CN109389113A - 一种多功能足迹采集设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能足迹采集设备，包括：设备主体，在设备主体的内壁上设有N个光源方向面，每个光源方向面设有不同倾角的点光源，以及一个条形低角度掠射光源；所述光源方向面为8个，每个光源方向面提供了4种不同倾角的点光源。每个光源配单独控制开关，可以实现多种打光场景的拍摄。在设备主体上方设有用于采集足迹图像的照相机。本申请的采集设备既能采集平面足迹图像，又能通过模拟打光的方式采集立体足迹图像，从而弥补现有产品的不足。

Description

一种多功能足迹采集设备

技术领域

本发明涉及一种多功能足迹采集设备。

背景技术

足迹是犯罪现场重要的物证之一，足迹不仅能反映出犯罪分子的年龄、身高、性别等主要信息，亦能反映出犯罪分子在现场的活动轨迹等重要案件信息；以往采集足迹的方法有在犯罪嫌疑人的鞋底上涂上油墨，踩印在白纸上，然后通过扫描录入到计算机。此种采集方式，操作繁琐，而且受人为因素影响较大，如油墨涂抹不均等情况，将直接影响鉴定结果的准确性。目前还有一种足迹采集装置，其主体是等腰的三棱镜，在等腰的三棱镜两对称侧面分别设置有光源及拍摄装置，犯罪嫌疑人踩踏在第三棱面上，则足迹直接成像于拍摄装置。这种装置虽然使用方便，但采集到的图像背景不纯，而且鞋印为彩色时，容易造成混扰，不利于侦查工作。

现有使用的足迹采集设备只能采集某种场景的足迹图像，或仅采集平面足迹图像，或者仅采集立体足迹数据，因此功能比较单一。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种多功能足迹采集设备，既能采集平面足迹图像，又能通过模拟打光的方式采集立体足迹图像，从而弥补现有产品的不足。

为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种多功能足迹采集设备，包括：设备主体，在设备主体的内壁上设有N个光源方向面，每个光源方向面设有不同倾角的点光源，以及一个条形低角度掠射光源。

进一步的，所述设备主体呈半球形。

进一步的，所述光源方向面为8个，每个光源方向面提供了4种不同倾角的点光源。

进一步的，每个光源配单独控制开关，可以实现多种打光场景的拍摄。

进一步的，在设备主体上方设有用于采集足迹图像的照相机。

更进一步的，上述足迹采集设备与终端电连接，通过终端对控制开关进行控制。

更进一步的，所述终端还与照相机电连接，控制照相机拍照进行足迹图像采集。

更进一步的，终端上的采集系统保存了多种采集场景的打光方式；该采集系统还保存有通过照相机获取的环境光图片、多张朗伯光源图片。

作为更进一步的，所述终端上还设有图像处理系统，对采集的足迹图像做如下处理：

A、读取环境光图片、多张朗伯光源图片、光源方向矢量及照相机内参数；

B、把每个图片进行减弱环境光处理，并使用alpha映射补偿边界暗化；

C、计算事先准备好的矩形蒙板图的非矩形梯度算子；

D、每个图片通过照明强度进行归一化处理，根据图像大小生成网络采样点矩阵；

E、对网络采样点矩阵的有效点进行排序，去除阴影和强光区域；

F、初始化点云、法向量和反照率，并计算初始能量；

初始能量计算公式为：lambda^2*log(1+x.^2/lambda^2)，其中x是有效点，lambda是柯西尺度系数；

G、针对单位照明域进行光照衰减，采用CMG开始迭代计算，并进行日志深度更新；

H、计算能量差异，所述能量差异为连续两次能量计算的差值，满足设定条件后自动退出，同时更新法向量和反照率；设定条件为两次能量差小于0.0001；

I、存储法向量矩阵为Obj模型文件，生成反照率图像。

作为更进一步的，Obj模型文件中的数据是通过以下公式计算得出的：

为x点的反照率；φⁱ＞0表示第i个光源的强度；sⁱ(x)∈R³表示第i个入射光的矢量；为x点向外表面的法线向量；{·}₊表示编码自阴影，其定义为{t}₊＝max{t,0}；其中R表示实数集合，S为实数集合R的子集。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请有8个光源方向面，每个光源方向面提供了4种不同倾角的点光源，故可以提供32种倾角，使其既能采集平面足迹图像，又能通过模拟打光的方式采集立体足迹图像。采集系统保存了多种采集场景的打光方式，在设定好采集场景后，可以实现一键采集功能。Obj模型文件，未来在3D模型加载器里，可以随意查看各个角度的图片；本申请的图像处理系统是对较少的图片进行处理预估、简化了光源强度的校准过程、使得模型生成更易收敛、最终还原生成3维模型。

附图说明

图1为一种多功能足迹采集设备俯视图；

图2为一种多功能足迹采集设备侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：以此为例对本申请做进一步的描述说明。

本实施例提供一种多功能足迹采集设备，该采集设备与照相机电连接，最高可以采集600dpi以上的足迹图像，采集区域最大达到40厘米*20厘米。

本设备提供了封闭遮光环境，8个光源方向面，每个光源方向面提供了4种不同倾角的点光源，以及一个条形低角度掠射光源。每个光源可单独控制开关，可以实现多种打光场景的拍摄。

本设备可以通过USB3.0方式连接平板电脑，通过平板电脑对光源开关进行控制，还控制相机拍照进行图像采集。平板电脑上的采集系统保存了多种采集场景的打光方式，在设定好采集场景后，可以实现一键采集功能。平板电脑上还设有图像处理系统，对采集的足迹图像做如下处理：

A、读取环境光图片、多张朗伯光源图片、光源方向矢量及照相机内参数；所述光源方向矢量直接测量获得；

B、把每个图片进行减弱环境光处理，并使用alpha映射补偿边界暗化；

C、计算事先准备好的矩形蒙板图的非矩形梯度算子；具体采用前向差分或后向差分的方法计算非矩形算子；

D、每个图片通过照明强度进行归一化处理，根据图像大小生成网络采样点矩阵；

E、对网络采样点矩阵的有效点进行排序，去除阴影和强光区域；

F、初始化点云、法向量和反照率，并计算初始能量；

初始能量计算公式为：lambda^2*log(1+x.^2/lambda^2)，其中x是有效点，lambda是柯西尺度系数；

G、针对单位照明域进行光照衰减，采用CMG开始迭代计算，并进行日志深度更新；

H、计算能量差异，所述能量差异为连续两次能量计算的差值，满足设定条件后自动退出，同时更新法向量和反照率；设定条件为两次能量差小于0.0001；

I、存储法向量矩阵为Obj模型文件，生成反照率图像。

作为更进一步的，Obj模型文件中的数据是通过以下公式计算得出的：

为x点的反照率；φⁱ＞0表示第i个光源的强度；sⁱ(x)∈R³表示第i个入射光的矢量；为x点向外表面的法线向量；{·}₊表示编码自阴影，其定义为{t}₊＝max{t,0}；其中R表示实数集合，S为实数集合R的子集。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能足迹采集设备，其特征在于，包括：设备主体，在设备主体的内壁上设有N个光源方向面，每个光源方向面设有不同倾角的点光源，以及一个条形低角度掠射光源。

2.根据权利要求1所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，所述设备主体呈半球形。

3.根据权利要求2所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，所述光源方向面为8个，每个光源方向面提供了4种不同倾角的点光源。

4.根据权利要求3所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，每个光源单独配控制开关。

5.根据权利要求1所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，在设备主体上方设有用于采集足迹图像的照相机。

6.根据权利要求4所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，上述足迹采集设备与终端电连接，通过终端对控制开关进行控制。

7.根据权利要求1所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，所述终端还与照相机电连接，控制照相机拍照进行足迹图像采集。

8.根据权利要求1所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，终端上的采集系统保存了多种采集场景的打光方式；该采集系统还保存有通过照相机获取的环境光图片、多张朗伯光源图片。

9.根据权利要求8所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，所述终端上还设有图像处理系统，对采集的足迹图像做如下处理：

A、读取环境光图片、多张朗伯光源图片、光源方向矢量及照相机内参数；

B、把每个图片进行减弱环境光处理，并使用alpha映射补偿边界暗化；

C、计算事先准备好的矩形蒙板图的非矩形梯度算子；

D、每个图片通过照明强度进行归一化处理，根据图像大小生成网络采样点矩阵；

E、对网络采样点矩阵的有效点进行排序，去除阴影和强光区域；

F、初始化点云、法向量和反照率，并计算初始能量；

初始能量计算公式为：lambda^2*log(1+x.^2/lambda^2)，其中x是有效点，lambda是柯西尺度系数；

G、针对单位照明域进行光照衰减，采用CMG开始迭代计算，并进行日志深度更新；

H、计算能量差异，所述能量差异为连续两次能量计算的差值，满足设定条件后自动退出，同时更新法向量和反照率；

I、存储法向量矩阵为Obj模型文件，生成反照率图像。

10.根据权利要求9所述一种多功能足迹采集设备，其特征在于，Obj模型文件中的数据是通过以下公式计算得出的：

为x点的反照率；φⁱ＞0表示第i个光源的强度；sⁱ(x)∈R³表示第i个入射光的矢量；为x点向外表面的法线向量；{·}₊表示编码自阴影，其定义为{t}₊＝max{t,0}；其中R表示实数集合，S为实数集合R的子集。