CN103886601A

CN103886601A - 足迹图案的提取方法和提取装置

Info

Publication number: CN103886601A
Application number: CN201410116889.XA
Authority: CN
Inventors: 李博; 万德鹏; 谭重建
Original assignee: DALIAN EVERSPRY SCI & TECH Co Ltd
Current assignee: DALIAN EVERSPRY SCI & TECH Co Ltd
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: CN103886601B

Abstract

本发明涉及一种足迹图案的提取方法和提取装置，其中，该方法包括：在掠射光光源的照射下，拍摄掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；在漫反射光光源的照射下，拍摄漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，第二图像具有承痕客体图案；分析第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2，并将第一图像的亮度分量与第二图像的亮度分量作除运算，得到二者的亮度分布比V3；提取亮度分布比V3所对应的第三图像，第三图像仅具有足迹图案。根据本发明的技术方案，能够实现将足迹承痕客体图案去除，只留下清晰可辨的足迹图案；并且，算法简单，结果也更加精确。

Description

足迹图案的提取方法和提取装置

技术领域

本发明涉及数据采集及提取技术领域，并且特别地，涉及一种足迹的提取方法和提取装置。

背景技术

目前对于提取室内常见的地砖、地板等硬质平整地面上、或者桌面上的足迹图像，还没有专用的一体化便携设备，只有沿袭多年的相机加照明灯的传统人工操作方法，并且，现有室内现场足迹照相提取的方式主要采用警用强光灯从不同角度照明加照相机拍照的方式，全由人工操作，摄制的图像因现场操作人而异，常见的问题有：

1、拍摄角度倾斜，导致摄取的足迹图像变形；

2、现场室内的正常照明会让地板花纹也同时清晰成像，干扰有效足迹图像；

3、由于是由人工操作，使用照相机对足迹图像区域进行至少两次拍摄，得到的图像的取景位置很难保证完全相同。

上述问题都会干扰正常的足迹图像信息，降低足迹图像质量，为后期辨识分析带来障碍。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的为克服现有技术的不足，提供一种足迹图案的提取方法和提取装置。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种足迹图案的提取方法，该方法包括：

在掠射光光源的照射下，拍摄掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

在漫反射光光源的照射下，拍摄漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，第二图像具有承痕客体图案；

分析第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2，并将第一图像的亮度分量与第二图像的亮度分量作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

提取亮度分布比V3所对应的第三图像，第三图像仅具有足迹图案。

此外，该方法进一步包括：在获取第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2之前，将第一图像和第二图像转换为HSV模式。

并且，第一图像与第二图像所对应的拍摄区域相同。

此外，掠射光光源和漫反射光光源交替照射欲拍摄的区域。

并且，掠射光与承痕客体的表面所成角度α的取值范围包括：

0°≤α≤20°。

并且，掠射光光源包括至少两个，分别从两侧对欲拍摄区域进行照射。

此外，用于形成漫反射光的漫反射面与承痕客体表面所成的角度β的取值范围包括：

45°<β<90°。

并且，漫反射光光源包括至少两个，分别从两侧对欲拍摄区域进行照射。

根据本发明的另一方面，还提供了一种足迹图案的提取装置，该提取装置包括：

第一获取模块，用于在掠射光光源的照射下，拍摄掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

第二获取模块，用于在漫反射光光源的照射下，拍摄漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，第二图像具有承痕客体图案；

容易理解，在具体实施例中，上述第一获取模块和第二获取模块可以为同一模块，也可以不为同一模块，优选地，在一个实施例中，第一获取模块和第二获取模块为同一照相机，以保证两次获取的图像的区域相同，从而在对两次获取的图像进行处理的结果更加精确。

分析模块，用于分析第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2，并将第一图像的亮度分量与第二图像的亮度分量作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

提取模块，用于提取亮度分布比V3所对应的第三图像，第三图像仅具有足迹图案。

此外，该装置还包括：

转换模块，用于在获取第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2之前，将第一图像和第二图像转换为HSV模式。

采用本发明的技术方案后，带来以下有益效果：

1、根据本发明的技术方案，能够实现将足迹承痕客体图案去除，只留下清晰可辨的足迹图案；

2、两次图像的拍摄位置相同，从而通过计算获取的足迹图像更加精确；

3、算法简单，效果明显，足迹图案提取速度快。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了，附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1：根据本发明实施例的足迹图案的提取方法流程图；

图2a：根据本发明实施例的掠射光光源照射下所拍摄的图像示意图；

图2b：根据本发明实施例的掠射光光源照射下所拍摄的图像带有截取部分的图像示意图；

图3：根据本发明实施例的漫反射光光源照射写所拍摄的图像示意图；

图4：根据本发明实施例经过处理将所获取的足迹图像承痕客体图案去除后的图像示意图；

图5：根据本发明实施例的足迹图案的提取装置框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施例，提供了一种足迹图案的提取方法。

如图1所示，该提取方法包括：

步骤S101，在掠射光光源的照射下，拍摄掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

步骤S103，在漫反射光光源的照射下，拍摄漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，第二图像具有承痕客体图案；

步骤S105，分析第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2，并将第一图像的亮度分量与第二图像的亮度分量作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

步骤S107，提取亮度分布比V3所对应的第三图像，第三图像仅具有足迹图案。

在一个实施例中，如图2a所示，为掠射光光源照射下所拍摄的图像，该图像具有足迹图案和足迹的承痕客体图案，由于对该图像进行亮度分析所得矩阵元素较多，为了清除地表示该图像的亮度分量，截取该图像的一部分作为示例，如图2b所示，2b1为所截取的部分图像，表1为对该部分进行亮度分量提取的结果：

表1

	1	2	3	4	5	6	7	8
									1	0.1725	0.1843	0.1804	0.1765	0.1804	0.1725	0.1686	0.1647
2	0.1922	0.1843	0.1843	0.1843	0.1882	0.1804	0.1725	0.1765
									3	0.2039	0.1961	0.2000	0.2039	0.2000	0.1882	0.1843	0.1882
4	0.2078	0.2078	0.2118	0.2078	0.2039	0.2039	0.2000	0.1961
									5	0.2118	0.2118	0.2157	0.2157	0.2118	0.2118	0.2078	0.2039
6	0.2118	0.2157	0.2235	0.2235	0.2235	0.2235	0.2196	0.2118
									7	0.2196	0.2235	0.2196	0.2235	0.2235	0.2235	0.2196	0.2157
8	0.2157	0.2157	0.2118	0.2196	0.2235	0.2235	0.2196	0.2157
									9	0.2039	0.2078	0.2039	0.2118	0.2196	0.2196	0.2235	0.2235
10	0.2078	0.2078	0.2039	0.2118	0.2196	0.2157	0.2196	0.2275
									11	0.2000	0.2000	0.2078	0.2157	0.2196	0.2157	0.2157	0.2235
12	0.1922	0.1961	0.2039	0.2039	0.2078	0.2078	0.2078	0.2118
									13	0.1765	0.1804	0.1882	0.1882	0.1882	0.1882	0.1882	0.1922
14	0.1647	0.1647	0.1725	0.1725	0.1725	0.1765	0.1765	0.1804
									15	0.1490	0.1451	0.1490	0.1490	0.1647	0.1686	0.1725	0.1765
16	0.1373	0.1373	0.1373	0.1412	0.1529	0.1529	0.1569	0.1686
									17	0.1333	0.1333	0.1333	0.1373	0.1373	0.1373	0.1451	0.1569
18	0.1294	0.1294	0.1294	0.1333	0.1333	0.1373	0.1451	0.1451
									19	0.1373	0.1373	0.1373	0.1373	0.1373	0.1412	0.1451	0.1451
20	0.1529	0.1490	0.1451	0.1412	0.1412	0.1412	0.1451	0.1490
									21	0.1608	0.1569	0.1608	0.1569	0.1451	0.1451	0.1451	0.1490

不难理解，在表1中，(1，1)位置处的亮度分量是0.1725，(2，1)位置处的亮度分量是0.1843，等等。

如图3所示，为漫反射光光源照射下所拍摄的图像，该图像仅具有承痕客体的图案，由于对该图像进行亮度分析所得矩阵元素较多，所以，仅示出该图像中截取的部分图像的分析结果中作为示例，如表2所示：

表2

并且，需要说明的是，图3中所截取的部分与图2b中所示出的截取的部分为两图像中的同一位置部分。

同样，在表2中，(1，1)位置处的亮度分量是0.2510，(2，1)位置处的亮度分量是0.2588，等等。

如图4所示，为经过步骤S105、和步骤S107处理得到的图像，该图像己将承痕客体图案去除，仅保留足迹图像，表3为对上述两幅图像中截取的部分进行亮度分析后，将两部分结果进行除所得的结果：

表3

	1	2	3	4	5	6	7	8
									1	0.6875	0.7121	0.6970	0.7031	0.7077	0.6769	0.6935	0.6774
2	0.7538	0.7015	0.7015	0.7015	0.6957	0.6765	0.6769	0.7031
									3	0.7429	0.6944	0.7391	0.7536	0.7286	0.6957	0.6812	0.7059
4	0.7260	0.7162	0.7500	0.7361	0.7123	0.7222	0.6986	0.6944
									5	0.7606	0.7500	0.7333	0.7237	0.7200	0.7297	0.7067	0.7027
6	0.7606	0.7534	0.7500	0.7403	0.7500	0.7500	0.7273	0.6923
									7	0.7568	0.7500	0.7273	0.7308	0.7125	0.7125	0.7368	0.7143
8	0.7333	0.7237	0.7013	0.7273	0.7215	0.7125	0.7273	0.7333
									9	0..933	0.6974	0.6753	0.7105	0.7273	0.7089	0.7125	0.7308
10	0.7260	0.7260	0.7027	0.6923	0.7089	0.6962	0.7000	0.7532
									11	0.6986	0.6986	0.7465	0.7333	0.7089	0.6962	0.7143	0.7703
12	0.7000	0.7042	0.7536	0.7536	0.7260	0.7162	0.7465	0.7297
									13	0.7031	0.7077	0.7500	0.7500	0.7500	0.7385	0.7059	0.6901
14	0.7241	0.6885	0.7333	0.7586	0.7458	0.7258	0.6923	0.6970
									15	0.7037	0.6491	0.6667	0.6909	0.7500	0.7288	0.7213	0.7258
16	0.6863	0.6604	0.6731	0.6923	0.7358	0.6964	0.6897	0.7288
									17	0.7083	0.6800	0.6667	0.6863	0.7000	0.6731	0.6852	0.7273
18	0.6735	0.6735	0.6600	0.6667	0.6800	0.7000	0.7115	0.6852
									19	0.6481	0.6604	0.6863	0.6604	0.6731	0.6923	0.7115	0.6852
20	0.6964	0.6552	0.6607	0.6429	0.6545	0.6923	0.6981	0.6909
									21	0.7321	0.6897	0.6949	0.6780	0.6491	0.6852	0.6852	0.6786

同理，在表3中，(1，1)位置处的亮度分量是0.6575，为表1中(1，1)位置处的亮度分量值和表2中(1，1)位置处的亮度分量值做除运算得到的结果；(2，1)位置处的亮度分量是0.7121，为表1中(2，1)位置处的亮度分量值和表2中(2，1)位置处的亮度分量值做除运算得到的结果，等等，当然，在计算过程中，可能会因为某些原因产生一定范围内的误差，但这些误差并不会对图片处理结果产生太大影响。

此外，在获取第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2之前，将第一图像和第二图像转换为HSV模式。

此外，由于本发明所涉及的足迹提取的方法，是固定的摄像头对欲拍摄的区域在不同光源照射下进行拍摄，所以。第一图像与第二图像所对应的拍摄区域相同，从而可以保证足迹提取的结果更加精确，效果更加明显。

并且，掠射光光源和漫反射光光源交替照射欲拍摄的区域。

容易理解，由于在掠射光光源照射下和在漫反射光光源照射下，相机拍摄得到的图像内容有所不同，所以，需要两种光源交替照射，对欲拍摄的区域进行拍摄，当然，掠射光光源照射和漫反射光光源照射的先后顺序并无限制。

优选地，掠射光与承痕客体的表面所成角度α的取值范围包括：

0°≤α≤20°。

优选地，用于形成漫反射光的漫反射面与承痕客体表面所成的角度β的取值范围包括：

45°<β<90°。

根据本发明的实施例，还提供了一种足迹图案的提取装置。

如图5所示，该装置包括：

第一获取模块51，用于在掠射光光源的照射下，拍摄掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

第二获取模块52，用于在漫反射光光源的照射下，拍摄漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，第二图像具有承痕客体图案；

分析模块53，用于分析第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2，并将第一图像的亮度分量V与第二图像的亮度分量V2作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

提取模块54，用于提取亮度分布比V3所对应的第三图像，第三图像仅具有足迹图案。

此外，该装置还包括：

转换模块（未示出），用于在获取第一图像的亮度分量V1、以及第二图像的亮度分量V2之前，将第一图像和第二图像转换为HSV模式。

根据本发明的上述技术方案，能够实现：

3、算法简单，效果明显，足迹图案提取速度快。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种足迹图案的提取方法，其特征在于，包括：

在掠射光光源的照射下，拍摄所述掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，所述第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

在漫反射光光源的照射下，拍摄所述漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，所述第二图像具有承痕客体图案；

分析所述第一图像的亮度分量V1、以及所述第二图像的亮度分量V2，并将所述第一图像的亮度分量V1与所述第二图像的亮度分量V2作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

提取亮度分布比V3所对应的第三图像，所述第三图像仅具有足迹图案。

2.根据权利要求1所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，在获取所述第一图像的亮度分量V1、以及所述第二图像的亮度分量V2之前，将所述第一图像和所述第二图像转换为HSV模式。

3.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，所述第一图像与所述第二图像所对应的拍摄区域相同。

4.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，所述掠射光光源和所述漫反射光光源交替照射欲拍摄的区域。

5.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，掠射光与所述承痕客体的表面所成角度α的取值范围包括：

0°≤α≤20°。

6.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，所述掠射光光源包括至少两个，分别从两侧对欲拍摄区域进行照射。

7.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，用于形成漫反射光的漫反射面与承痕客体表面所成的角度β的取值范围包括：

45°<β<90°。

8.根据权利要求1或2所述的足迹图像的提取方法，其特征在于，所述漫反射光光源包括至少两个，分别从两侧对欲拍摄区域进行照射。

9.一种足迹图案的提取装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于在掠射光光源的照射下，拍摄所述掠射光光源照射范围的部分或全部，获取第一图像，所述第一图像具有部分或全部足迹图案、以及该足迹的承痕客体图案；

第二获取模块，用于在漫反射光光源的照射下，拍摄所述漫反射光光源照射范围内的部分或全部，获取第二图像，所述第二图像具有承痕客体图案；

分析模块，用于分析所述第一图像的亮度分量V1、以及所述第二图像的亮度分量V2，并将所述第一图像的亮度分量V1与所述第二图像的亮度分量V2作除运算，得到二者的亮度分布比V3；

提取模块，用于提取亮度分布比V3所对应的第三图像，所述第三图像仅具有足迹图案。

10.根据权利要求9所述的足迹图像的提取装置，其特征在于，包括：

转换模块，用于在获取所述第一图像的亮度分量V1、以及所述第二图像的亮度分量V2之前，将所述第一图像和所述第二图像转换为HSV模式。