf，前掌重壓面寬度占前掌寬度1/2以內(nèi)的為偏瘦體態(tài)，1/2-4/5為中等體態(tài)，4/5以上為偏胖體態(tài)； 2)根據(jù)體重(kg)= 2X (Wfp+Wf+體態(tài)系數(shù))推算體重，體態(tài)系數(shù)根據(jù)體態(tài)分別為:偏瘦體態(tài)的體態(tài)系數(shù)為10mm，中等體態(tài)的體態(tài)系數(shù)為20mm，偏胖體態(tài)的體態(tài)系數(shù)為30mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第二步中依據(jù)前減后加法推算年齡的步驟如下: 1)首先確定足跡前掌重壓面范圍，標(biāo)定前后邊沿，隨后自足跡前掌邊沿中點(diǎn)A至后跟邊沿中點(diǎn)B做出足跡中心線AB ； 2)自前掌邊沿中點(diǎn)A沿足跡中心線AB下方0.31倍AB總長處得O點(diǎn)，過O點(diǎn)做AB的垂線得橫切線⑶； 3)自O(shè)點(diǎn)向上下分別量出橫切線CD距邊沿壓力面的距離LpL2, L1=L2時(shí)，年齡為30歲左右；L1 > L2 時(shí)，年齡=30-1.5 X (L1-L2)；L1 < L2 時(shí)，年齡=30+1.5 X (L2-L1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，其特征在于:在第四步中利用隸屬度檢驗(yàn)法結(jié)合與樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合相似度計(jì)算的步驟如下: 1)測得現(xiàn)場遺留成趟足跡左步長Xtll，右步長Xtl2，左步寬Xtl3,右步寬X04，左步角X05,右步角Xtl6,而\、\、X3 > X4 > x5> Xe則分別是樣本庫中成趟足跡樣本的左步長、右步長、左步寬、右步寬、左步角、右步角的均值，足跡的組數(shù)為N，N滿足2〈N〈10 ； 2)判斷依據(jù):當(dāng)滿足 IXcu-X1I 或 I Xq2-X2 I >8、IXtl3-X3I 或 I Xtl4-X41 >4、X05-X5 或 | Xtl6-X61 >5 中任一條件時(shí)，則視隸屬度U為O，排除樣本嫌疑； 3)當(dāng)隸屬度U不為O時(shí)，根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法，屬于刑偵痕跡檢測技術(shù)領(lǐng)域；本發(fā)明首先將犯罪現(xiàn)場遺留的成趟足跡照片進(jìn)行拼接、預(yù)處理、提取步幅特征參數(shù)，進(jìn)而通過步幅特征分析個(gè)人特征縮小嫌疑人范圍，隨后通過隸屬度檢驗(yàn)法與樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合相似度對比，最終確定嫌疑人歸屬。本方法提高了判斷的準(zhǔn)確度和效率，為刑偵人員提供了一種方便且精確的利用步幅特征綜合指標(biāo)定量檢驗(yàn)方法；適用于對犯罪現(xiàn)場遺留的成趟足跡進(jìn)行自動提取、分析及對比檢驗(yàn)。
文檔編號G06K9/46GK103198466SQ20131014175
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者潘楠, 劉益 申請人:昆明信諾萊伯科技有限公司