基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同一認(rèn)定方法及系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]同一認(rèn)定是指具有專門知識、經(jīng)驗(yàn)的人，通過案件中多次出現(xiàn)的物品、物質(zhì)進(jìn)行比較、分析，判定其是否來源于同一個(gè)客體的認(rèn)識活動(dòng)?，F(xiàn)場痕跡同一認(rèn)定的目的是，通過比對不同現(xiàn)場提取到的痕跡或采集嫌疑人痕跡，依據(jù)痕跡反映出的花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征及反映造痕體自身性質(zhì)的個(gè)性特征，判定現(xiàn)場痕跡是否為同一造痕體所遺留。
[0003]在我國痕跡檢驗(yàn)工作中，經(jīng)過許多專家的努力，已形成了一套獨(dú)有的技術(shù)體系，在痕跡研究的許多方面，取得了許多世界領(lǐng)先的科技成果，在實(shí)踐中破獲了許多刑事案件。然而痕跡認(rèn)定卻因自身理論，應(yīng)用等種種因素的限制，導(dǎo)致其在偵查實(shí)踐中的應(yīng)用上存在著重重困難。主要表現(xiàn)在傳統(tǒng)的手工操作、人工管理方法嚴(yán)重制約了痕跡認(rèn)定技術(shù)在偵察破案中的作用。痕跡圖像認(rèn)定方法主要研究解決人工認(rèn)定方法中存在的問題:過分依賴專家，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，及人工標(biāo)定特征耗時(shí)且存在二義性(通俗理解是一個(gè)東西在一種環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)兩種及以上含義，導(dǎo)致難以清楚到底何種意思)。目前痕跡圖像的自動(dòng)識別方法目的多為檢測痕跡的相似性，不能從根本上解決現(xiàn)場痕跡同一認(rèn)定問題。對于現(xiàn)場痕跡的自動(dòng)同一認(rèn)定，國內(nèi)外還沒有形成完全成熟的解決方案，因此痕跡圖像認(rèn)定技術(shù)的研究對案件的偵破以及嫌疑人的認(rèn)定具有重要的參考價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定方法及系統(tǒng)，能夠?qū)ΥJ(rèn)定圖像自動(dòng)提取特征并進(jìn)行自動(dòng)比對，從而進(jìn)行同一認(rèn)定。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定方法，其中現(xiàn)場痕跡包括花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征和造痕體自身性質(zhì)特征，它包括以下步驟:1)針對兩幅待認(rèn)定痕跡圖像分割和全局配準(zhǔn)的預(yù)處理，使得二者規(guī)格相同，以便實(shí)現(xiàn)相同位置的對比；2)針對兩幅預(yù)處理過后的痕跡圖像提取痕跡特征，該提取特征包括提取整體特征、提取部位特征和提取個(gè)性特征，其中提取部位特征包括部位粗分區(qū)特征和部位細(xì)分區(qū)特征；其中整體特征反映現(xiàn)場痕跡的花紋特征和結(jié)構(gòu)特征；部位粗分區(qū)特征反映現(xiàn)場痕跡的磨損特征；部位細(xì)分區(qū)特征和提取個(gè)性特征反映的是現(xiàn)場痕跡的造痕體自身性質(zhì)特征；3)根據(jù)提取的特征判定兩幅待認(rèn)定痕跡圖像是否為同一痕跡，其包括以下步驟:①根據(jù)兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的整體特征相似度判定是否同一，若該相似度未超過相應(yīng)的閾值，則否定同一；否則進(jìn)入下一步繼續(xù)判定；②根據(jù)兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的計(jì)算兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的各部位分區(qū)的歸一化相關(guān)系數(shù)作為部位各分區(qū)的相似度，求各分區(qū)相似度加權(quán)和作為部位粗分區(qū)特征相似度判定是否同一，若該相似度未超過相應(yīng)的閾值，則否定同一；否則進(jìn)入下一步繼續(xù)判定；③根據(jù)兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的部位粗分區(qū)特征和個(gè)性特征相似度的乘積作為總相似度判定是否同一，若該相似度超過相應(yīng)的閾值，則為同一；否則否定同一。
[0006]所述步驟2)中提取整體特征的過程如下:針對兩幅預(yù)處理過后的痕跡圖像分別進(jìn)行傅里葉變換，然后采用帶通濾波器進(jìn)行濾波，濾波后取絕對值，得到各痕跡圖像對應(yīng)的整體特征。
[0007]所述步驟2)中提取部位特征的過程如下:A、根據(jù)造痕體的解剖結(jié)構(gòu)，將各痕跡圖像細(xì)劃為若干個(gè)不規(guī)則大小的子區(qū)域，并將各個(gè)子區(qū)域灰度值矩陣作為部位粗分區(qū)特征；B、對各個(gè)子區(qū)域外接矩形進(jìn)行等大小劃分方塊，提取各子區(qū)域內(nèi)所有方塊灰度值作為部位細(xì)分區(qū)特征。
[0008]所述步驟2)中痕跡圖像劃分為19個(gè)子區(qū)域。
[0009]所述步驟2)中提取個(gè)性特征的過程如下:從兩個(gè)方面進(jìn)行提取:方面1:A、對各痕跡圖像在多尺度下進(jìn)行角點(diǎn)檢測，得到各自的角點(diǎn)；B、利用特定形態(tài)細(xì)節(jié)特征在痕跡圖像上反映出的特點(diǎn)，并依據(jù)痕跡鑒定方面先驗(yàn)知識，即痕跡鑒定中如何認(rèn)定特征為個(gè)性特征，對檢測出來的角點(diǎn)進(jìn)行近一步篩選，篩選結(jié)果為個(gè)性特征點(diǎn)；方面2:提取各痕跡圖像邊緣，得到連通區(qū)域，當(dāng)連通區(qū)域直徑符合設(shè)定范圍時(shí)，連通區(qū)域的中心作為對方面I中得到的個(gè)性特征點(diǎn)的補(bǔ)充；通過以上兩個(gè)方面得到的個(gè)性特征點(diǎn)為中心周圍固定大小方塊，即與部位細(xì)分區(qū)小方框等大小，取個(gè)性特征點(diǎn)周圍方框內(nèi)灰度矩陣作為個(gè)性特征，描述該個(gè)性特征點(diǎn)。
[0010]基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定系統(tǒng)，其特征在于:它包括預(yù)處理模塊、特征提取模塊和同一判定模塊；所述預(yù)處理模塊用于針對兩幅待認(rèn)定痕跡圖像分割和全局配準(zhǔn)的預(yù)處理，使得二者規(guī)格相同，以便實(shí)現(xiàn)相同位置的對比，并將預(yù)處理完成的圖像發(fā)送給所述特征提取模塊，上述現(xiàn)場痕跡特征包括花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征和造痕體自身性質(zhì)特征；所述特征提取模塊包括整體特征提取單元、部位特征提取單元和個(gè)性特征提取單元，且所述部位特征提取單元包括部位粗分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)和部位細(xì)分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)；所述整體特征提取單元用于提取反映現(xiàn)場痕跡的花紋特征和結(jié)構(gòu)特征的整體特征；所述部位特征提取單元中所述部位粗分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)用于提取反映現(xiàn)場痕跡的磨損特征的部位粗分區(qū)特征；所述部位細(xì)分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)用于提取部位粗分區(qū)特征；所述個(gè)性特征提取單元提取用于個(gè)性特征，結(jié)合所述部位細(xì)分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)的部位粗分區(qū)特征形成反映現(xiàn)場痕跡的造痕體自身性質(zhì)特征；所述特征提取模塊將所有特征傳送給所述同一判定模塊；所述同一判定模塊包括整體判定單元、部位粗分區(qū)判定單元和部位細(xì)分區(qū)及個(gè)性判定單元，且所述整體判定單元連接所述整體特征提取單元，所述部位粗分區(qū)判定單元連接所述部位粗分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)，所述部位細(xì)分區(qū)及個(gè)性判定單元連接所述部位細(xì)分區(qū)特征提取機(jī)構(gòu)和所述個(gè)性特征提取單元；所述整體判定單元用于計(jì)算兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的整體特征相似度，判定該相似度是否超過設(shè)定閾值，若未超過則判定為兩幅待認(rèn)定痕跡圖像不同一，否則繼續(xù)比較，進(jìn)入所述部位粗分區(qū)判定單元；所述部位粗分區(qū)判定單元用于計(jì)算兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的部位粗分區(qū)特征相似度，判定該相似度是否超過設(shè)定閾值，若未超過則判定為兩幅待認(rèn)定痕跡圖像不同一，否則繼續(xù)比較，進(jìn)入所述部位細(xì)分區(qū)及個(gè)性判定單元；所述部位細(xì)分區(qū)及個(gè)性判定單元用于計(jì)算兩幅待認(rèn)定痕跡圖像的部位細(xì)分區(qū)特征和個(gè)性特征相似度的乘積作為總相似度，判定該相似度是否超過設(shè)定閾值，若未超過則判定為兩幅待認(rèn)定痕跡圖像不同一，否則同一。
[0011]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明依據(jù)現(xiàn)場痕跡反映出的花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征及反映造痕體自身性質(zhì)的個(gè)性特征分別從整體、部位和個(gè)性三個(gè)層次的特征進(jìn)行逐級痕跡比對認(rèn)定。整體認(rèn)定是根據(jù)提取的痕跡整體性花紋特征和結(jié)構(gòu)特征計(jì)算出相似度，并判定是否超過相應(yīng)的閾值，未超過閾值則否定同一，否則進(jìn)入下一級部位認(rèn)定。部位認(rèn)定是基于造痕體的解剖結(jié)構(gòu)，將痕跡圖像細(xì)劃為多個(gè)分區(qū)，統(tǒng)計(jì)每個(gè)分區(qū)結(jié)構(gòu)特征和磨損特征的相似度，從而計(jì)算各分區(qū)的相似度，并判定是否超過相應(yīng)的閾值，未超過閾值則否定同一，否則進(jìn)入下一級個(gè)性認(rèn)定。個(gè)性認(rèn)定是依據(jù)反映造痕體自身性質(zhì)的個(gè)性特征計(jì)算相似度，將具有統(tǒng)計(jì)特征的各分區(qū)部位細(xì)分區(qū)特征相似度和個(gè)性特征相似度加權(quán)求和得到總體同一性程度，根據(jù)總體同一性程度結(jié)合經(jīng)過大量學(xué)習(xí)而來的同一性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，給出同一性認(rèn)定結(jié)果。整個(gè)過程不需要人工參與，自動(dòng)提取特征并進(jìn)行自動(dòng)比對。另外，本發(fā)明自動(dòng)檢測提取特征及認(rèn)定，不需要人工標(biāo)畫特征，很好的解決了人為認(rèn)定的時(shí)效性問題和二義性問題。2、本發(fā)明的認(rèn)定過程是針對現(xiàn)場痕跡的花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征及反映造痕體自身性質(zhì)的個(gè)性特征，并非單一特征進(jìn)行認(rèn)定，因此判定結(jié)果更加精確。因此，本發(fā)明可以廣泛用于痕跡認(rèn)定領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明方法的流程圖
[0013]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]如圖1所示，一種基于圖像統(tǒng)計(jì)特征的現(xiàn)場痕跡自動(dòng)同一認(rèn)定方法，其中現(xiàn)場痕跡包括花紋特征、結(jié)構(gòu)特征、磨損特征和造痕體自身性質(zhì)特征，其包括以下步驟:
[0016]I)針對兩幅待認(rèn)定痕跡圖像分割和全局配準(zhǔn)的預(yù)處理，使得二者規(guī)格相同，以便實(shí)現(xiàn)相同位置的對比，其包括以下步驟:
[0017]①采用圖像分割算法將痕跡從復(fù)雜背景中提取出來，以去除背景和部分噪聲干擾；
[0018]上述圖像分割算法為Chunming Li ；Rui H