文档介绍：东北大学博士学位论文赤足足迹识别算法的研究与实现姓名:杨姝申请学位级别:博士专业:模式识别与智能系统指导教师:高立群 20050801 东北大学博士学位论文摘要摘要本文首先概要地介绍了足迹检验理论与技术的现状、应用和未来的发展方向,接着重点讨论了赤足足迹的结构特征、测量方法及其在足迹检验中的重要作用;然后主要介绍数字图像处理和模式识别的基本概念、基本理论、基本方法及它们在实际中的应用;最后重点讨论了对赤足足迹图像的自动处理和识别方法。它主要包括以下五个方面: 第一,根据足迹图像的特点,提出了基于多尺度形态重构的足迹图像滤波算法。该法首先定义了一个作用于灰度图像的且不具有幂等性的连通算子,这个算子可作为多尺度滤波准则;然后用最大树结构来描述灰度图像的平面区域及其之间的相互关系,按照定义的准则实现对灰度图像的滤波。由于形态重构滤波仅通过连通算子合并平面区域和改变它们的灰度值,因此,在滤除噪声和简化图像的同时,起到保护图像边缘或轮廓的作用,尤其是多尺度形态重构滤波可以滤除不同尺度空间中的噪声,因此滤波效果更好。最后,通过对最大树的重构,输出滤波后的图像。大量实验也表明,这种方法在足迹图像的滤波中,取得非常好的效果。第二,根据足迹图像的特点,在足迹图像被滤波的基础上,提出了基于灰度一梯度二维阈值向量区域分割的足迹边缘提取方法。该方法利用自动生成的灰度一梯度二维闽值向量对图像进行分割,具有抗噪能力强和正确分割模糊边缘像素的特点,在提高图像分割质量同时,提高了边缘提取精度。实验表明,用该方法提取的边缘定位准确、精度高,取得令人满意的效果。第三,,本文还根据Shannon熵函数在等概率场下取到最大值的性质,对二维最大熵阈值法中熵函数进行了优化,得到形式简洁、意义明确的新目标函数;用该函数选取阑值只涉及到减法运算,避免了=维最大熵阈值法中的对数与乘积运算,从而提高了运算速度。 II 东北大学博士学位论文摘要值快速选取算法。第四,在足迹图像被分割为二值图像之后,主要对足趾图像的形状特征进行了研究。在对足趾图像形状特征认真研究的基础上,通过对不同形状描述算法的比对与分析,提出了基于数学形态学消散度技术的足趾形状描述算法。该法具有以下特点:首先,利用数学形态学消散度技术提取足趾图像的中心,仅受较少边界凹点影响,对边界噪声不敏感,比几何中心稳定;然后,在此基础上,寻找边界上距中心距离稳定并能区分不同形状的特征点及相互关系,生成特征向量。这些特征向量,在二维连续空间中,具有平移、旋转、尺度不变的特征;在二维离散应用环境中,大量实验证明,由平移、旋转、尺度变化所造成的误差较小,具有较强的稳定性。这种方法是简便易行的足趾形状描述方法。第五,在第六章对足趾形状特征提取的基础上,通过深入研究模式识别理论和认真分析足趾形状特征以及大量的比对实验,提出了两种足趾形状识别算法, 第一种为基于BP神经网络聚类的足趾形状识别方法,它的总体正确识别率为 %:第二种为基于模糊综合评判模型的足趾形状自动识别方法,%。这两种识别方法均达到了识别精度的要求。在实际应用中, 我们使用上述两种不同的方法对同一足趾图像进行识别,如果识别结果相同,则进一步提高了识别结果的可靠性;如果识别结果不同,则根据实验结果的统计规律,给出一个正确识别概率更大识别结果。关键词:足迹,图像处理,模式识别,滤波,边缘提取,形状描述,数学形态学,消散度技术,隶属度,综合评判模型 III 东北大学博士学位论文 Abstract Abstract In this paper,the footprim test theory and technique’s development and application andthefuturedeveloping direction issummarily introduced firstly,and the footprint’s structure characteristic and measBre methods and itsimportant action in footprint test areemphatically discussed,then the oncept,basic theory andbasic method ofdigitalimage processing andpanem recognition and itsapplication in practice are mainly introduced,the