浅议基于opencv脚印识别系统探究

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1、浅议基于OpenCV脚印识别系统探究摘要：脚印识别系统作为侦查破案中的重要组成部分正在得到广泛应用并逐步趋于成熟。本文提出了一种基于OpenCV计算机视觉库来对脚印图像进行处理的方法。该方法结合微软公司提供的MFC类库对脚印图像进行预处理，并提取出脚印的轮廓线，着重描述了采用水平投影和垂直投影来定位出脚印的位置。该方法适用于不同场景下的脚印定位和校正，具有较高的准确率。关键词：OpenCV；脚印识别；预处理；定位1前言脚印作为每个正常人人体特征的一部分，进入现代社会以来人们对脚印的运用也与日俱增。随着高科技国家科学

2、技术的急速普及，其中有不少违法犯罪分子作案方式逐渐精明，在案发现场留下的各种痕迹也难以被发现。因此，现在除了已经建好的国家血型数据库和DNA数据库，我们的相关部门还要建立起犯罪分子的脚印数据库，满足破案需要。2脚印图像预处理脚印图像的采集是脚印识别的第一步，只有采集到合适的脚印图像并进行适当的处理，才能够进行后续的识别工作。由于拍摄脚印的环境及脚印自身的影响使得采集到的原始图像不能满足后续处理的质量要求，这是就需要对采集到的图像进行识别前的预处理。脚印图像的预处理如下所述：2.1灰度化和灰度拉伸为了减小计算机内存开

3、销，加快其处理速度，使用脚印灰度图代替传统的由摄像头或者数码相机采集得到的脚印彩色图像。然后采用分段性变化的方法，使脚印图像中亮的区域更亮，暗的区域更暗，提高脚印图像对比度，从而使边缘更明显。2.2图像腐蚀脚印的边界点由于腐蚀的影响会逐渐被消除。同时，在这个过程中脚印的边界会向内部收缩。计算机处理后，图片显示脚印边缘明显向内部收缩。由于腐蚀后的脚印图像边缘向内收缩，所以用原始图像减去腐蚀后的图像可以得到脚印的总体轮廓线。2.3二值化二值图是指图像内仅有黑和白两个值。为了加快处理速度并能够将脚印与背景分开，选择阈值分

4、割法来实现脚印图像的二值化。阈值的选择至关重要，系统采用的是最大方差阈值分割法（即Otsu法）。这是一种使用类间方差最大值的自动确定阈值方法，效果较好。2.4中值滤波中值滤波是一种非线性平滑滤波，因此在一定程度上可以消除某些滤波所带来的脚印图像细节不清晰的问题，而对滤除噪声干扰及图像扫描噪声非常有效。对于脚印图像而言，其背景噪声多数是不连续的，故将模板(1,1,1,1)T结合脚印二值图像进行非线性平滑滤波，以去除孤立噪身。2.5开运算对具有相同的结构元素的图像开始使用腐蚀操作，然后再采取膨胀运算，这种方法简称开运算

5、。滤波后的图像存在一些较大的区域噪声，为了去处这些噪声，对图像进行开运算操作。通过该种方法操作后，脚印图像能够存在小的连续的区域、毛刺，使脚印的边界比原始图像的边界更平滑，其中噪声也被大部分去除了。3脚印定位脚印定位是对预处理后的图像中的脚印位置进行定位。脚印定位在整个脚印识别系统中至关重要，只有准确的定位脚印才能为后续的识别工作提供有力的保障。目前脚印定位有很多方法，本系统采用水平投影和垂直投影来定位出脚印的位置。下面介绍脚印定位的过程。3.1垂直投影通过开运算得到的脚印区域的较亮的像素值比较多而且比较集中，故将

6、图像做垂直投影，由下向上扫描。对前面处理过的图像的像素沿着垂直方向累加产生一个脚印图像的投影分布，脚印位置应对应投影分布的某段像素累加和大小均匀的波段。为了能够准确的定位脚印的高度位置，对投影的累加和进行聚类，具体的思想是，按照图像投影时的扫描顺序，如果某一行的像素累加和除以上一行像素的累加和小于一个给定的阈值，则将其像素累加和置零。统计归类后取连续不为零的累加和的宽度即可，选择和脚印高度最为接近的那段连续区域的开始和结束坐标，此即为脚印的高度坐标，考虑到脚印图像的尺寸不同，直接选取了最长连续区域作为脚印的高度位置

7、，通过该区域高度值即可得出脚印长度。3.2水平投影同理，通过垂直投影得到的脚印区域的较亮的像素值比较多而且比较集中，故将图像做水平投影，由左至右扫描。对前面处理过的图像的像素沿着水平方向累加产生一个脚印图像的投影分布，脚印位置应对应投影分布的某段像素累加和大小均匀的波段。为了能够准确的定位脚印的水平位置，对投影的累加和进行聚类，具体的思想是，按照图像投影时的扫描顺序，如果某一列的像素累加和除以上一列像素的累加和小于一个给定的阈值，则将其像素累加和置零。统计归类后取连续不为零的累加和的宽度即可，选择和脚印宽度最为接近

8、的那段连续区域的开始和结束坐标，此即为脚印的水平坐标，考虑到脚印图像的尺寸不同，直接选取了最长连续区域作为脚印的宽度位置，通过该区域宽度值即可得出脚印宽度。本文基于OpenCV开源计算机视觉库结合MFC类库详细描述了一种脚印识别系统的构建。本系统很好的满足了刑事侦查的要求，对于公安破案提供了必要的帮助。同时提高了其破案的效率。［参考文献］［1］贾小军，喻擎苍